3. «Автоматизированное» измерение характеристики uвых (uвх) исследуемой цепи

Освойте методику «автоматизированного» измерения характеристики u_вых(u_вх) безынерционной нелинейной цепи с помощью генераторно-измерительной системы:

• в режиме изучения осциллограмм сигналов оставьте отображение только расчетного входного сигнала;

• сформируйте пилообразное напряжение:

где u₀ = 0, U_И = 8 В, Т_И = 8 мс, t₀ = 0 , период 8 мс. Установите удобные для дальнейшей работы шкалы времени (от –4 до 4 мс) и напряжения (от –4 до 4 В) (это удобно сделать поочередным автомасштабированием по горизонтали и вертикали);

• включите отображение реального генерируемого сигнала (отображение расчетного входного сигнала отключите). Проверьте, что мгновенные значения реального входного напряжения (в вольтах) численно совпали с соответствующими значениями времени (в миллисекундах). Если это не так, то добейтесь такого совпадения, скорректировав введенные параметры входного напряжения (u₀ и U_и);

• включите отображение измеряемого сигнала (отображение генерируе­мого сигнала отключите). При этом осциллограмма измеряе­мого выходного напряжения u_вых(t) (если время в мс) численно совпадает с характеристикой безынерционной нелинейной цепи u_вых(u_вх).

4. Изучение характеристики диодного ограничителя напряжения

Наблюдайте измеряемую характеристику собранного диодного ограничителя и зарисуйте ее (со шкалами u_вых и u_вх в вольтах). Сравните результаты измерений «автоматизированным» способом и «по точкам»; для этого измеренные в п.2 точки нанесите на зарисованную характеристику (выделите эти точки любыми хорошо заметными символами).

5. Влияние сопротивления нагрузки на характеристику ограничителя напряжения

Параллельно резистору нагрузки подключите шунтирующий резистор (1÷2 кОм) и наблюдайте изменение характеристики ограничителя при подключении и отключении шунта. Новую характеристику нанесите на тот же рисунок (п.4). Дальнейшие исследования проводите при сопротивлении нагрузки, обеспечивающем более четкое ограничение напряжения.

6. Изучение возможности управления уровнем ограничения

Изобразите схему цепи, в которой последовательно с диодом включен источник постоянного напряжения, а выходное напряжение снимается с последовательного соединения диода и источника. Соберите такую цепь. Наблюдайте влияние постоянного напряжения на уровень ограничения. Зарисуйте семейство характеристик ограничителя для трех значений управляющего напряжения (0 и ±1,5 В).

7. Изучение возможности ограничения напряжения «снизу»

Продумайте, как изменить схему цепи, чтобы получить ограничение напряжения «снизу» (сохранив возможность управления уровнем ограничения). Изобразите предлагаемую схему и соберите цепь. Аналогично п.6 наблюдайте характеристики ограничителя и зарисуйте их семейство.

8. Изучение ограничения большого гармонического напряжения

Сформируйте гармоническое напряжение с амплитудой 8 В и частотой 1 кГц. Наблюдайте осциллограммы входного и выходного напряжений и зарисуйте их (со шкалами напряжения и времени) для двух – трех характерных случаев (на ваш выбор).

Контрольные вопросы

1. В чем заключается метод расчета напряжений и тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных источника постоянного напряжения, нелинейного двухполюсника и резистивной нагрузки?

2. Может ли вышеуказанный метод быть применен к нелинейной цепи, содержащей реактивные элементы? к нелинейной цепи, находящейся под воздействием переменного напряжения? Если нет, то почему? Если да, то при каких условиях и каким образом?

3. Изложите примененный в работе метод «автоматизированного» измерения характеристики безынерционной нелинейной цепи.

4. Объясните принцип действия диодного ограничителя напряжения.

5. Предложите схему ограничителя напряжения «снизу», отличающуюся от схемы п.7.

6. Предложите схему «двухстороннего» ограничителя напряжения.

_____________

Лабораторная работа № 14