Лабы / ЛР2,0182,Бронников, Жангериев

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра МиТ

отчет

по лабораторной работе №2

по дисциплине «Основы электроники и радиоматериалы»

Тема: ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫЙ ДИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ.

Студенты гр. 0182		Жангериев Р.В.
		Бронников Д.Д.
Преподаватель		Кириллов В.В.

Санкт-Петербург

2022

Диодный выпрямитель.

П ростейшим примером использования выпрямительных свойств диодов служит схема, представленная на рис. 2.1. Преобразование переменного тока в постоянный по направлению ток осуществляется с помощью диода.

При действии положительного полупериода входного напряжения диод включен в прямом направлении, его сопротивление r << R1 и форма выходного сигнала повторяет форму входного сигнала. При действии отрицательного полупериода сигнала диод включен в обратном направлении, его сопротивление Rобр >> R1 и выходное напряжение практически равно нулю. Величина Rобр оценивается ориентировочно отношением Vобр к току насыщения Iобр. Схема также исследуемого диодного моста представлена на рис. 2.3.

Исследование характеристик стабилитрона и выпрямителя на его основе.

Стабилитронами называют полупроводниковые диоды, использующие особенность обратной ветви вольт-амперной характеристики на участке пробоя изменяться в широком диапазоне изменения токов при сравнительно небольшом отклонении напряжения (см. рис. 1.1). Это свойство используется при создании специальных устройств – стабилизаторов напряжения. Для того, чтобы исследовать влияние стабилитрона на характеристики диодного выпрямителя необходимо исследовать схему, изображенную на рис. 2.5

Экспериментальные измерения и вычисления

Задание 1. Исследование диодного выпрямителя

Рис.1 Простейшая схема для исследования выпрямительных свойств диодов

Рис.2 Настройки вывода графика

Рис.3 График исследования переходных характеристик 

Напряжение на источнике - синий график, резисторе - красный график и диоде - зелёный график.

Рис.4 Амплитудное значение напряжения на источнике

В то время, когда напряжения на источнике достигает максимального значения (50 В), напряжение на резисторе составляет 49,08 В, а на диоде – 0,92 В. Ток в цепи I=U(R1)/R1=49.08/470=0.1 А. Когда напряжение источника отрицательно, напряжение на резисторе почти равно нулю. Это объясняется тем, что диод при обратном подключении имеет очень большое сопротивление, много большее сопротивления резистора.

Рис.5 Схема диодного моста

Рис.6 Настройки вывода графиков

Р ис.7 Графики зависимости напряжений на элементах цепи от времени

Источник – синий, первый диод - розовый, второй диод - жёлтый, третий диод - черный, четвертый диод - красный, резистор зеленый. Зависимости от времени напряжений совпадают у второго и третьего диода, а также у первого и четвертого.

При максимальном значении напряжения на источнике, равном 50 В, на диодах 1 и 4 наблюдается напряжение - 49.081 В, на диодах 2 и 3 – напряжение 0,917 В. При этом на напряжение резистора равно 48,163 В, тогда ток в цепи равен I=U(R1)/R1=48.163/470=0.102 А.

При действии положительного полупериода источника ток проходит сначала через диод D2, затем через резистор R1, потом через D3 возвращается к источнику. При действии отрицательного полупериода источника ток проходит сначала через диод D1, затем через резистор R1, потом через D4. Это объясняет то, что графики напряжения на D1 и D4, а также D2 и D3 совпадают в соответствующих полупериодах. Та же картина наблюдается с напряжениями на D1 и D4 на отрицательном полупериоде.

В случае цепью на рис. 7 (по сравнению с рис.3) при отрицательных значениях сигнала напряжение на выходе равно нулю, при подключении диодного моста диоды D1 и D4 пропускают положительный полупериод, D2 и D3 выпрямляют отрицательный, на выходе только положительная величина.

Задание №2 Исследование характеристик стабилитрона и выпрямителя на его основе.

Рис.8 Схема исследования ВАХ стабилитрона

Рис.9 Обратная ветвь ВАХ стабилитрона

Напряжение пробоя стабилитрона равно примерно 50,605 В.

Исследуем влияние стабилитрона на характеристики диодного выпрямителя.

Рис.10 Схема цепи для исследования диодного выпрямителя с использованием стабилитрона

Рис.11 Параметры для формирования графиков напряжений

Рис.12 Графики зависимости напряжений от времени

Цвета графиков: красный – напряжение на источнике V1, зелёный – напряжение на резисторе R1, синий – напряжение на резисторе R2, фиолетовый – напряжение на диоде D2, сиреневый– напряжение на диоде D3.

Для удобства исследования выведем данные графики по отдельности и определим амплитудные характеристики:

Рис.13 График напряжения на резисторе R1 и диоде D2

Рис.14 График напряжения на резисторе R2

Рис.16 График напряжения на диоде D3

V1, В	V(R1), В	V(R2), В	V(D2), В	V(D3), В
60	-7,947	-50,744	-59,916	-50,744
70	-17,517	-50,744	-70,072	-50,744
80	-27,075	-50,744	-80	-50,744
90	-36,664	-50,744	-89,962	-50,744
100	-46,255	-50,744	-99,773	-50,744

Таблица 1. Амплитудные значения напряжений на элементах в соответствии с напряжениями источника

Напряжение стабилизации примерно равно 50,744 В.

Для схемы на рис. 10 диод D2 имеет такую же ВАХ, как и диод на схеме рис. 2.1, диод D3 имеет обратное включение и поэтому ток отрицательный при положительном полупериоде сигнала и равен нулю при отрицательном полупериоде.

Вывод. В работе мы исследовали диодный выпрямитель, стабилитрон и их сочетание. С помощью диодного выпрямителя можно выпрямить входной синусоидальный сигнал, не влияя при этом на амплитудный ток на резисторе. Стабилитрон позволяет стабилизировать напряжение положительной волны сигнала источника, но не отрицательной волны, что заметно на рисунке 13 (диод 2). Стабилизация происходит тогда, когда диод включен в обратном направлении и напряжение превышает напряжение стабилизации.