31

переменной составляющей выпрямленного тока и малое для постоянной, а параллельно нагрузке – элементы, имеющие малое сопротивление для переменной и большое для постоянной составляющей.

Качество сглаживания характеризуется следующими показателями:

–коэффициент сглаживания q – отношение коэффициентов пульсации по первой гармонике на входе и выходе фильтра: q = p1 p1вых ;

–коэффициент фильтрации kф – отношение амплитуд первых гармоник на входе и выходе фильтра: kф =Um12 Um12вых .

Аппаратура, оборудование и материалы

Аналогично лабораторной работы №9.

Указания по технике безопасности

Аналогично лабораторной работы №9.

Методика и порядок выполнения работы 1. Исследование однофазного однополупериодного выпрямителя

при работе на активную и активно-емкостную нагрузку.

1.1Собрать схему исследуемого выпрямителя (рисунок 10.6) без сглаживающего фильтра. С помощью элементов управления стенда установить следующие режимы работы: первый мультиметр в режим измерения переменного напряжения на пределе 200 В, второй мультиметр в режим измерения переменного напряжения на пределе 20 В, третий мультиметр в режим измерения постоянного напряжения на пределе 200 В. Подать питание на стенд, для чего выключатели «СЕТЬ» используемых блоков перевести в положение «I».

Примечание: выходное напряжение выпрямителей содержит пульсации, поэтому для более точного измерения постоянной (средней) составляющей (Uпост) используется RC-фильтр, состоящий из элементов Rф и Cф.

1.2Измерить действующее значение входного напряжения (Uвх) и

32

среднюю (постоянную) составляющую выходного напряжения (Uпост). Приближенно считая, что напряжение пульсаций выходного напряжения (Uвых) изменяется по синусоидальному закону, измерить действующее значение напряжения пульсаций (Uпульс). Рассчитать амплитуды эквивалентной синусоиды напряжения пульсаций (Uпульс.m1) и входного напряжения (Uвх.m). Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 10.1.

1.3Зарисовать осциллограммы напряжения на входе («закрытый вход»), выходе выпрямителя («закрытый вход») и на одном из диодов («открытый вход») с сохранением масштаба по напряжению и времени. Измерить амплитуду входного напряжения и частоту пульсаций выходного напряжения (fпульс). Результаты измерений занести в таблицу 10.1.

Примечание: исследуемый сигнал подается на вход «Y» осциллографа, который имеет две схемы включения: открытую () и закрытую (). При «открытом входе» сигнал подается непосредственно на делитель и передается с постоянной составляющей; при «закрытом входе» – через разделительный конденсатор и не пропускает постоянную составляющую. Переключения производится ручкой управления «» на передней панели осциллографа.

1.4Подключить параллельно сопротивлению Rн сглаживающие конденсаторы (Cсгл) с номиналами емкостей, указанными в таблице 10.1. Повторить п.п. 1.1–1.3.

1.5Изменить сопротивление нагрузки согласно таблице 10.1. Повторить п.п. 1.2–1.4.

1.6Снять питание со стенда, для чего выключатели «СЕТЬ» используемых блоков перевести в положение «O». Разобрать схему эксперимента.

1.7Вычислить отношения Uпост/Uвх.m, коэффициенты пульсаций p1 и сглаживания q. Результаты вычислений занести в таблицу 10.1.

1.8Построить графики зависимостей Uпост = f(Cсгл), Uпульс.m = f(Cсгл),

Рисунок 10.6 – Схема исследования однофазного однополупериодного выпрямителя

1.9 Ответить на следующие вопросы:

−Какова частота пульсаций напряжения на выходе выпрямителя?

−Что произойдет при изменении полярности включения диода (диодов) в цепи?

−Каково обратное напряжение на диоде (диодах)? Как на него влияет Cсгл?

−Какое действие оказывает сглаживающий конденсатор на напряжение пульсаций и постоянную составляющую выходного напряжения?

34

−Какое действие оказывает сопротивление нагрузки на напряжение пульсаций и постоянную составляющую выходного напряжения (со сглаживающим конденсатором и без него)?

−Какое действие оказывает сглаживающий конденсатор на отношение постоянной составляющей выходного напряжения к амплитудному значению входного напряжения?

Примечание: начертить таблицы аналогичные таблице 10.1 для каждого исследуемого выпрямителя (схемы на рисунках 10.7–10.9).

2. Исследование однофазного мостового выпрямителя при работе на активную и активно-емкостную нагрузку

2.1Собрать схему исследуемого выпрямителя (рисунок 10.7) без сглаживающего фильтра. С помощью элементов управления стенда установить следующие режимы работы: первый мультиметр в режим измерения переменного напряжения на пределе 200 В, второй мультиметр в режим измерения переменного напряжения на пределе 20 В, третий мультиметр в режим измерения постоянного напряжения на пределе 200 В. Подать питание на стенд, для чего выключатели «СЕТЬ» используемых блоков перевести в положение «I».

2.2Выполнить действия аналогичные п.п. 1.2–1.9.

Рисунок 10.7 – Схема исследования однофазного мостового выпрямителя

35

3. Исследование трехфазного выпрямителя с нейтральным выводом при работе на активную и активно-емкостную нагрузку

3.1Собрать схему исследуемого выпрямителя (рисунок 10.8) без сглаживающего фильтра. С помощью элементов управления стенда установить следующие режимы работы: первый мультиметр в режим измерения переменного напряжения на пределе 20 В, второй мультиметр в режим измерения переменного напряжения на пределе 2 В, третий мультиметр в режим измерения постоянного напряжения на пределе 20 В. Подать питание на стенд, для чего выключатели «СЕТЬ» используемых блоков перевести в положение «I».

3.2Выполнить действия аналогичные п.п. 1.2–1.9.

36

4. Исследование трехфазного мостового выпрямителя при работе на активную и активно-емкостную нагрузку

4.1Собрать схему исследуемого выпрямителя (рисунок 10.9) без сглаживающего фильтра. С помощью элементов управления стенда установить следующие режимы работы: первый мультиметр в режим измерения переменного напряжения на пределе 20 В, второй мультиметр в режим измерения переменного напряжения на пределе 2 В, третий мультиметр в режим измерения постоянного напряжения на пределе 20 В. Подать питание на стенд, для чего выключатели «СЕТЬ» используемых блоков перевести в положение «I».

4.2Выполнить действия аналогичные п.п. 1.2–1.9.

Содержание отчета, форма и правила оформления отчета по лабораторной работе

Аналогично лабораторной работы №9.

Вопросы для защиты работы

1.Что из себя представляет выпрямитель и какими параметрами он характеризуется?

2.Какие типы однофазных выпрямителей Вы знаете?

3.Сделайте сравнительный анализ одно- и двухполупериодных выпрямителей.

4.Что из себя представляет сглаживающий фильтр?

5.Что называется внешней характеристикой выпрямителя? Каковы причины падающего характера внешней характеристики?

6.Объясните с помощью временных диаграмм принцип действия однофазной мостовой схемы выпрямления.

7.Объясните с помощью временных диаграмм принцип действия однофазной однополупериодной схемы выпрямления.

8.Объясните с помощью временных диаграмм принцип действия

37

трехфазной мостовой схемы выпрямления.

9.Объясните с помощью временных диаграмм принцип действия трехфазной схемы выпрямления с нейтральным выводом.

10.Сделайте сравнительный анализ мостового выпрямителя и выпрямителя с выводом средней точки трансформатора.

11.Как и почему влияет на прямое напряжение на вентиле увеличение тока нагрузки.

12.Какие виды фильтров существуют?

13.Что называется коэффициентами пульсаций и сглаживания?

14.Как и почему изменяются пульсация напряжения нагрузки при изменении величины Ссгл.

15.Что происходит с выходным напряжением выпрямителя при росте тока нагрузки?

16.Какие факторы влияют на величину коэффициента пульсаций выпрямителя с емкостным фильтром на выходе?

17.В каком случае среднее значение напряжения выпрямителя при изменении тока нагрузки изменяется значительнее: без фильтра с фильтром?

18.В какой схеме выпрямителя при одном и том же среднем токе нагрузки течет больший ток через проводящий диод: в двухполупериодной мостовой,

воднополупериодной?

19.Как зависит напряжение пульсаций выпрямителя с фильтром от тока нагрузки?

20.Одинаковы ли частоты входного и выходного напряжений в схемах одно- и двухполупериодного выпрямителей?

21.Каковы различия между входным и выходным напряжениями одно- и двухполупериодных выпрямителей?

22.Сравните средние значения выходного напряжения для схем одно- и двухполупериодного выпрямителей с емкостным фильтром на выходе при одинаковых нагрузках.

23.Чему равен коэффициент пульсаций для трехфазного выпрямителя с

38

нейтральным выводом? Сравните его значение со значением коэффициента пульсаций для однофазных выпрямителей.

24. Чему равен коэффициент пульсации для трехфазного мостового выпрямителя? Сравните его значение со значением коэффициента пульсаций для трехфазного выпрямителя с нейтральным выводом.

39

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 11 (4 часа)

ИССЛЕДОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЯ НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Цель и содержание Цель работы: Изучение принципа действия и определение основных

параметров усилителя напряжения на биполярном транзисторе, включенного по схемам с общим эмиттером и общим коллектором.

Содержание работы:

1.Изучить принцип действия усилителя напряжения на биполярном транзисторе, включенным по схеме с общим эмиттером, экспериментально определить его основные параметры.

2.Изучить принцип действия усилителя напряжения на биполярном транзисторе, включенным по схеме с общим коллектором, экспериментально определить его основные параметры.

Теоретическое обоснование

Каскады усилителей напряжения чаще всего выполняют на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером (ОЭ) – рисунок 11.1, так как при этом получают наибольшее усиление сигнала по мощности (по сравнению с двумя другими схемами включения транзистора – с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК)). В зависимости от параметров, которыми должен обладать усилитель, на характеристиках транзистора (рисунок 11.2) выбирают рабочую точку усилительного каскада.

Основными требованиями, предъявляемыми к каскаду, являются: максимальное усиление по напряжению; минимальные частотные и нелинейные искажения; высокий коэффициент полезного действия (КПД); температурная стабильность. Одновременно выполнить все эти требования невозможно. Так, при большом усилении снижается устойчивость работы усилителя, который легко возбуждается, превращаясь в генератор, и нарушается его нормальное функционирование. Увеличение температурной

40

стабильности обязательно сопровождается снижением усиления и КПД.

Рисунок 11.1 – Усилительный каскад на транзисторе по схеме с ОЭ

В данной работе исследуется усилитель, к которому предъявляют требования минимальных искажений. Рабочую точку такого каскада выбирают в определенной последовательности:

1. На семействе выходных характеристик транзистора (рисунок 11.2 а) строят линию нагрузки БВ, исходя из следующих условий:

Выполнение первого неравенства (11.1) обусловлено тем, что коллекторный ток насыщенного транзистора должен быть меньше максимально допустимого тока IКmax . Выполнение второго неравенства

(11.1) обеспечивает надежную работу транзистора в режиме отсечки или при обрыве цепи резистора R1, когда напряжение на коллекторе транзистора поднимается до значения EK. Коэффициент 0,8 гарантирует выполнение неравенств при разбросе величины сопротивления резистора RК и нестабильности источника питания EK.