Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника и электроника. Электроника на оборудовании Uni-Train. Лабораторный практикум
.pdf
а б
Рисунок 1.5 – Вольтамперная характеристика
(а) стабилитрона и его условное графическое
обозначение (б)
Значение минимального тока стабилизации ограничено
нелинейным участком ВАХ стабилитрона, а значение максимального тока ограничено допустимой температурой полупроводника.
Стабилитроны используются, например, в параметрических стабилизаторах напряжения.
Оборудование для проведения работы
и объекты исследования
Работа проводится на оборудовании UniTrain. В качестве исследуемой платы используется плата SO4203-7A (рисунок 1.6). В качестве программного обеспечения к установке используется оболочка L@Bsoft, которая позволяет устанавливать
необходимое напряжение, а также использовать виртуальные
приборы (амперметры и вольтметры) и осциллограф. В данной
работе также используется мультиметр MetraHit Plus.
21
Рисунок 1.6 – Плата SO4203-7A
Порядок выполнения работы
Опыт 1. Вентильный эффект
Этот простой эксперимент показывает способность диода работать в качестве вентиля, т.е. пропускать ток только
в прямом направлении. На вход схемы (рисунок 1.7) от источника постоянного напряжения подается сначала положительное, а затем отрицательное напряжение. В каждом случае измеряется напряжение на диоде и на выходе схемы.
22
На экспериментальной плате (см. рисунок 1.6) SO42037A выбрать схему II (см. рисунок 1.7).
Рисунок 1.7 – Схема II экспериментальной платы
SO4203-7A
Запустить в компьютере программу L@Bsoft.
Из меню «Приборы» достать «Источник постоянного
тока» (Приборы ⇒ Источники напряжения ⇒ Источник по-
стоянного тока). Выставить необходимое для опыта напряжение (таблица 1.1), нажать кнопку POWER. Из меню «Приборы» достать «Вольтметр А» (Приборы ⇒ Измерительные
приборы ⇒ Вольтметр А) и «Вольтметр В» (Приборы ⇒ Измерительные приборы ⇒ Вольтметр В). На вольтметрах вы-
ставить следующие параметры: DC, RMS, предел измерения
20 В. Вольтметром А будем измерять напряжение на диоде,
а вольтметром В – на выходе схемы, т.е. на сопротивлении R3.
Сборка схемы
1 Аналоговые выходы интерфейсного модуля подсоединяем к входу схемы (клеммы X17 и X20).
2 Аналоговые входы интерфейсного модуля А+ и А–
подсоединяем к клеммам X18 и X19.
3 Аналоговые входы интерфейсного модуля В+ и В–
подсоединяем к клеммам X19 и X21.
Измерить напряжения и данные занести в таблицу 1.1.
23
Таблица 1.1
Uвх, В U
+10
–10
, В U
диода
вых
, В
Дайте объяснение результатам эксперимента.
Опыт 2. Эффект выпрямления
Способность диода пропускать ток только в одном направлении используется для выпрямления переменного напряжения.
Воспользуемся схемой предыдущего опыта (см. рисунок 1.7). При этом переключим аналоговые входы интерфейсного модуля А+ и А– на клеммы X17 и X20.
Закрыть на экране компьютера все ранее открытые виртуальные приборы.
Из меню «Приборы» достать источник переменного напряжения (Приборы ⇒ Источники напряжения ⇒ Генератор
функций). На генераторе выставить следующие параметры:
100 %, 1:1, SINE, 50 Гц. Из меню «Приборы» достать «Осциллограф» (Приборы ⇒ Измерительные приборы ⇒ Осцилло-
граф). Осциллограф настроить следующим образом:
• канал А – 5V / деление (форма сигнала входного на-
пряжения);
• канал В – 5V / деление постоянного тока (форма сигна-
ла выходного напряжения);
• способ X/T, 5 ms / деление, Триггер B.
Зарисовать полученную осциллограмму.
Определить коэффициент пульсации выходного напряжения как отношение амплитуды сигнала к удвоенной величине смещения сигнала (использовать для этого кнопки АС и
DC на панели осциллографа).
Опыт 3. Снятие статических ВАХ диодов
и стабилитрона
Диоды и стабилитроны являются нелинейными элементами, сопротивления которых изменяются в зависимости
от приложенного напряжения (тока схемы), поэтому их свойства задаются вольтамперными характеристиками (ВАХ).
24
В этом опыте снимаются ВАХ кремниевого и германиевого диодов, а также ВАХ стабилитрона. Для этой цели
используется схема секции I экспериментальной платы
SO4203-7A (рисунок 1.8). При этом по очереди включаются
перемычки В1, В2, В3 для снятия ВАХ сначала кремниевого
диода 1N4007, затем германиевого диода AA118 и стабилитрона 4V7. На вход схемы подается постоянное напряжение,
значение которого приведено в таблице 1.2. Для каждого значения этого напряжения измеряются ток схемы виртуальным
амперметром «Амперметр В» и напряжение на выходе схемы между клеммами X12 и X13 виртуальным вольтметром
«Вольтметр А».
Рисунок 1.8 – Схема I экспериментальной платы
SO4203-7A
Закрыть на экране компьютера все ранее открытые виртуальные приборы.
