2Ход работы

2.1 Общие сведения о программе «Electronics Workbench»

Включить компьютер, нажав кнопку "Power".Запустить программу «Electronics Workbench» (EWB 5.12) и открыть ярлык с именем «WEWB32» (рисунок4).

Рисунок 4 – Ярлык программы

Рабочее окно программы Electronics Workbench показано на рисунке 5.

Рисунок 5– Рабочее окно программы

В программе есть включатель, который находится на верхней панели инструментов, справа (рисунок 6). При выполнении каких либо изменений в схеме его необходимо выключить, а после выполнения изменений – снова включить!

Рисунок 6 – Включатель

Для того , чтобы загрузить ранее созданные схемы необходимо воспользоваться кнопкой «Открыть»в рабочем окне программы.

Для того , чтобы создать собственную схему, необходимо воспользоваться панелью элементов(рисунок 7).

Рисунок 7 – Панель элементо

2.2 Исследование выпрямительного диода

2.2.1 Сборка цепи включения выпрямительных диодов

На рабочий стол программы переносяться все электрорадиоэлементы(ЭРЭ),

необходимые для сборки цепи в соответствии со схемой, показанной на рисунке8. Общая точка (схемная земля) и источник постоянного напряжения Е находятся во вкладке . Резистор находится во вкладке . Диод – во вкладке . Миллиамперметр и вольтметр – во вкладке .

Рисунок 8– Схема исследования выпрямительного диода

Для переноса необходимо курсор подвести к необходимой вкладке, нажать левую кнопку «мыши» и удерживая ее перенести необходимый ЭРЭ на рабочий стол программы (рисунок 9).

Рисунок 9 – ЭРЭ на рабочем столе программы

Чтобы собрать схему , необходимо вывод одного элемента соединить с выводом другого.Для этого подводится курсор к необходимому выводу (при этом на его конце появляется черная точка) и, нажав не отпуская левую клавишу«мыши», соединяются выводы необходимых ЭРЭ (при этом у того ЭРЭ к которому идет присоединение так же на конце вывода появляется черная точка).

Примечание: чтобы развернуть ЭРЭ или повернуть его по горизонтали и вертикали необходимо щелкнуть по ЭРЭ правой кнопкой мыши и воспользоваться командами Rotate, Flip Vertical, Flip Horizontal или воспользоваться вкладками на операционной панели программы.

Электрическая цепь для исследования выпрямительного диода показана на рисунке 10.

Рисунок 10 – Электрическая цепь исследования выпрямительного диода

Далее целесообразно обозначить ЭРЭ и произвести выбор их номиналов.

Для этого необходимо дважды щелкнуть левой клавишей «мыши» по условному обозначению ЭРЭ и воспользоваться вкладками «Label» ( для обозначения) и «Value» (для выбора номинала). Для выбора диода необходимо воспользоваться вкладкой «Models» и из библиотеки «Library» выбрать каталог «diod». При этом в правой части окна появится список определенного количества диодов. Из списка выбирается диод КД102А(левой клавишей «мыши» и нажатием кнопки «ОК»). Следует отметить также , что жирная черта в обозначениях амперметра и вольтметра означает минусовую «клемму» прибора.

Тогда электрическая цепь для исследования выпрямительного диода VD1 будет иметь вид, показанный на рисунке 11. За направление тока в схеме принято условное направление тока (от «+» источника Е к «–» источника).

Рисунок 11 – Электрическая цепь для исследования выпрямительного диода VD1

2.2.2 Определение иcправности ЭРЭ

Иcправность ЭРЭ можно определить, измерив сопротивление резистора , а также прямое и обратное сопротивления диода. Для измерения сопротивлений необходимо воспользоваться мультиметром.Для этого в панели инстументов выбирается вкладка . После появления дополнительной панели инстументов необходимо выбрать условное графическое обозначение (УГО) мультиметра , перенести его на рабочую область , активизировать окно мультиметра , щелкнув по его УГО два раза (рисунок12), выбрать режим измерения сопротивления(кнопки «Ω»и «–»), нажать кнопку «Settings» и установить ток в окне «Ohmmeter current», равным 0.001А.

Рисунок 12 – Мультиметр

На мультиметре есть клеммы «+» и «–». Их необходимо подсоединить к выводам резистора или диода, предварительно отсоединив резистор или диод от цепи. Для отсоединения ЭРЭ необходимо курсор подвести к выводам ЭРЭ, выделить выводы левой клавишей «мыши» и воспользоваться кнопкой «Delate».

Включить программу, воспользовавшись включателем (рисунок 3) и произвести измерение.

