Лабораторные работы Электроника (1076461), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Эта схема приведена на рис. 13.8. Во времяположительного полупериода входного напряжения правый по схемеконденсатор заряжается до амплитудного значения входного напряжения U амп , во время отрицательного полупериода он оказываетсяотключен от входной цепи, и левый (по схеме) конденсатор заряжается до напряжения U амп . Поскольку конденсаторы соединены нижними (по схеме) обкладками, разность потенциалов между верхнимиобкладками равна 2U амп . Так, использование входного напряжения сдействующим значением 220 В обеспечивает величину выходногонапряжения схемы 2  220 В  2  622 В . Следует, конечно, учитывать, что при недостаточно больших значениях емкости конденсаторов их разряд приведет к тому, что выходное напряжение будет несколько меньше указанного значения.Контрольные вопросы1.

Чем отличается германиевый полупроводниковый диод откремниевого?2. Почему на рис. 13.1 показано, что при обратном включенииток через диод равен нулю, хотя из формулы его вольт-амперной характеристики следует, что он равен нулю только при U  0 ?3. Какое обратное напряжение должен выдерживать диод прииспользовании его в однополупериодном выпрямителе?154. Перечислить основные достоинства и недостатки двухполупериодного выпрямителя.5.

Сглаживающий фильтр выпрямителя рассчитан на работу совходным напряжением частотой 50 Гц. Можно ли его использоватьпри частоте входного напряжения 400 Гц? А при частоте 10 Гц?6. Емкостной и индуктивный сглаживающие фильтры одинаково хорошо работают при нагрузке 100 Ом. Какой из них следует использовать при увеличении сопротивления нагрузки до 1 кОм? Приего уменьшении до 10 Ом?7.

Можно ли применить схему удвоения напряжения для повышения напряжения батарейки 1,5 В до 3 В?Программа лабораторной работы1. Получить у преподавателя схему выпрямителя.2. Собрать схему выпрямителя. Изменяя сопротивление нагрузки, снять зависимость среднего выходного напряжения и действующего значения пульсаций от среднего значения выходного тока выпрямителя. При этом среднее значение выходного напряжения и выходного тока следует измерять вольтметром и амперметром постоянного тока, а действующее значение пульсаций — вольтметром переменного тока.3. По полученным результатам построить график зависимостисреднего выходного напряжения выпрямителя и его коэффициентапульсаций от среднего значения выходного тока.

Объяснить построенные графики.4. Выбрать параметры исследуемой схемы для реализации указанных преподавателем значений сопротивления нагрузки, выходногонапряжения и коэффициента пульсаций.5. Собрать схему с выбранными параметрами и измерить выходное напряжение и коэффициент пульсаций.16Содержание отчетаОтчет должен содержать:1. Схему выпрямителя, указанную преподавателем.2. Таблицу значений сопротивлений нагрузки и соответствующих им значений среднего выпрямленного напряжения и действующего значения пульсаций.3.

Построенные графики зависимости среднего значения выходного напряжения и коэффициента пульсаций от среднего значениявыходного тока.4. Обоснование выбора параметров схемы для реализации заданных преподавателем значений сопротивления нагрузки, среднегозначения выходного напряжения и коэффициента пульсаций.5. Измеренные значения выходного напряжения и коэффициента пульсаций при заданном преподавателем значении сопротивлениянагрузки.17ТЕМА 3.

СТАБИЛИТРОНстабилитрон, диод Зенеранапряжение стабилизациидифференциальное сопротивление стабилитронапараметрический стабилизатор напряжениякоэффициент стабилизацииминимальный ток стабилизациимаксимальный ток стабилизацииЦель работы.Освоить методику измерения параметров полупроводниковыхстабилитронов.Научиться проектировать на основе полупроводникового стабилитрона стабилизаторов напряжения и снимать их характеристики.Широкое применение в электронике находят диоды специальной конструкции, типичная вольт-амперная характеристика которыхприведена на рис.

14.1. Эти устройства носят название стабилитроныили диоды Зенера. Прямая ветвь ВАХ таких полупроводниковых приборов практически не отличается от прямой ветви ВАХ диодов. Приобратном же напряжении ток через стабилитрон резко возрастает припревышении напряжением некоторого порога.Рис. 14.1. Условные обозначения стабилитрона (слева — по ГОСТ)и типичный вид его вольт-амперной характеристики18Упомянутое пороговое значение напряжения носит названиенапряжение стабилизации U ст , а коэффициент наклона ВАХ приU  U ст — дифференциальное сопротивление стабилитрона.Чаще всего стабилитрон используется в схемах параметрических стабилизаторов напряжения (рис.