Из меню «Приборы» достать «Источник постоянного
тока» (Приборы ⇒ Источники напряжения ⇒ Источник по-
стоянного тока). Выставить необходимое для опыта напряжение (см. таблицу 1.2), нажать кнопку POWER. Из меню
«Приборы» достать «Вольтметр А» (Приборы ⇒ Измеритель-
ные приборы ⇒ Вольтметр А) и «Амперметр В» (Приборы ⇒
Измерительные приборы ⇒ Амперметр В). На вольтметре вы-
25
ставить следующие параметры: DC, RMS, предел измерения
10 В. Вольтметром А будем измерять напряжение на диоде.
На амперметре выставить: DC, RMS, шунт – 470 Ом, предел
измерения 42 мА.
Сборка схемы
1 Аналоговые выходы интерфейсного модуля подсоединяем к входу схемы (клеммы X1 и X2).
2 Аналоговые входы интерфейсного модуля А+ и А–
подсоединяем к клеммам X12 и X13.
3 Аналоговые входы интерфейсного модуля В+ и В–
подсоединяем к клеммам X1 и X12.
4 Ставим перемычку В1.
Измерить напряжение и силу тока. Данные занести в таблицу 1.2 в колонки для кремниевого диода.
Убрать перемычку В1 и поставить перемычку В2. Снять
данные для германиевого диода и занести их в таблицу 1.2.
Убрать перемычку В2 и поставить перемычку В3. Снять
показания приборов для стабилитрона и занести их в таблицу 1.2.
Таблица 1.2
Входное
напряже-
ние, В
26
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
Кремниевый диод
1N4007
UD, В ID, мА UD, В ID, мА UD, В ID, мА
Германиевый диод
AA118
Стабилитрон
ZPD4V7
Окончание табл. 1.2
Входное
напряже-
ние, В
6,0
7,0
8,0
9,0
10
Кремниевый диод
1N4007
UD, В ID, мА UD, В ID, мА UD, В ID, мА
Германиевый диод
AA118
Стабилитрон
ZPD4V7
Опыт 4. Ограничение напряжения
стабилитронами
Этот опыт служит проверкой основного свойства стабилитронов – ограничения напряжения на выходе схемы. Для
этой цели используется схема секции III экспериментальной
платы SO4203-7A (рисунок 1.9).
В этой схеме стабилитрон D5 должен быть закорочен
проводом. Входное напряжение подается от источника постоянного напряжения на клеммы X22 и X25 и изменяется пошагово (таблица 1.3). Напряжение на выходе измеряется для
каждого приращения.
Рисунок 1.9 – Схема III экспериментальной
платы SO4203-7A
27
Закрыть на экране компьютера все ранее открытые виртуальные приборы.
Из меню «Приборы» достать «Источник постоянного
тока» (Приборы ⇒ Источники напряжения ⇒ Источник по-
стоянного тока). Выставить необходимое для опыта напряжение (см. таблицу 1.3), нажать кнопку POWER. Из меню
«Приборы» достать «Вольтметр А» (Приборы ⇒ Измеритель-
ные приборы ⇒ Вольтметр А). На вольтметре выставить следующие параметры: DC, RMS, предел измерения 10 В.
Сборка схемы
1 Аналоговые выходы интерфейсного модуля подсоединяем к входу схемы (клеммы X22 и X25).
2 Аналоговые входы интерфейсного модуля А+ и А–
подсоединяем к клеммам X24 и X26.
3 Ставим перемычку, соединив проводом клеммы X24 и
X27.
Измерить напряжение на выходе схемы. Данные занести в таблицу 1.3.
Таблица 1.3
Uвх, В
U
, В
вых
Uвх, В
U
, В
вых
Обработка результатов
1 Построить ВАХ диодов и стабилитрона по данным таблицы 1.2.
2 Построить график функции U
таблицы 1.3.
1 Объясните устройство и принцип действия плоскостного диода.
2 Как выглядит ВАХ плоскостного диода?
3 Что такое вентильный эффект?
28
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10
= f(Uвх) по данным
вых
Контрольные вопросы
4 Как осуществляется выпрямление напряжения в схеме с одним диодом?
5 Что такое коэффициент пульсации?
6 Как определить коэффициент пульсации теоретически?
7 Как определялся коэффициент пульсации в данной
лабораторной работе?
8 Для чего предназначены стабилитроны?
9 Как выглядит рабочий участок ВАХ стабилитрона?
29
Лабораторная работа № 2
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ
СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
(2 часа)
Цель работы
1 Получить навыки работы с интерфейсным модулем
UniTrain.
2 Научиться работать с измерительными приборами.
3 Проверить свойство поддержания напряжения нагрузочного устройства с заданной степенью точности при изменении входного напряжения или выходной нагрузки.
4 Изучить распределение токов через стабилитрон и нагрузочное устройство при различных сопротивлениях нагрузки и постоянном входном напряжении.
Теоретическое введение
Стабилизатором напряжения называют устройство, автоматически обеспечивающее поддержание напряжения нагрузочного устройства с заданной степенью точности. Напряжение нагрузочного устройства может изменяться от действия
ряда дестабилизирующих факторов, например изменения нагрузочного тока или входного напряжения питающей сети.
Стабилизаторы позволяют поддерживать напряжение
нагрузочного устройства неизменным (с определенной степенью точности). Стабилизаторы напряжения по способу стабилизации классифицируются на параметрические и компенсационные. В данной лабораторной работе рассматриваются
параметрические стабилизаторы напряжения, поэтому остановимся на описании его работы.
Схема простейшего параметрического стабилизатора напряжения изображена на рисунке 2.1, а. В этой схеме исполь-
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]