лабораторные / лабораторная1 / лаба-схема-1

Минобрнауки России Санкт-петербургский государственный Электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра САПР

Отчёт Лабораторная работа №1

По дисциплине «Схемотехника» Тема: ВЫПРЯМИТЕЛИ НА КРЕМНИЕВЫХ ДИОДАХ

Санкт-Петербург

2025

Цель работы: ознакомление с принципами построения выпрямителей и параметрических стабилизаторов, реализуемых на кремниевых диодах и стабилитронах, экспериментальное исследование их основных технических характеристик с использованием учебной лабораторной станции виртуальных приборов NI ELVIS.

2

Основные теоретические сведения

Выпрямитель электрического тока — преобразователь электрической энергии; устройство, предназначенное для преобразования входного электрического тока переменного направления в ток постоянного направления

(то есть однонаправленный ток), в частном случае — в постоянный выходной электрический ток. Схемы этих устройств представлены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1 - Схема однополупериодного выпрямителя

Рисунок 2 - Схема двухполупериодного выпрямителя

3

Основные схемы и расчетные соотношения для выпрямителей,

реализуемых на кремниевых диодах

Схема однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром на выходе представлена на рис. 3:

Рисунок 3 - схема однополупериодного выпрямителя

На рис. 4 для этого выпрямителя приведены временные характеристики входного переменного напряжения (кривая 1) и его выходного постоянного,

т. е. незнакопеременного, напряжения (кривая 2 – без фильтра С1; пунктирная кривая 3 – с фильтром).

Рисунок 4 - характеристики для однополупериодного выпрямителя

4

Моделирование однополупериодного выпрямителя без фильтра в программе

Multisim.

В схеме без фильтра (рисунок 3) использовались следующие компоненты:

1.С1 = 0;

2.Rн = 10 кОм;

3.Диод 1N4148.

4.f = 50 Гц (частота сети)

5.Voltage (Pk) – 2,5 В

6.Frequency – 50 Гц;

7.Voltage offset (смещение) – 0 В

Рабочая область Multisim, на которой мы собрали схему с однополупериодным выпрямителем представлена на рис. 5.

Рисунок 5 – схема с однополупериодным выпрямителем, собранная в Multisim

Осциллограмма, полученная в ходе моделирования, представлена на рис. 6.

Зеленым цветом обозначен входной сигнал, красным – выходной.

5

Рисунок 6- осциллограмма однополупериодного выпрямителя (без фильтра)

Можно заметить, что через выпрямитель пропускается только одна полуволна тока, а другая запирается. Напряжение выходного сигнала уменьшается (в

сравнении с напряжением входного сигнала). Разница между амплитудами входного и выходного сигналов ≈ 0.8 В. Это обусловлено падением напряжения Uпр 0,6…1 В на открытом диоде. Полученный график получился таким же как тот, что представлен в методических материалах.

Сравнение с аналогичной схемой, собранной на NI Elvis.

Осциллограмма схемы представлена на рис. 7.

6

Рисунок 7- осциллограмма собранной схемы

Осциллограмма полученная с помощью построения реальной схемы и

осциллограмма полученная с помощью компьютерного моделирования

идентичны.

7

.

Моделирование однополупериодного выпрямителя без фильтра в программе

Multisim.

Для схемы с фильтром поменяли значение конденсатора С1 = 1 мкФ.

Значения остальных компонент остались неизменны.

В ходе моделирования однополупериодного выпрямителя в приложении

Multisim была получены осциллограмма, представленная на рисунке 8.

8

Рисунок 8- осциллограмма однополупериодного выпрямителя с фильтром

По графику видно, время заряда конденсатора С1, t зар. ≈ 3мс, разряда – t разр. ≈ 17мс. Время заряда и разряда различается, это обусловлено разными постоянными времени разряда и заряда конденсатора С1:

разр C1Rн зар C1Rд ,

где Rд – дифференциальное сопротивление диода в открытом состоянии

8

Сравнение с аналогичной схемой, собранной на NI Elvis.

Осциллограмма схемы представлена на рис. 9.

Рисунок 9 - осциллограмма собранной схемы

Моделирование двухполупериодного выпрямителя без фильтра в программе

Multisim.

Значения компонент остались прежними. Выпрямитель без фильтра → С1 = 0;

Схема для двухполупериодового выпрямителя без фильтра, собранная в программе и ее осциллограмма представлены на рисунках 10, 11.

9

Рисунок 10 - схема для двухполупериодового выпрямителя

Рисунок 11 - осциллограмма для двухполупериодового выпрямителя без фильтра

Моделирование двухполупериодного выпрямителя с фильтром в программе

Multisim.

Схема останется такой же, значение конденсатора снова выставили С1 = 1

мкФ.

Осцилограмма для данной схемы представлена на рис. 12.

10