2 лаба / Lab_2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра МИТ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 2

по дисциплине «Основы электроники и радиоматериалы»

Тема: ОДНОПОЛУПЕРИОДНЫЙ ДИОДНЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Студенты гр.
Преподаватель

Санкт-Петербург

2023

Цель работы:

Необходимо провести исследование диодного выпрямителя и диодного моста и сравнить результаты, полученные в ходе проведения работы. Так же необходимо исследовать характеристики стабилитрона и выпрямителя на его основе. В конце мы должны сравнить амплитудные значения напряжения на каждом из элементов схемы для каждого значения амплитуды напряжения на синусоидальном источнике.

Основные теоретические положения.

Простейшим примером использования выпрямительных свойств диодов

служит схема, представленная на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема, служащая примером использования выпрямительных свойств диодов

При действии положительного полупериода входного напряжения диод включен в прямом направлении, его сопротивление r << R1 и форма выходного сигнала повторяет форму входного сигнала. При действии отрицательного полупериода сигнала диод включен в обратном направлении, его сопротивление Rобр >> R1 и выходное напряжение практически равно нулю. Величина Rобр оценивается ориентировочно отношением Vобр к току насыщения Iобр. Для диода 1N4148 обратный ток составляет Iобр ≈ 7 ∙ 10^–9 А. При Vобр = 5 В сопротивление диода в обратном направлении равно Rобр = 5/(7∙10^–9) ≈ 700 ∙ 10⁶ Ом.

Экспериментальные результаты

2.1. Исследование диодного выпрямителя

Простейшим примером использования выпрямительных свойств диодов служит схема, представленная на рис. 1. Преобразование переменного тока в постоянный по направлению тока осуществляется с помощью диода.

Рисунок 1 – Схема включения диода

Результат моделирования переходного процесса на каждом элементе схемы приведен на рисунке 2.1.2.

Рисунок 2 – Переходный процесс V(V1) – напряжение источника сигнала; V(R1) – напряжение на выходе схемы; V(D1) – падение напряжения на диоде .

Далее по аналогичной методике проводим анализ схемы диодного моста (рисунок 3) и сравниваем результаты, полученные для указанных схем. В схеме рисунок 3 для всех диодов задана модель 1N4148, элементы схемы V1 и R1 заданы аналогично схеме рисунок 1.

Рисунок 3 – Схема диодного моста

Результат моделирования переходного процесса на каждом элементе схемы.

Рисунок 4 – Переходный процесс V(V1) – напряжение источника сигнала

Рисунок 5 – Переходный процесс V(R1) – напряжение на выходе схемы

Рисунок 6 – Переходный процесс V(D1) – V(D4) – падение напряжения на диодах

Обработка результатов эксперимента

Для схемы (1) по полученным графикам (7) при амплитудном значении входного сигнала Vm следует, что:

Падение напряжения на диоде V(D1) = 945,313 мВ

Напряжение на резисторе V(R1) = -63,718 В

Ток в цепи Im = V(R1)/R1 = -0,127 А

Рисунок 7 – Переходный процесс со значениями на каждом элементе схемы

Для схемы рисунок 3 по полученным графикам при амплитудном значении входного сигнала Vm следует, что:

Падение напряжения на диоде V(D1) = -63,720 мВ

Падение напряжения на диоде V(D2) = 973,317 мВ

Падение напряжения на диоде V(D3) = 973,317 мВ

Падение напряжения на диоде V(D4) = -63,720 мВ

напряжение на резисторе V(R1) = -62,776 В

ток в цепи Im = V(R1)/R1=-0,125А

2.2. Исследование характеристик стабилитрона и выпрямителя на его основе

ВАХ стабилитрона исследуются для схемы рисунок 8 В качестве модели диода следует выбрать 1N3879, R1 = 20 Ом, напряжение источника постоянного напряжения V1 = 125В.

Рисунок 8 – Схема включения стабилитрона

Построенная обратная ветвь ВАХ стабилитрона и значение напряжения стабилизации.

Рисунок 9 - Фрагмент ВАХ стабилитрона

Напряжение стабилизации равняется -50,857 B.

Исследуем для нескольких значения амплитуды напряжения на источнике синусоидального напряжения V1 (от 60 до 120 В с шагом 10 В).

Рисунок 10 – Схема включения стабилитрона с диодом

Исследуем для нескольких значений амплитуды напряжения на источнике синусоидального напряжения V1 (от 60 до 120 В с шагом 10 В). Амплитудные значения напряжения представлены на рисунке 2.2.4. Результаты эксперимента сведены в таблицу 1.

Рисунок 11 – Амплитудные значения напряжения

Таблица 1. Результаты моделирования.

T, мс	Vm(D1), мВ	Vm(D2), мВ	Vm(R1), мВ	Vm(R2), мВ	Vm(V1), мВ
5.117	1.269	-50.786	-7.934	50.749	59.931
5.217	1.254	-50.753	-7.742	50.746	59.737
5.317	1.245	-50.742	-7.456	50.743	59.457
5.417	1.235	-50.736	-7.235	50.738	59.182
5.516	1.227	-50.735	-6.972	50.735	58.931
5.616	1.213	-50.731	-6.715	50.733	58.649

Вывод

В процессе выполнения данной лабораторной работы были созданы цепи трех типов диодных выпрямителей: обычного, мостового и с добавлением стабилитрона. Была также проведена работа по определению вольт-амперной характеристики стабилитрона. Схема обычного диодного выпрямителя позволяет пропустить только положительную полуволну переменного тока, в то время как мостовой диодный выпрямитель способен преобразовать как положительную, так и отрицательную полуволны синусоиды в выходное напряжение. Добавление стабилитрона к мостовому диодному выпрямителю позволяет ограничить выходное напряжение на нагрузке.