2.1. Исследование диодного выпрямителя
Рис. 2 Схема исследования диодного выпрямителя.
Рисунок 3 Развёртки графиков зависимости напряжения источника сигнала V1, напряжения на выходе схемы R1 и падения напряжения на диоде D1 от времени.
Рисунок 4 Графики зависимости напряжения источника сигнала от времени (синий), напряжения на выходе схемы от времени (красный), падения напряжения на диоде от времени (зелёный)
1. Нас интересует положительная и отрицательная полуволны. Поэтому развертки по оси времени достаточно 12мс.
2. А где измерения на Рис.4, по которым ниже приводится расчет тока.
Определим падение напряжения на диоде V(D1), напряжение на резисторе V(R1) и рассчитаем ток в цепи: Im = V (R1) / R1. V(D1)= −69,622 В ?, V(R1)= 68,729 В ?, при R1=480 Ом, I = V (R1) / R1= 143,2 мА.
Вывод:
Анализируя графики и результаты измерений, можно заключить следующее: при подаче переменного сигнала на диодный выпрямитель (рисунок 4 2), мы наблюдаем, что напряжение на выходе схемы (V(R1), красный график рис.4) повторяет форму входного сигнала (синий график) только в положительную полуволну. В отрицательную полуволну напряжение на выходе схемы практически равно нулю. Это происходит благодаря выпрямляющим свойствам диода D1. В положительную полуволну диод открывается, и его сопротивление становится пренебрежимо малым, позволяя сигналу пройти к резистору R1, на котором формируется выходное напряжение. В отрицательную полуволну диод закрывается, и его сопротивление резко возрастает, практически блокируя прохождение сигнала и, соответственно, падение напряжения на резисторе R1 близко к нулю. Падение напряжения на диоде (V(D1), зеленый график) демонстрирует противоположную картину: в положительную полуволну диод имеет незначительное падение напряжения, а в отрицательную – падение напряжения приближается к напряжению источника. Таким образом, однополупериодный выпрямитель эффективно отсекает отрицательную полуволну, преобразуя переменный сигнал в пульсирующее постоянное напряжение положительной полярности. Расчетный ток, проходящий через резистор R1 в положительную полуволну, составил 143,2 мА, что подтверждает работоспособность схемы.
Исследование работы диодного моста
Рисунок 5 Схема исследования диодного моста
Рисунок 6 Развёртки графиков зависимости напряжения источника сигнала V1 от времени, напряжения на выходе схемы R1 от времени, падения напряжения на диоде D1 от времени.
Рисунок 7 Графики зависимости напряжения источника сигнала от времени (синий), напряжения на выходе схемы от времени (красный), падения напряжения на диоде от времени (зелёный)
3. Нас интересует положительная и отрицательная полуволны. Поэтому развертки по оси времени достаточно 12мс.
4. А где измерения на Рис.7, по которым ниже приводится расчет тока.
Определим падение напряжения на диоде V(D1), напряжение на резисторе V(R1) и рассчитаем ток в цепи I = V (R1) / R1. V(D1)= −68 В, V (R1)= 68 В, при R1=480Ом, получим I = V (R1) / R1= 141,7 мА.
Вывод:
На представленных графиках (Рис. 5 и 7) и результатах измерений видно, что схема диодного моста обеспечивает двухполупериодное выпрямление. В отличие от однополупериодного выпрямителя, здесь выходное напряжение (V(R1), красный график) имеет положительную полярность как в положительную, так и в отрицательную полуволны входного сигнала (синий график). Это достигается благодаря тому, что в каждую полуволну тока открываются разные пары диодов, направляя ток через резистор R1 в одном и том же направлении. Падение напряжения на диоде V(D1) (зеленый график) показывает, что при открытии диода падение напряжения на нем незначительно, а при закрытии – приближается к значению входного напряжения, только со знаком “минус”. По сравнению с однополупериодным выпрямителем, ток в цепи несколько уменьшился и составил 141,7 мА. Это уменьшение тока, вероятно, связано с потерями напряжения на двух последовательно включенных диодах, находящихся в проводящем состоянии в диодном мосте, в отличие от одного диода в однополупериодном выпрямителе. Несмотря на некоторое уменьшение тока, схема диодного моста имеет значительное преимущество - уменьшает пульсации выходного напряжения, что положительно сказывается на стабильности работы нагрузки.