ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

тока,барьерная		— отобрнапряжениятного.
			3.Светодиод9.7.
Светодиод – специальносконструиди,вкоторомдп едованный						у-
смотренаво	зможносвыводаеть			овогоизлученияобластиперехода
сквозьпрозрачноеокновко			рпусе.
Припрохтокачерезждениидиодвприлкпереходугающихобластях
полупроводнпроисходинтенсивнкарекомбносзиарядовтелейнация						–
электронидырок.Чаосвтьвобождающейсяэнерги					ивыделявидется
квантовсвета.Взависимостиотш				иринызапрещеннойзоныполупроводника
излученможимдлетволныилибоьену				бластивидимглазсвета, огом
либоневинфракрасдимогоизлуче.Излучениеп ияого					ереходовнаоснове
арсенидагаллияимеет			длинуволныоколо	0,8 мкм.Переходыизкарб		ида
кремнияилифосфидагаллияизлучаютвидимыйс диапазоетоткрасне						о-
годоголубогоцвета.Важ			нейшипарасветодиодаметрамиявляются			р-
костьицветсвеченияили(спектрасоставизлучения).ьный
Кромеосновн		ыхпараметровдиодов,длясвет полнительнодиода
указываетсяминимальныйтокпрямомна				правлении,припревышениик		о-
торогосветодзаж.ДляизмергаетсяодВАХсветодиодовнияможно						с-
пользоприведнижесхать. мынные
		3.Исследование9.8.характеристик			диодов
ИсследопрямойветВАХдваниепроизводитсяодовпомощью
схемы,приведеннойнарис			. 30.	Онасостоитизисточникапостоянного
напряжения V1, амперметраА,исследуе				могоди да	D1ивольтметра	V для
измерениянапряжениядиоде.
Дляисследования			обравеВАХтдвинойиспользуетсяодасхема,пр			и-
веденнаярис		. 31.

71

R1		D1	+	-
10.0Ohm_1%		1N3611GP	0.033	A
V1	+
1 V	0.669	V
	-

Рис. 30. СхемадляисследованияпрямойветвиВАХода

R1

+

-

8.882u

A

1.00kOhm_1%

V1

D1

+

10

V

1N3611GP

9.989

V

-

Рис. 31.СхемадляисследованияобравеВАХтвинойода

3.Зад9.нлабораторную9.ниеработу
1. ИсследопрямуюветВАХвать		двухдиодовсм(.	табл.	1).
1.1.Собсхемур(исать	. 30).
1.2.Меняяпоследовательнозначениянапряжеисточнияка				V1
отдо0В1,сниматьпоказанияизмерприборов.Значениятельных				о-
ковинапряженийзаноситьвта		блицу Excel.
2. ИсследоватьобравеВАХдвухнуювьди		одовизп.	1.
2.1.Собсхемур(исать	. 31).
2.2.Меняяпоследовательнозначениянапряжеисточнияка				V1отдо0
значений,когдатокчерездиодначнетрезковозрастатьпробой( )				,сн и-
матьпоказанияизмеприборов.Значениятельныхтоковнапряж				е-
нийзаноситьвтаблицу		Excel.

72

3. Сравнитьэтиданныесрезультарасчепоформулетаови						(1)Построить.
графикрассчетнВАХдлядвухди.ойдов
4. НаосновесозданныхтаблицпостроитьграфикВАХдлядвухдиодов.
5. Собратьсхемудляисследованиясветодиодарис(					. 30). Определитьзнач			е-
ние напряжения(соответствующегоемутока)					,припревышениикотор			о-
госветодиодзагорае		тся.
		Заднлаборатниеработуорную			№1	Т а б л и ц а 1
№варианта
	1	2	3	4	5	6	7
Диод	1N4942GP	1N4585GP	1N4586GP	1N4248GP	1N4249GP	1N3611GP	1N3612GP
Диод	1N3064	1N4009	1N4148	1N4149	1N4150	1N4151	1N4152
Светодиод	голубой	красный	зеленый	оранж.	желтый	ИК	красный
№ варианта	8	9	10	11	12	13	14
Диод	1N3613GP	1N3614GP	1N3957GP	1N4001GP	1N4002GP	1N4003GP	1N4004GP
Диод	1N4153	1N4154	1N4446	1N4447	1N4448	1N4449	1N5820
Светодиод	зеленый	оранж.	голубой	ИК	желтый	оранж.	голубой
№ варианта	15	16	17	18	19	20
Диод	1N4005GP	1N4006GP	1N4007GP	1N4245GP	1N4246GP	1N4247GP
Диод	1N5821	1N6478	1N6479	1N6480	1N6481	1N6482
Светодиод	зеленый	ИК	желтый	красный	голубой	оранж.
3.Конт9.10.	рольныевопросы

1.Устройствополупроводниковогодиода.

