Выполнение работы

В ходе выполнения данной лабораторной работы будут собраны схемы умножителей напряжения различных топологий. Во всех случаях напряжение питания источника переменного тока будет составлять 230 Вольт, а частота 50 Герц. В После сборки, проверок соответствия схемы заданию и работоспособности, будет измерено выходное напряжение на подключенной нагрузке сопротивлением 1 Ком. Для проведения исследований и дальнейшего заполнения таблицы, в каждой схеме будет изменено значение электрической емкости всех конденсаторов согласно табличным значениям. Важно отметить, что для работы умножителя частоты, выполненного на диодах и конденсаторах, на входе должно присутствовать переменное напряжение, а на выходе умножителя будет постоянное. Это также важно при выборе режима работы измерительного прибора.

Рисунок 6. Сведения об установленной программе Electronics WorkBench Multisim 9.

Рисунок 7. Собрана схема однополупериодного несимметричного удвоения напряжения и включена симуляция в программе Multisim 9.

Рисунок 8. Реализована и проверена работа схемы двухполупериодного симметричного удвоения напряжения.

Рисунок 9. Реализована Однополупериодная схема умножения напряжения (схема первого рода). Симуляция программа подтвердила её работу.

Рисунок 10. Однополупериодная схема с умножением напряжения (схема второго рода).

Рисунок 11. Комбинированная схема умножения напряжения. На выходе этой схемы образуются два напряжения с общей точкой.

Собранные данные (выходное напряжение, Вольт) в процессе выполнения работ по сборке схем и изменения параметров были внесены в таблицу 2.

Таблица 2.

С, мкФ Схема	5	50	500
Схема 1	113,5	420,966	613,522
Схема 2	213,433	495,188	625,737
Схема 3	163,64	503,233	887,044
Схема 4	105,783	329,719	993,684
Схема 5	2x 113,549	2x 421,038	2x 613,439

Каждая схема умножителя напряжения способна не только увеличить его, но и понизить. Влияние изменения емкости конденсаторов заключается в изменении выходного напряжения: в каждом из рассмотренных случаев, с увеличением емкости, выходное напряжение также возрастало. Также стоит отметить, что немалое значение оказывает как напряжение подаваемое на вход электрической цепи, так и его частота.

Ответы на контрольные вопросы:

Первый вопрос.

Умножители напряжения используются для увеличения напряжения входного сигнала. Они основаны на использовании диодов и конденсаторов, которые работают вместе для создания нужного эффекта. Вот основные принципы работы этих схем: Диод: это полупроводниковый элемент, который проводит ток только в одном направлении. Диоды используются для преобразования переменного тока в постоянный. Конденсатор: устройство для накопления электрического заряда. Конденсаторы могут сохранять энергию, накапливая заряд на своих пластинах.

Однополупериодная несимметричная схема удвоения напряжения. Эта схема работает следующим образом:

Первый полупериод: Диод VD1 открыт, VD2 закрыт. Конденсатор C1 заряжается до амплитудного значения входного напряжения (U2m).

Второй полупериод: Диод VD1 закрывается, VD2 открывается. Конденсатор C2 начинает заряжаться под суммарным напряжением источника и конденсатора C1. Это приводит к удвоению напряжения на выходе.

Преимущества этой схемы включают простоту реализации и возможность повышения коэффициента передачи сигналов в электрических схемах. Недостатками являются низкий КПД и необходимость использования мощных диодов.

Двухполупериодная симметричная схема удвоения напряжения. Этот тип схемы работает так:

Первый полупериод: Диод VD1 открыт, VD2 закрыт. Конденсатор C1 заряжается до амплитудного значения входного напряжения (U2m).

Второй полупериод: Диод VD2 открыт, VD1 закрыт. Конденсатор C2 также заряжается до амплитудного значения входного напряжения (U2m).

Когда оба конденсатора заряжены, их суммарное напряжение составляет 2U2m. Преимущество этой схемы заключается в исключении подмагничивания сердечника трансформатора.

Однополупериодная схема умножения напряжения (схема первого рода). Эта схема использует несколько последовательных пар диод-конденсатор для умножения напряжения. Каждый конденсатор заряжается до амплитудного значения входного напряжения, что приводит к увеличению общего напряжения на выходе.

Пример работы:

Первый полупериод: Диод VD1 открыт, VD2 закрыт. Конденсатор C1 заряжается до U2m.

Второй полупериод: Конденсатор C2 заряжается до 2U2m.

Третий полупериод: Конденсатор C3 заряжается до 3U2m.

Каждая пара диод-конденсатор увеличивает общее напряжение на выходе. Для получения желаемого уровня напряжения можно добавить дополнительные пары диод-конденсатор.

Однополупериодная схема с умножением напряжения (схема второго рода). Эта схема работает аналогично предыдущей, но отличается тем, что каждый последующий конденсатор заряжается до уровня 2U2m независимо от количества уже заряженных конденсаторов. Это достигается благодаря тому, что каждый последующий конденсатор заряжается через разные пути.

Эти схемы широко применяются в различных электронных устройствах, где требуется высокое напряжение, например, в лампах дневного света, усилителях звука и других устройствах.