3 СЕМ / 34_lab

­Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики»

Лабораторная работа №34

на тему: «Исследование нелинейных цепей при гармонических воздействиях»

Москва 202 г.

Цель работы: С помощью машинного эксперимента получить форму напряжения в цепях, содержащих нелинейный элемент (полупроводниковый диод) при гармоническом воздействии. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap с аналогичными характеристиками, полученными расчётным путём.

Ход работы:

Схема 1 – Исследуемая схема делителя напряжения (с источником синусоидального напряжения и двумя резисторами).

Графики зависимости напряжений на входе (сверху) и выходе (снизу) делителя напряжения от времени.

Схема 2 – Исследуемая схема диодного амплитудного ограничителя «снизу» последовательного типа (с источником синусоидального напряжения, диодом и резистором).

Графики зависимости напряжений на входе (сверху) и выходе (снизу) амплитудного ограничителя от времени.

Схема 3 – Исследуемая схема диодного амплитудного ограничителя «сверху» последовательного типа (с источником синусоидального напряжения, диодом и резистором).

Графики зависимости напряжений на входе (сверху) и выходе (снизу) амплитудного ограничителя от времени.

Схема 4 – Исследуемая схема диодного амплитудного двухстороннего ограничителя параллельного типа (с источником синусоидального напряжения, резистором и двумя диодами).

Графики зависимости напряжений на входе (сверху) и выходе (снизу) амплитудного двухстороннего ограничителя от времени.

Схема 5 – Исследуемая схема диодного амплитудного ограничителя последовательного типа со смещением (с источником синусоидального напряжения, резистором, диодом и батареей).

Графики зависимости напряжений на входе (сверху) и выходе (снизу) амплитудного ограничителя со смещением от времени.

Контрольные вопросы:

1. Какие цепи называются линейными и какие нелинейными? Приведите пример.

Линейными называются электрические цепи, состоящие только из линейных элементов. К линейным компонентам относятся зависимые и независимые идеализированные источники токов и напряжений, резисторы, и любые другие компоненты, описываемые линейными дифференциальными уравнениями, наиболее известны электрические конденсаторы и катушки индуктивности. Если цепь содержит отличные от перечисленных компоненты, то она называется нелинейной.

2. Что понимается под аппроксимацией ВАХ нелинейных элементов? Приведите пример.

Под аппроксимацией ВАХ понимают замену ее графической или табличной формы на аналитическую.

3. Нарисуйте схему простейшего выпрямителя. Объясните его работу.

Так как диод проводит ток только в одном направлении, когда входное напряжение превышает прямое напряжение диода U_д, выходное напряжение будет иметь пульсирующий вид. Такая схема называется однополупериодным выпрямителем, т.к. она использует только половину периода входного сигнала.

Они не необходимы, выпрямители могут обходиться без трансформаторов. А трансформаторы необходимы для изменения величины напряжения переменного тока.

4. Нарисуйте схему простейшего ограничителя входного сигнала. Объясните его работу.

Принцип работы ограничителя по минимуму. При значении входного напряжения U_ВХ меньше, чем напряжение смещения Е_СМ, диод VD1 будет находиться в закрытом состоянии и напряжение на выходе U_ВЫХ будет соответствовать напряжению смещения. Как только входное напряжение превысит напряжение смещения, диод откроется и через него начнёт проходить электрический ток, а напряжение на выходе будет соответствовать входному напряжению.

Принцип работы ограничителя по максимуму состоит в следующем. При значении входного напряжения U_ВХ меньше напряжения смещения диод VD1 находится в открытом состоянии и напряжение на выходе U_ВЫХ будет равным напряжению смещения. Как только входное напряжение превысит значение напряжения смещения, диод откроется и выходное напряжение будет равным входному напряжению.

5. Что называют пульсациями. Приведите пример.

Процесс периодического или случайного изменения постоянного напряжения(тока) относительно его среднего уровня в установившемся режиме работы источника.