2. Лабораторная установка

Лабораторная установка предназначена для наблюдения на экране осциллографа:

- вольт-амперной характеристики подупроводникового диода;

- эффекта выпрямления полупроводниковым диодом переменного тока промышленной частоты 50 Гц;

- зависимости сглаживающего действия конденсаторов от величины их электрической емкости.

Схема для наблюдения В.А.Х. полупроводникового диода приведена на рис. 7.10.

Рис.7.10. Схема для изучения В.А.Х полупроводникового диода

Формирование В.А.Х. на экране осциллографа происходит следующим образом.

Переменное напряжение частотой 50 Гц от источника контрольного сигнала осциллографа приложено к цепи, состоящей из полупроводникового диода D и последовательно включенного с ним сопротивления R. Через диод протекает ток, мгновенное значение которого пропорционально мгновенному значению напряжения источника контрольного сигнала.

Ток через диод вызывает падение напряжения на сопротивлении R, в любой момент времени пропорциональное току. Подав это напряжение на пластины вертикального отклонения, мы будем наблюдать отклонение луча осциллографа по вертикали, в каждый момент времени пропорциональное току, протекающему через диод. В течение полупериода переменного напряжения, соответствующего прямому включению диода, в цепи протекает прямой ток, в течение второго полупериода - значительно меньший обратный ток. Следовательно, луч осциллографа будет совершать по вертикали колебательное движение, амплитуда которого будет разной в первом и втором полупериодах.

Это же переменное напряжение от источника контрольного сигнала подается на пластины горизонтального отклонения, вызывая колебательное движение луча осциллографа по горизонтали, пропорциональное мгновенному значению напряжения источника контрольного сигнала. .

Одновременное движение луча в горизонтальном и вертикальном направлениях формирует на экране кривую, воспроизводящую зависимость тока через сопротивление R (а, следовательно, и через диод D) от величины и направления приложенного переменного напряжения, т.е. вольт-амперную характеристику диода.

Для наблюдения эффекта выпрямления переменного тока на экране осциллографа должен воспроизводиться график временной зависимости тока I(t). Для этого на пластины горизонтального отклонения подается напряжение развертки осциллографа. Соответствующая схема приведена на рис. 7.11.

Рис.7.11. Схема для изучения однополупериодного выпрямления

Рис. 7.12. Схема для исследования сглаживания пульсаций выпрямленного тока конденсаторами

Для наблюдения выпрямляющего действия конденсаторов параллельно сопротивлению R включается батарея конденсаторов С, общую емкость которой можно изменять в широких пределах параллельным включением конденсаторов, входящих в батарею. Схема для наблюдения сглаживающего действия конденсаторов приведена на рис. 7.12.

3. Порядок выполнения работы

Задание 1. Снятие вольт-амперной характеристики диода

1. Соберите схему согласно рис.7.10. Переключатель развертки поставьте в положение Выключено. Переключатель уровня входного напряжения, подаваемого на пластины вертикального отклонения, поставьте в положение 5 Вольт.

2. Включите осциллограф. Регулировками горизонтального и вертикального усиления добейтесь, чтобы изображение находилось в пределах рабочей области экрана. Перерисуйте с экрана наблюдаемую вольт - амперную характеристику диода, сохраняя масштаб картины.

3. Проанализируйте процесс формирования В.А.Х. на экране при помощи данной схемы.

Задание 2. Изучение однополупериодного выпрямления

1. Измените предыдущую схему в соответствие с рисунком 7.11. Переключатель развертки поставьте в положение, соответствующее минимальной частоте развертки.

2. Включите осциллограф и регулировками усиления по вертикали и частоты развертки добейтесь устойчивой картины на экране, обеспечивающей наблюдение 3 - 4 полуволн выпрямленного тока. Перерисуйте изображение.

3. Перемкните при помощи проводника выводы полупроводникового диода. На экране осциллографа восстановится изображение синусоиды переменного тока.

Задание 3. Сглаживание пульсаций выпрямленного тока конденсаторами

1. Измените схему в соответствие с рисунком 7.12. Установите значение емкости батареи конденсаторов 0,5 мкФ. Включите осциллограф. Регулировками усиления по вертикали и частоты развертки добейтесь устойчивого изображения, занимающего всю рабочую область экрана. Перерисуйте изображение на экране.

2. Изменяя значение емкости батареи конденсаторов в следующей последовательности: 1, 5, 10 и 20 мкФ, наблюдайте на экране изменение формы кривой выпрямленного тока, каждый раз перерисовывая картину.