Примечание: для измерения прямого сопротивления диода необходимо клемму «+» подсоединить к его аноду, а клемму «–» – к катоду, а для измерения обратного сопротивления диода необходимо осуществить обратное подключение.

Результаты измерений занести в таблицу1.

R1(Ом)	RпрVD1(Ом)	RобрVD1(Ом)

Таблица1– Результаты измерений сопротивлений

Убедиться, что обратное сопротивление диода существенно больше прямого.

После проведения измерений необходимо восстановить электрическую цепь.

2.2.3 Измерение прямого напряжения и прямого тока через диод

Измерения провести для двух рабочих температур: t₁ =27⁰C, t₂= 120⁰C.

Для этого необходимо дважды щелкнуть левой клавишей «мыши» по условному обозначению диода и воспользоваться вкладкой «Analysis Setup», где убрать «» в окне «Use global temperature», а в окне «temperature» установить необходимую температуру.

Для снятия показаний включить цепь. После включения амперметр покажет значение силы тока, протекающего через диод, а вольтметр – падение напряжения на диоде при прямом включении.

Последовательно устанавливая значения ЭДС источника E в соответствии с таблицей №2 измерять и записывать в таблицу падения напряжения на диоде при прямом включении U_пр и значения прямого тока диода I_пр.

Для изменения ЭДС источника необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по обозначению источника питания в схеме и в открывшемся диалоговом окне во вкладке «Value» можно менять значение ЭДС в строке «Voltage (V)», не забывая нажимать кнопку «ОК».

В соответствии с таблицей 2 построить прямые ветви ВАХ диода для двух рабочих температур. Убедиться, что прямые токи, равные единицам, десяткам миллиампер получаются при прямом напряжении, равном десятые доли вольта, а при увеличении температуры (для одних и тех же значений прямых напряжений)

прямые токи возрастают.

Таблица 2 – Измерение прямого напряжения и прямого тока через диод

E, B	0	0,5	1	3	5	7	9	11	15
Uпр, В ( t10C)
Iпр,mA( t10C)
Uпр, В (t20C)
Iпр,mA( t20C)

2.2.4 Измерение обратного напряжения и обратного тока через диод

Изменить включение диода VD1 на обратное в соответствии с электрической цепью, показанной на рисунке 13.

Рисунок 13 – Электрическая цепь для исследования выпрямительного диода VD1

Последовательно устанавливая значения ЭДС источника E в соответствии с таблицей №3, измерить и записать в таблицу падения напряжения на диоде при обратном включении U_обр и значения обратного тока диода I_обр для двух рабочих температур: t₁ =27⁰C, t₂= 120⁰C.

В соответствии с таблицей 3 построить обратные ветви ВАХ диода для двух рабочих температур. Убедиться, что обратные напряжения существенно больше прямых, а обратные токи существенно меньше прямых. При увеличении температуры (для одних и тех же значений обратных напряжений)обратные токи возрастают.

Таблица 3 – Измерение обратного напряжения и обратного тока через диод

E, B	0	50	100	150	200	250	251	253	255
Uобр, В ( t10C)
Iобр,mA( t10C)
Uобр, В (t20C)
Iобр,mA( t20C)

При напряжении U_обрmax  250В начинается электрический пробой диода, при котором обратный ток диода резко увеличивается , а обратное напряжение уменьшается. Электрический пробой для выпрямительных диодов является необратимым процессом, приводящим к тепловому пробою.

2.2.5 Вычисление сопротивления диода постоянному и переменному токам

Для этого необходимо воспользоваться таблицей 4 и краткими теоретическими сведениями.

Вычисления провести для ВАХ, построенной при температуре t₁ =27⁰C.

Таблица 4 – Вычисление сопротивления диода постоянному и переменному току

№ вар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
I0, mA	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5	5,5	6	6,5	7	7,5	8
№ вар	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
I0, mA	8,5	9	9,2	9,5	10	10,2	10,5	11	11,2	11,5	12	12,5	13	13,5	14

Напряжение U₀ определяется на прямой ветви ВАХ по известному току I₀ (см. таблицу4) в соответствии с номером варианта. Номер варианта соответствует номеру списочного состава группы в классном журнале.

Небольшие приращения ∆U напряжения относительно координаты рабочей точки (U₀ ) должны соответствовать 0,1 U₀ .

Небольшие приращения ΔI тока определяется на прямой ветви ВАХ в соответствии с напряжением ∆U.

На прямой ветви ВАХ показать координаты рабочей точки U₀ , I₀, небольшие приращения напряжения и тока относительно координат рабочей точки (∆U,ΔI),углы , и β.

Рассчитанные значения R₀ и R_i записать в таблицу 5.

Таблица 5 – Рассчитанные значения R₀ и R_i

№варианта	I0, mА	R0	Ri