14.2). В параметрическомстабилизаторе напряжения выходное напряжение снимается со стабилитрона, последовательно подключенного через сопротивление к источнику напряжения. При изменении напряжения источника рабочаяточка стабилитрона смещается вверх по ВАХ (увеличивается ток через стабилитрон). При этом падение напряжения на стабилитроне изменяется незначительно, как это можно увидеть из рис. 14.2. Следуетобратить внимание, что стабилитрон на рис. 14.2 включен в обратномнаправлении по отношению к показанному на рис. 14.1, и поэтому егорабочая точка находится фактически на обратной ветви ВАХ.Рис.

14.2. Параметрический стабилизатор напряжения и принцип его работыПрименяя несложные геометрические соображения, легко показать, что изменения входного и выходного напряжений связанысоотношением:U вых  U 2  U 1  r R U 02  U 01   r R U вх ,где r — дифференциальное сопротивление стабилитрона, R — сопротивление подключенного последовательно резистора.Отношение U вх U вых называют коэффициентом стабилизации. Для параметрического стабилизатора напряжения коэффициент стабилизации равен отношению R r .К другим важным параметрам стабилитрона относятся минимальный и максимальный токи стабилизации. При величине тока,19протекающего через стабилитрон, меньшей, чем минимальный токстабилизации Iмин, рабочая точка сходит с линейного участка егоВАХ, его дифференциальное сопротивление увеличивается, и его использование для стабилизации напряжения становится невозможным.Если же значение тока через стабилитрон превышает максимальныйток стабилизации Iмакс, в стабилитроне начинаются необратимые изменения, которые могут закончиться выходом его из строя.Пример 14.1.

Составить схему параметрического стабилизаторанапряжения с использованием стабилитрона КС156, имеющего следующие параметры: U ст  5,6 В , I мин  3 мА , I макс  55 мА , r  40 Омпри диапазоне изменения входного напряжения 30..50 В. Вычислитькоэффициент стабилизации и диапазон изменения сопротивлениянагрузки.Решение. Выберем величину тока, протекающего через стабилитрон, на нижней границе диапазона значений входного напряжения, равной 20 мА.

Эта величина существенно превышает минимальное значение тока стабилизации. Проведя нагрузочную прямую, соответствующую выбранной рабочей точке и входному напряжению30 В (рис. 14.3), найдем значение сопротивления R в схеме, показанной на рис. 14.2: R  30 В 25 мА  1,2 кОм . При данном значении сопротивления R входное напряжение 50 В вызывает протекание черезстабилитрон тока менее 40 мА (по рис. 14.3), что существенно меньше максимально допустимого значения тока стабилизации. Коэффи-20Рис. 14.3. Проектирование стабилизатора напряжения (пример 14.1)циент стабилизации построенного стабилизатора должен составлятьвеличину R r  1,2 кОм 40 Ом  30 , т.е.

при изменении входногонапряжения на 20 В (весь диапазон возможных значений) выходноеменяется на величину менее 1 В.Поскольку при минимальном значении входного напряжения30 В ток через стабилитрон имеет выбранное значение 20 мА, что существенно превышает минимальный ток стабилизации, от параметрического стабилизатора можно ответвить во внешнюю цепь ток до15 мА. При этом через резистор по-прежнему будет протекать ток 20мА, ток через стабилитрон будет равняться 5 мА.

Току 15 мА принапряжении 5,6 В соответствует сопротивление нагрузки 370 Ом.Итак, сопротивление нагрузки разработанного стабилизатора можетпринимать значения от 370 Ом до бесконечности.Другое применение стабилитрона — уменьшение изменяющегося во времени сигнала на фиксируемую величину (рис. 14.4).Рис. 14.4. Понижение уровня сигнала на фиксируемую величинуЕсли входное напряжение меньше напряжения Uст, ток черезстабилитрон отсутствует, и выходное напряжение равно нулю (интервал времени t1…t2 на рис.

14.4). В противном случае выходное напряжение меньше входного на величину Uст.Описанную схему можно также рассматривать как пороговоеустройство — как только входное напряжение превышает значениеUст, ток через резистор R принимает отличное от нуля значение.Контрольные вопросы211. Можно ли в стандартных выпрямительных схемах заменитьдиоды стабилитронами?2. Какими свойствами обладает последовательное соединениестабилитронов (оба стабилитрона включены в одном направлении)?3.

Какими свойствами обладает параллельное соединение стабилитронов (стабилитроны включены в противоположных направлениях)?4. Может ли напряжение стабилизации стабилитрона принимать отрицательное значение?5. Какие действия следует предпринять, чтобы повысить коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора напряжения, не изменяя тип стабилитрона?6. Найти падение напряжения на стабилитроне, через которыйпротекает ток I мин  I макс  2 .7. Какой выходной сигнал будет формироваться схемой, показанной на рис.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы