Порядок выполнения экспериментов с использованием пэвм

1. Соберите на рабочем столе программы Electronics Workbench цепь (рисунок 3, а) для снятия прямой ветви вольт-амперной характеристики диода.

2. Устанавливая токи, указанные в таблице 1, снимите прямую ветвь вольт-амперной характеристики выпрямительного диода. Модель диода выберите по указанию преподавателя. На рисунке 5 постройте графики.

3. Измените схему для снятия обратной ветви вольт-амперных характеристик диодов в соответствии с рисунком 3, б.

4. Устанавливая напряжения, указанные в таблице 2, снимите обратные ветви вольт-амперной характеристики диода. На рисунке 5 постройте полученный график.

5. Оформите отчёт по лабораторной работе, включив в него требуемые таблицы и графики.

Контрольные вопросы

1. Почему у диода Шоттки пороговое напряжение меньше, чем у выпрямительного диода и импульсного диода, а обратный ток больше?

2. Какой из испытанных диодов имеет наименьшее быстродействие и почему?

3. Чем отличается вольт-амперная характеристика диода, снятая при высокой частоте от статической характеристики? Чем объясняется такое различие?

Лабораторная работа № 2 Определение основных характеристик стабилитрона и исследование параметрического стабилизатора напряжения

Теоретическая часть

Стабилитрон представляет собой кремниевый диод, характеристика которого в открытом состоянии такая же, как у выпрямительного диода. Отличие стабилитрона заключается в относительно низком напряжении пробоя при обратном напряжении. Когда это напряжение превышено, ток обратного направления возрастает (пробой Зенера). В выпрямительных диодах такой режим является аварийным, а стабилитроны нормально работают при обратном токе, не превышающем максимально допустимого значения.

Наличие почти вертикального участка на вольт-амперной характеристике стабилитрона делает его пригодным для стабилизации постоянного напряжения на нагрузке. Для этого нагрузку включают параллельно стабилитрону. Чтобы избежать перегрузки, последовательно со стабилитроном включают балластный резистор. Величина его вычисляется следующим образом:

,

где U_РАБ - приложенное рабочее напряжение,

U_СТ - напряжение стабилизации стабилитрона испытываемого типа,

I_СТ - допустимый ток стабилизации,

I_Н - ток в резисторе нагрузки R_Н, включённом параллельно стабилитрону.

Дифференциальное сопротивление стабилитрона определяется по формуле:

,

где U_{СТ MAX} и U_{СТ MIN} – максимальное и минимальное напряжения стабилизации стабилитрона, I_{СТ MAX} и I_{СТ MIN} – максимальный и минимальный токи стабилизации стабилитрона.

Экспериментальная часть

Задание на выполнение работы: снять с помощью осциллографа вольт-амперную характеристику и определить напряжение стабилизации U_СТ стабилитрона; исследовать зависимость выходного напряжения и тока стабилитрона от входного напряжения в цепи параметрического стабилизатора напряжения.

Порядок выполнения экспериментов

1. Соберите цепь согласно принципиальной схеме, приведённой на рисунке 8. Монтажная схема цепи показана на рисунке 9. Подайте на вход синусоидальное напряжение от генератора напряжения специальной формы частотой 1 кГц максимальной амплитуды.

2. Включите и настройте осциллограф в режиме X-Y. Включите инвертирование вертикального входа.

3. Перенесите изображение с экрана осциллографа на график (рисунок 10).

4. Определите по осциллограмме напряжение стабилизации, напряжение на стабилитроне при прямом токе и дифференциальное сопротивление в середине диапазона стабилизации.

5. Увеличьте частоту сначала в 10 раз, потом в 100 раз и посмотрите, как изменится вольт-амперная характеристика. Объясните почему. Зарисуйте обе характеристики на рисунках, аналогичных рисунку 10.

Рисунок 8 – Принципиальная схема подключения стабилитрона

Рисунок 9 – Монтажная схема подключения стабилитрона

Рисунок 10 – Осциллограмма входного и выходного напряжений

6. Соберите цепь параметрического стабилизатора согласно принципиальной схеме на рисунке 11, сначала не включая в неё сопротивление нагрузки.

7. Включите генератор напряжений и, изменяя постоянное напряжение на входе стабилизатора от нуля до максимального значения 13…14 В, снимите зависимость выходного напряжения от входного на холостом ходу. Результаты измерений занесите в таблицу 3.

Рисунок 11 – Принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения

Таблица 3 – Зависимость выходного напряжения параметрического стабилизатора

от входного напряжения

UВХ, В	0	2	4	6	8	10	12
UВЫХ, В

8. Установите максимальное напряжение на входе и, включая различные сопротивления нагрузки согласно данным таблицы 4, снимите зависимость выходного напряжения стабилизатора от тока нагрузки.

Таблица 4 – Зависимость выходного напряжения параметрического стабилизатора

от тока нагрузки

RН, Ом	∞	150	100	47+22	47+10	47	33+10	33
IН, мА	0 (х.х.)
UВЫХ, В

9. На рисунке 12, а и б постройте графики U_ВЫХ (U_ВХ) и U_ВЫХ (I_Н).

Рисунок 12 – Зависимости выходного напряжения параметрического стабилизатора

от входного напряжения (а) и тока нагрузки (б)

10. На графиках укажите минимально допустимое входное напряжение, максимально допустимый ток нагрузки и определите коэффициенты стабилизации по напряжению и по току, приняв U_{ВХ НОМ} = 8 В и I_{Н НОМ} = 80 мА.

= ……………………………………

………………………………………

11. Оформите отчёт по лабораторной работе, включив в него требуемые таблицы и графики.