Лабораторная работа № 5 Исследование двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром

Цель работы: исследование двухполупериодного выпрямителя и сглаживающего RC-фильтра.

Краткие теоретические сведения

Схема двухполупериодного мостового выпрямителя представлена на рис.5.1а.

а) б)

Рис. 5.1. Схема двухполупериодного мостового выпрямителя (а) и графики напряжения и тока (б)

При напряжении питания мостовая схема обеспечивает за каждый период Т протекание в нагрузке R_Н двух полуволн тока i₂ (рис.5.1б). При u₁ >0 диоды Д₂ и Д₃ открыты, а Д₁ и Д₄ заперты, ток проходит через диод Д₂, сопротивление нагрузки и диод Д₃. При u₁ <0 диоды Д₁ и Д₄ открыты, а Д₂ и Д₃ заперты, ток проходит через диод Д₄, сопротивление нагрузки и диод Д₁.

Постоянная составляющая U_2- напряжения на нагрузке при двухполупериодном выпрямлении равна .

Действующее значение U₂ однополупериодного напряжения на нагрузке .

Активная мощность Р, выделяющаяся в сопротивлении нагрузки

.

Коэффициент пульсаций К_П равен отношению амплитуды первой гармоники выпрямленного тока к его постоянной составляющей. Поскольку разложение в ряд Фурье двухполупериодного выпрямленного тока имеет вид

, то .

М остовой выпрямитель в сравнении с однополупериодным имеет большее значение среднего выпрямленного тока, меньший коэффициент пульсаций.

Рис.5.2. Схема исследуемой цепи

Рабочее задание

1. Соберите исследуемую цепь, в качестве сопротивления нагрузки используйте магазин сопротивлений, величину сопротивления установите по указанию преподавателя.

2. При разомкнутом ключе К (без сглаживающего фильтра) подай­те на вход выпрямителя переменное напряжение U₁, с величиной и частотой, указанными преподавателем.

3. Включите осциллограф последовательно в точки A,D; B,D и C,D. Зарисуйте наблюдаемые процессы с соблюдением масштаба.

4. Те же измерения проделайте при замкнутом ключе К (включенном сглаживающим фильтре).

5. Повторите измерения для различных значений сопротивления нагрузки.

6. Постройте нагрузочную характеристику выпрямителя U_Н=f(R_Н);

7. Дайте подробные объяснения полученным результатам.

Контрольные вопросы

1.Расскажите об устройстве, принципах работы и основных параметрах диодов.

2.Как работает двухполупериодный мостовой выпрямитель?

4.Какими основными параметрами характеризуются выпрямители?

Лабораторная работа № 6

RC-генератор синусоидальных колебаний

Цель работы: изучение принципа действия RС-генератора синусоидальных колебаний.

Краткие теоретические сведения. Для получения гармонических колебаний от долей герц до сотен килогерц применяют генераторы, где в качестве звеньев обратной связи (ОС) используются RС-четырехполюсники. В соответствии со структурной схемой (рис.6.1) RС-генератор состоит из усилителя зву­ковой частоты с комплексным коэффициентом усиления К и RС- четырехполюсника положительной обратной связи с комплексным коэффициентом передачи B.Схема усили­теля, как и схема цепи ОС, может быть любой, но неиз­менным остается общее требование, выполнение кото­рого позволяет получить синусоидальный выходной сиг­нал. Генерация должна возникать и поддерживаться на одной-единственной частоте, для которой выполняются условия самовозбуждения К В = 1 (условие баланса амп­литуд) и (_К + _В= 0;2 (условие баланса фаз), где К и В –модули коэффициентов передачи, _К и _В – аргументы.

Рис.6.1. Структурная схема генератора

Особенно широко распространены RС-генераторы с фильтром Вина (рис. 6.2а). Определим сопротивления участков фильтра в комплексной форме

, .

С₂

U₂

R₁

R₂

U₁

С₁

а) б)

Рис. 6.2. Схема (а) и частотные характеристики (б) фильтра Вина

При , , используя безразмерную переменную , получаем комплексный коэффициент передачи напряжения:

,

откуда

; .

Кривые частотных характеристик фильтра Вина представлены на рис.6.2б. Максимальное значение модуля коэффициента передачи В_U, равное 1/3, и нулевое значение аргумента _B достигается при W=1, на частоте

С

U_ВЫХ

R₄

R₃

R

R

. (6.1)

С

Рис.6.2. Схема генератора

Схема генератора с фильтром Вина представлена на рис.6.2. В качестве усилителя в нем использован операционный усилитель. Фильтр Вина образует цепь положительной обратной связи, резисторы R₃ и R₄ формируют отрицательную обратную связь. Сопротивления резисторов выбираются так, чтобы усилитель имел коэффициент усиления .