ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.05.2025
Просмотров: 19
Скачиваний: 0
Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Кафедра систем и управления
Лабораторная работа №1 и №2
На тему: «Исследование режекторного фильтра», «исследование полупроводниковых диодов»
По дисциплине СвСУ
Выполнил: Проверил:
Преподаватель: Русак Л. В.
Минск 2010
Цель работы:
-
Снятие и анализ амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик режекторного фильтра.
-
Снятие и анализ вольтамперных характеристик германиевого и кремниевого диодов. Определение их параметров по характеристикам.
Теория:
Электрический фильтр представляет собой четырехполюсник, предназначенный для выделения из состава сложного электрического колебания частотных составляющих, расположенных в заданной полосе частот (полоса пропускания), и подавления тех составляющих, которые расположены в других полосах частот (полоса задерживания).
Э. ф. используются в системах многоканальной связи, радиоустройствах, устройствах автоматики, телемеханики, радиоизмерительной техники и т. д. — везде, где передаются электрические сигналы при наличии других (мешающих) сигналов и шумов, отличающихся от первых по частотному составу; они применяются также в выпрямителях тока для сглаживания пульсаций выпрямленного тока.
По взаимному расположению полос пропускания и полос задерживания различают:
-
фильтры нижних частот (ФНЧ) – фильтр, эффективно пропускающий частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий (или подавляющий) частоты сигнала выше этой частоты;
-
фильтры верхних частот (ФВЧ) – фильтр, пропускающий высокие частоты входного сигнала, при этом подавляя частоты сигнала меньше, чем частота среза.,
-
полосовые (ПФ) – фильтр, который пропускает частоты, находящиеся в нужном диапазоне и вырезает все остальные частоты.
-
режекторные фильтры (РФ) – фильтр, не пропускающий колебания некоторой определённой полосы частот, и пропускающий колебания с частотами, выходящими за пределы этой полосы.
Пассивный фильтр — электронный фильтр, состоящий только из пассивных компонентов, таких как, конденсаторы и резисторы. Пассивные фильтры не требуют никакого источника энергии для своего функционирования. В отличие от активных фильтров в пассивных фильтрах не происходит усиления сигнала по мощности.
Активный фильтр — один из видов аналоговых электронных фильтров, в котором присутствует один или несколько активных компонентов, к примеру, транзистор или операционный усилитель.
Пьезоэлектрики — диэлектрики, в которых наблюдается пьезоэффект. Широко используются в современной технике: датчики давления, пьезоэлектрические детонаторы, источники звука огромной мощности, миниатюрные трансформаторы, кварцевые резонаторы для высокостабильных генераторов частоты, конденсаторы и др. Чаще всего современный человек встречается с ними в зажигалках, где искра образуется от удара в пьезопластинку.
Пьезоэлектрический эффект — эффект возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений, те, которые могут под действием деформации индуцировать электрический заряд (прямой пьезоэлектрический эффект). Существует и обратный пьезоэлектрический эффект — возникновение механических деформаций под действием электрического поля.
Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). В отличии от других типов диодов, принцип действия полупроводникового основывается на явлении p-n-перехода.
Виды диодов: выпрямительные, стабилитроны, диод Шотки, варикап(работает в качестве емкости), туннельный диод.
Cвойства диодов: односторонняя проводимость, нелинейность ВАХ, наличие участка ВАХ, обладающею отрицательным сопротивлением, резкое возрастание обратного тока при электрическом пробое, существование емкости p-n перехода.
В зависимости, от того, какое из свойств p-n перехода используется, полупроводниковые диоды могут быть применены для целей выпрямления, детектирования, преобразования, усиления и генерирования электрических колебаний, а также для стабилизации.
Практическая часть 1:
Рисунок 1 - Схема для исследования двойного Т-образного моста
Рисунок 2 - АЧХ и ФЧХ рассмотренного фильтра
Вывод 1: при анализе характеристик режекторного фильтра, было выявлено, что фильтрация осуществляется только при выполнении условия С1+С2=С3.
Практическая часть 2:
Рисунок 3 - Схема исследования диодов, включенных в прямом направлении.
Таблица 1 - Данные для построения прямой ветви ВАХ диода
|
Прямой ток, 1пр, мА |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
1,0 |
5,0 |
10,0 |
20,0 |
50,0 |
100,0 |
|
Напряжение на диоде VD1, Uпр2, мВ |
57,76 |
91,59 |
120,5 |
224,6 |
299,4 |
332,0 |
364,9 |
409,4 |
444,9 |
|
Напряжение на диоде VD2 , Uпр2, , мВ |
553,2 |
577,3 |
595,4 |
655,1 |
696,7 |
714,7 |
732,6 |
756,3 |
774,2 |
Рисунок 4 - Схема исследования диодов, включенных в обратном направлении
Таблица 2 - Данные для построения обратной ветви ВАХ диода
|
Обратное напряжение на диоде Uобр, В |
0,1 |
1,0 |
10,0 |
60,0 |
120,0 |
120,1 |
120,2 |
120,3 |
120,4 |
|
Ток через диод VD1, Iобр1 , мкА |
7,266 |
9,112 |
18,11 |
68,11 |
128,1 |
507,3 |
17,83 |
360,5 |
1,375 |
|
Ток через диод VD2, Iобр2, мкА |
0,1 |
1 |
10 |
60 |
120 |
120,1 |
120,2 |
120,3 |
120,4 |
ВАХ диодов в координатных осях:
Iпр, mA
100
Uпр, B
Uобр, B
0,3
Iобр, mA
Рисунок 5 – ВАХ диода VD1 SB04
Iпр, mA
Uобр, B
Uпр, B
0,6
Рисунок 6 – ВАХ диода VD2 1N4153
Вывод 2: на основе данных таблиц 1 и 2 (диоды подключены в прямом и обратном направлении) были построены ВАХ диодов VD2 1N4153 и VD1 SB04. Согласно ВАХ германиевый диод значительно лучше, т.к. запрещенная зона у него меньше, чем у кремниевого. Пороговое напряжение, а также обратное предельно допустимое напряжение у VD2 1N4153 значительно выше, чем у VD1 SB04.