Резистивная цепь с нелинейным двухполюсником

Цель работы — освоить метод и получить практические навыки анализа процессов в резистивной цепи с безынерционным нелинейным двухполюсником.

Изучаются следующие основные вопросы:

1) понятие безынерционного резистивного нелинейного элемента; 2) метод анализа статического режима в цепи с резистивным нелинейным двухполюсником; 3) принцип действия диодного ограничителя напряжения.

Домашнее задание

Изучите вышеперечисленные основные вопросы. Рекомендуются учебные пособия [1] (§§ 6.1÷6.2), [2] и конспект лекций.

1. Для снятия вольтамперной характеристики диода в работе собирается цепь из последовательно соединенных миллиамперметра и диода (выходное напряжение снимается с диода).

Изобразите схему этой цепи. На схеме укажите стрелками напряжение на диоде (u) и ток диода (i).

2. В работе изучается цепь из последовательно соединенных нагрузочного резистора и полупроводникового диода (выходное напряжение снимается с диода).

Изобразите схему изучаемой цепи. На схеме укажите стрелками входное (u_вх) и выходное (u_вых) напряжения.

3. Приведите рисунок, поясняющий процессы в изучаемой цепи. На рисунке изобразите вольтамперную характеристику диода, нагрузочную прямую и рабочую точку, а также укажите характерные значения напряжения и тока (u_вх, u_вых=u_р.т., i_р.т.).

4. Изобразите вид семейства зависимостей u_вых(u_вх) для различных значений сопротивления нагрузки R.

5. Изобразите вид осциллограмм напряжений на входе u_вх(t) и на элементах изучаемой цепи u_вых(t) и u_R(t) при подаче на ее вход гармонического напряжения.

Лабораторное задание

Подготовка установки к работе

Для сборки цепи из имеющихся элементов подберите полупроводниковый диод и два резистора (1÷2 кОм и 2050 кОм).

На стенде «Сигнал–1», используя имеющийся в нем источник постоянного напряжения и внешний миллиамперметр, соберите цепь для снятия вольтамперной характеристики диода.

1. Измерение вольтамперной характеристики диода

Снимите по точкам вольтамперную характеристику полупроводникового диода. Постройте ее график в необходимых для дальнейшей работы пределах (от –4 до 4 В и от 0 до 5 мА).

2. Измерение характеристики uвых (uвх) исследуемой цепи

Соберите исследуемую цепь из нагрузочного резистора (R=2050 кОм) и полупроводникового диода. Подключите к цепи генераторно-измери­тельную систему: напряжение с генераторного выхода системы подайте на вход цепи, а напряжение с выхода цепи (с диода) — на измерительный вход системы.

Включите генераторно-измерительную систему (ее ярлык — на рабочем столе) и подготовьте ее к измерениям:

• установите режим изучения характеристик (осциллограмм) сигналов и удобную для дальнейшей работы шкалу напряжения (от –4 до 4 В);

• оставьте отображение только расчетного входного сигнала и сформируйте постоянное напряжение u_вх(t)=u₀, где u₀=0;

• включите отображение реального генерируемого сигнала. Проверьте, что генерируемое напряжение действительно равно нулю. Если это не так, то выполните сервисную программу «калибровка»;

• включите отображение измеряемого сигнала (отображение генерируемого сигнала тоже оставьте, а расчетного входного — отключите).

Варьируя u₀, снимите по точкам зависимость u_вых(u_вх) (в пределах u_вх от –4 до 4 В). Измеренные напряжения сведите в таблицу. Измеренные значения u_{вых.мин} и u_{вых.макс} сравните с рассчитанными по вольтамперной характеристике диода (п.1) и нагрузочной прямой.