- •Применение полупроводниковых диодов
- •1. Введение
- •2. Теоретическая часть
- •2.2. Стабилизатор напряжения
- •2.2.1. Стабилитроны
- •2.2.2. Принцип стабилизации напряжения
- •2.2.3. Параметры стабилитрона
- •2.2.4. Параметры стабилизатора напряжения
- •2.3. Ограничители напряжения
- •3. Описание лабораторной установки
- •4. Расчетная часть (выполняется при домашней подготовке).
- •5. Экспериментальная часть
- •6. Методика эксперимента и обработка результатов
- •7. Содержание отчета
- •9. Литература
2.3. Ограничители напряжения
В ряде операций преобразования входных сигналов (например, при детектировании частотно – модулированных сигналов) возникает необходимость ограничения этих сигналов по амплитуде. Эта задача решается тоже с помощью полупроводниковых диодов – диодное ограничение. Есть два вида диодного ограничения: последовательное и параллельное. Принцип одностороннего последовательного и параллельного ограничения иллюстрируют схемы рис.6 (а и б).
При подаче на вход схемы рис.6, а переменного напряжения диод VD будет открыт пока потенциал катода ниже, чем потенциал анода, равный E0. При этом через диод протекает ток, сопротивление открытого незначительно, и выходное напряжение . Как толькодостигает уровняE0, потенциалы катода и анода уравниваются и диод запирается. Ток в цепи прекращается и . Таким образом при любом напряжении на входе(- напряжение пробоя) в положительной полуволне выходное напряжениене превышает потенциал катода всегда меньше потенциала анода, поэтому диод открыт, через резисторR протекает ток и выходное напряжение пропорционально входному (рис.6, в).
В схеме параллельного одностороннего ограничителя (рис.6, б) диод VD включен параллельно нагрузке. На его катоде поддерживается постоянный положительный потенциал E0, поэтому, пока входное напряжение диод закрыт и напряжение на выходе повторяет входное напряжение. То же самое происходит и в отрицательной полуволне входного напряжения. Если же положительное входное напряжение превысит уровеньE0, диод открывается и через его малое сопротивление к выходу подключается источник постоянного напряжения E0. Форма выходного напряжения показана на рис.6, г.
Двустороннее ограничение можно выполнить на двух кремниевых диодах в схеме параллельного ограничения (рис.7, а). Уровни ограничения в этой схеме равны пороговым напряжениям диодов (0,5…0,6 В). Для повышения уровня ограничения можно включить последовательно по два и более диодов в каждом плече. Форма выходного напряжения показана на рис.7, б.
Двустороннее ограничение с уровнем ограничения в несколько вольт можно осуществить в параллельном ограничителе с двумя встречно включенными стабилитронами (рис.8, а). При положительной полуволне входного напряжения стабилитрон VD1 открыт и работает на прямой ветви ВАХ, а для VD2 это напряжение обратное. Пока (- напряжение пробоя стабилитрона)VD2 заперт, ток через него не проходит и напряжение на выходе равно входному. Когда достигнет значения, наступает пробойVD2, ток через него резко возрастает и напряжение на выходе равно напряжению стабилизации . При отрицательной полуволнестабилитроныVD1 и VD2 меняются ролями. Форма выходного напряжения представлена на рис.8,б.
3. Описание лабораторной установки
Работа выполняется на стендах, описание которых приведено в работах №№ 1. и 2.
4. Расчетная часть (выполняется при домашней подготовке).
Выписать из справочника параметры применяемых в работе диодов и стабилитронов.
Для параметров схемы диодного выпрямителя вычислить импульсный максимальный ток диода и оценить пригодность диода сравнением с выписанными справочными данными.
По заданному варианту рассчитать параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне (выбрать тип стабилитрона и вычислить ). Параметры источника напряжения и нагрузки стабилизатора приведены в таблице 1 по вариантам.
Таблица1: Варианты заданий
Номер варианта |
Диапазон изменения входного напряжения , В |
Выходное напряжение стабилизатора , В |
Диапазон изменения сопротивления нагрузки , кОм |
1 |
15 - 20 |
10 |
- 4,5 |
2 |
17 - 25 |
13 |
- 4,5 |
3 |
16 - 22 |
10 |
- 0,5 |
4 |
19 - 25 |
15 |
- 0,5 |
5 |
38 - 45 |
33 |
- 2,5 |
6 |
53 - 57 |
47 |
- 3,0 |
По указанным в задании параметрам схем одностороннего и двухсторонних ограничителей напряжений рассчитать максимально допустимое входное напряжение, используя справочные данные диодов и стабилитронов.