2.Типы р-n переходов.

3.	Формула,описывающаявольтампернуюхарактеристику			р—n перехода.
4.	Типыпробоев	р-n переходаиихкраткхара.ктеристикая
5.	Составляющиеемкости		р-n перехода.
6.	Принципдействиясветодиодо			в.
7.	Известныеосновныетипыполупрдиодовихкраткаяводниковых			а-
	рактеристика.
8.	ВлиятемпературынаВАХиедиода.

73

		3.10. Лабораторнаяработа№2.
		Исследованвыпрямител	ьныхсхем
Дляэлектропитаниярадиоэлектроннойаппаратурыиспользуются			с-
точникипитания		сетипеременноготокапромышленнойчастоты50Гц,авт	о-
номныесетиповышеннойчастоты400или1000Гцилих мическиеисточн			и-
кипитания.Напрактикенаибольшеераспр способлучилстранениепит			а-
ния,основанныйнавыпрямлениипеременноготокавнешнейсети.			Устрой-
ства,осуществляющвыпрямлен,принятоназыватьие			выпрямителями.
	3.Назнач10.1исо. схвыпрямлениямтавние
Выпрямитеустройстваисподлпреобразованияьныеьзуютсяпер			е-
менного апряжениявпосто.Обычноонисостоятнноеиз:
• повышающегоилипон		ижающегов(зависимостиотназначениявыпрям	и-
теля)трансфор	маторана(практикемогутиспользоватьсябестрансформ		а-
торнсхемыв пря		мления);

•полупрдиодов,осуществляющводниковыхвыпрямленпеременногоих

напряжения;

•сглажфильтра,уменьшающеговающего пульсациювыпрямленного

напряжения.Выпрямитебезсглажфильтрапрвающегосраменяются	в-
нительноредкотолько(втехслучаях,когдапульсациинапряжения
нагрузкенеимсущественногоютзнач	ения);
Такжемогутвключатьсебяустройствастабилизациина	пряжения,
устройстваконтр,защитыляммутации.
Схемывыпрямлениямогбытьсумножениемвыпрямленногонапр	я-
жения.

74

	3.Требования10.2квыпрямителям.
Выборсхемывыпрямителязависитотрядатребуемыхзначенийпар		а-
метров,х	арактеризующихвыпрямител	ьноеустр.Книмойствотносятся:

•выпрямленноенапряжениемощность;

•частотапульсациивыпрямленногонапряжения;

•числодиодов;

•обрнатпряжениедиодеаое;

•коэффициентспользованмощнотран; форматораия

•напряжениевторичнойобмотки.

				3.Коэффиц10.3.				иентпульсаций
	Качествовыпрямленияпеременногонапряженияоцениваютспом									о-
щьюкоэффициентапульсаций,котоопрследующимляетсяыйобразом:
							КП =	Uвых	,	(2)
								Uвых.ср
где	U	=U		−U	вых .мин		,
	вых			вых .макс .
	Uвых .ср	=	Uвых .макс−Uвых .мин				- приближеннаяоценкасреднегозначенияв			ы-
				2

прямителя.

		3.Однополупериод10.4. схемавыпрямлениая
Состав
Однополупериодный выпрямительрис(			. 32) состоит изтрансформ	атора
T1идиода	D1Всх. дляегомеисследованиякачествепитающейсети			с-
пользуетсяисточникперем		енногонапряжения	V1,вкачественагрузки	– ре-
зистор R1Для.полученвременныхдиаграммспяосцильзуется			ллограф.

75

V1

T1

10 V

50 Hz 0Deg

TS_POWER_VIRTUAL

	XSC1
	G
	T
A	B
	D1
	1N3611GP
	R1
	10.0kOhm_1%

Рис. 32.Однополупериодныйвыпрямитель

Работасхемы

Вмоментывремени,когдадиодвключенпрямомнаправлении,ток

протекаетч	ерез динагрузкуод.Приэтсомбсопротивлениетвенноедиода
значительноменьшес		опротивленнапряжениенагруз,правсектически
свторичнойобмоткитрансформ		атопраиложенокнагрузке.

Вмоментыобратноговключениядиодовсобсопротивлениетвенное

диода превышаетсопронагрузкиток, ивлчернагрузкуенениепроходит,

всенапряжениеок	азываетсяприложеннымкдиоду.
Такимобразом,		навыходеоднополусхемывыпрямлеериоднияой
имесеютимпульнапряжо,часлытотаекоторыхдованияравнач		а-
стотепитаю щейсетирис(.		33).

