2.2. Исследование характеристик стабилитрона и выпрямителя на его основе

Рисунок 8 Схема измерения ВАХ стабилитрона

Рисунок 9 Параметры источника напряжения и развёртка графика зависимости тока на стабилитроне от напряжения на стабилитроне

Рисунок 10 Обратная ветвь ВАХ стабилитрона.

Напряжение стабилизации: V(D1)= -50,781 B

Вывод:

На представленной обратной ветви вольт-амперной характеристики (ВАХ) стабилитрона (Рис. 7) наблюдается характерный участок резкого изменения тока при относительно небольшом изменении напряжения. Это происходит при достижении напряжения стабилизации, которое в данном случае составляет -50,781 В. Стабилитрон – это полупроводниковый диод, специально разработанный для работы в режиме обратного пробоя. До напряжения стабилизации ток через стабилитрон незначителен. Однако, при достижении напряжения пробоя, небольшое увеличение приложенного обратного напряжения вызывает резкое увеличение тока, протекающего через стабилитрон. При этом напряжение на стабилитроне остается практически постоянным, равным напряжению стабилизации. Это свойство стабилитрона используется для стабилизации напряжения в различных электронных схемах, обеспечивая стабильное питание нагрузки при колебаниях входного напряжения или изменениях тока нагрузки. 

Рисунок 11 - Схема выпрямителя со стабилитроном.

Рис.12. Параметры амплитуд синусоидального генератора V1.

Рис.13. Развёртки графиков зависимости напряжения на источнике V1 от времени, напряжения на резисторах R1 и R2 от времени, напряжения на диодах D1 и D2 от времени.

Рисунок 14 - Графики зависимости напряжения на источнике от времени (синий), напряжения на резисторе от времени (красный R1 и розовый R2), напряжения на диодах от времени (зелёный D1 и чёрный D2) при изменении амплитуды синусоидального сигнала.

V(V1), В	60	70	80	90	100	110
V(R1), В	7,7	17,6	27,2	36,4	46,8	56,4
V(D1), В	-59,4	-68,2	-77,1	-87,9	-95,9	-101,003
V(R2), В	50,746	50,785	50,808	50,825	50,842	50,856
V(D2), В	-50,746	-50,785	-50,808	-50,825	-50,842	-50,856

Таблица 1 - Измеренные параметры в первый период полуволны

Вывод:

В ходе выполнения лабораторной работы было проведено исследование однополупериодного диодного выпрямителя, диодного моста и выпрямителя на основе стабилитрона. Анализ результатов показал, что однополупериодный выпрямитель эффективно преобразует переменное напряжение в пульсирующее напряжение, отсекая отрицательные полуволны входного сигнала, что приводит к значительным пульсациям выходного напряжения.

Диодный мост, в свою очередь, обеспечивает двухполупериодное выпрямление, что значительно снижает уровень пульсаций по сравнению с однополупериодным выпрямителем при той же амплитуде входного сигнала, а выходное напряжение выше.

Исследование характеристик стабилитрона выявило его способность поддерживать относительно стабильное напряжение на нагрузке при изменении входного напряжения, что продемонстрировано на графиках (Рис. 9) и в таблице 1, где напряжение на стабилитроне (V(D2)) изменяется незначительно (от -50,746 В до -50,856 В) при увеличении амплитуды входного напряжения (V(V1)) от 60 В до 110 В. Однако, при этом часть входного напряжения падает на R1, зависимость напряжения на R1 от амплитуды синусоидального сигнала приведена в таблице 1.

График напряжения на резисторе R1 в выпрямителе со стабилитроном иллюстрирует сложный процесс, обусловленный совместной работой диодов и стабилитрона под воздействием переменного входного напряжения (V1). На начальном этапе, с ростом амплитуды V1, напряжение на R1 увеличивается, пока не достигнет значения, необходимого для включения стабилитрона в режим стабилизации около 60В -50,8В. В этом режиме стабилитрон поддерживает относительно постоянное напряжение на нагрузке, ограничивая дальнейший рост напряжения на R1. Однако синусоидальная природа V1 приводит к тому, что в моменты уменьшения амплитуды входного сигнала стабилитрон временно выходит из режима стабилизации, вызывая падение напряжения на R1. Как только V1 вновь превышает пороговое значение, стабилитрон возвращается в режим ограничения, и напряжение на R1 снова стабилизируется. Этот циклический процесс, включающий рост, стабилизацию, падение и повторную стабилизацию напряжения на R1, отражает динамическое взаимодействие входного сигнала и характеристик стабилитрона, обеспечивающего стабильное напряжение на нагрузке R2???, но приводящего к колебаниям на токоограничивающем резисторе R1. Это при положительном значении полуволны генератора. А при отрицательном диоды закрыты и схема не работает. Как получилось наличие отрицательного напряжения на R1 при отрицательной полуволне (красный график Рис.14) Дайте пояснения.

Таким образом, выпрямитель на основе стабилитрона позволяет получить стабилизированное выходное напряжение, что делает его более предпочтительным для питания чувствительных электронных схем, требующих стабильного напряжения, по сравнению с обычными диодными выпрямителями, хотя и за счет потерь энергии на гасящем резисторе R1.

Исправляем, присылаем Лаб 2-2

Однополупериодный диодный выпрямитель. Диодный мост. Стабилитрон и выпрямитель на его основе.

Вариант

Группа фыв

Пункт 2.1. Диод 1N4148 (диоды)

Пункт 2.2. Стабилитрон 1N3879 Диод 1N4148

V1 Генератор Sin

R1 (Ом)

V1 (V)

R1 (Ом)

V1 Генератор Sin смещение 0, шагов 5

R2 (Ом)

Фамилия Имя

Смещение (V)

Аплитуда (V)

Частота (H)

Аплитуда max (V)

Частота (H)

Шаг (V)

3

фыв

0

70

90

480

110

15

110

90

10

480

Задание на лабораторную работу №2