Достоинстванедостатки

Достоинстоднополусхемывамипявляютсярямлеериод: нияой

•простота;

•наличиетолькоодндиода; го

•использовднофтрансформатора.зногоние

76

Кнедосхемыталедуот:камнести

• относительбольшоезначениео

коэффициентапульсаций;

•низкийкоэффициетраниспользованмощно,таккакформатораия

онр аботаеттольковтечеодполупериоданиеого;

•большаявеличинаобрнапряжениятдиого. де

а)	б)
Рис. 33.Напряжениенавходе(	а)ивыходеб()однополупериодного
	выпрямителя

Применение

Какправило,однополусхемувыппримерямлеериодв няютияую

маломощныхвыпрямителяхсвысоконагрузк, онетребуетсямнгдаой

высокойстепенисглаживвыпрямленногоанияж

ения.

Уменьшениепу льснапряженияции

Дляуменьшенапряженияпульсацийвыходевыпрставятми еля

сглаживающиефильтры.В			простейшемслучае	– конденсатор.Схема		дно-
полупериодногов		ыпрямителя,дополкондеенС1,приведнсаторомого				ена
нарис.	34,анапряжение		еговхо деивыходе	– нарис.	35.

77

			XSC1
			G
			T
		A	B
			D1
V1		T1	1N3611GP*		C1
		TS_POWER_VIRTUAL*		R1
					2.2uF
10	V			10.0kOhm_1%
50	Hz
0Deg
	Рис.	34.Однополупериовыпрямитель,дополконденсатыйый		оромС1

Рис. 35.Напряжениенавходевыходеоднополупервыпрям,дополнеителяоднного

конденсаторомС1

Коэффициентпульсации

навыходетакоговыпрямителя

(длячастоты

питающейсети50Гц!)определяетсяпоприближеннойформуле:

6400

КП = Rн С , (3)

78

гдесопротивлениенагрузки			Rн считаютвомах,емкостьконденсатора				С –
в микрофарадах.
Приувеличениичастотыпитающейсеткоэффициентпульсации
уменьшавсоответствующееколичествораз.я
3.Двухполу10.5. схемавыпрямлениериодая
Состав
Двухполупериоднаясхемавыпрямления				(рис.	36)представляет		собой
дваоднополуперио	днвыхпрямителя,работающихпоочереднонаодну
нагрузку.
Онсостоитизтрансформатора			T1идвухдиодов		D1и	D2Так.же,каки
ранее,всхдляегомеи	сследованкачествепитающейсетиспользуется
источпеременногоапряженияик			V2,вкачественагрузки			- резистор R1.
Дляполученвременныхдиаграммспяосциллографльзуется.
					XSC1
						G
						T
				A	B
						D1
V1			T1		1N3611GP
						R1
10 V
50 Hz					10.0kOhm_1%
0Deg	TS_POWER_VIRTUAL
						D2
					1N3611GP
	Рис.	36.Двухполупериодныйвыпр		ямитель
			79

Работасхемы
	Втечеодполупериоданиеоготокпротекаетчерездиод						D1,нагрузку
R1 иполовинувторичной			бмоткитрансформатораТ1Во.втор				уюполовину
пеработаетиодавтораяч схемысть.Такимобразом,черезнагрузкуток
протекатечениев всегориодадном					напр(.исавлении		37.а).
Достоинства		едостатки
	Кнедостаткамж аличиеестисреднейточкитрансформатора,
таккакеен	аличиеусложняетконструкциютрансформаторапозволяетэ						ф-
фективноиспользоватьлишьловинуобмо					тки.
Применение
	Двухполупвыпрямительсосреднимвыводомриодныйвторичной						б-
моткитрансформатораприм			еняютвнизковольтныхустройствах.
Уменьшениепульсац			ийнапряжения
	Дляуменьшенапряженияпульсацийвыходевыпрставятми еля
сглаживающиефильтры.ВпростейшСхемаслучае,конд. едвухпнсатор							о-
лупериодногов		ыпрямителя, дополкондеенного				сатоС1,приведенаом
рис. 38,анапряжениееговыход				– нарисунке		37.б.
	Коэффициентпульсациинавыходетакоговыпрямителядля(частоты
питающейсети50Гц!)определяетсяпоприближеннойформуле:
			1920
			КП =		,		(4)
				R С
				н
гдесопротивлениенагрузки			Rн считаютвомах,емкость				онденсатора С - в
микрофарадах.

Приувеличениичастотыпитающейсеткоэффициентпульсации уменьшавсоответствующееколичествораз.я

80