Изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронных схемах (стр. 1 из 5)

Данные методические указания издаются в соответствии с учебным планом. Рассмотрены и одобрены кафедрой ИУ-6 21,12.87г.-методической комиссией факультета ИУ 23.12.87 г. и учебно-мето-дическим управлением 08.01.88 г.

Рецензент к.т.н. доц. Меньков А.В.

Московское высшее техническое училище имена Н.Э.Баумана

Цель лабораторного практикума - изучение режимов работы диодов и транзисторов в электронных схемах, установление связи между параметрами указанных приборов и параметрами электронных схем, в которых они работают.

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ....................................... 2

Работа №1. ДИОДЫ В ИСТОЧНИКАХ ПИТАНИЯ.................................................... 2

Работа № 2. ТРИ Схемы ВКлючения ТРАНзистора....................................... 8

Работа № 3. ключевой РЕжим РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРА................................ 14

Работа №4. УНИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР В ШИРОКОПОЛОСНОМ УСИЛИТЕЛЬНОМ КАСКАДЕ С RC –СВЯЗЯМИ................................................................................................... 18

Редактор Н.Г.Ковалевская Корректор Л.И.Малютина


СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Отчеты по проведенным лабораторным работам должны включать:

1. Наименование работы.

2. Чертеж принципиальной схемы макета лабораторной работы.

3. Дня каждого этапа выполняемой работы – наименование этапа и результаты (в форме таблиц, графиков, зарисовок осциллограмм).

4. Краткие выводы по рабе те в целом.

Работа №1. ДИОДЫ В ИСТОЧНИКАХ ПИТАНИЯ

Цель работы - исследование характеристик и параметроввыпрямительныхсхем и стабилизаторов напряжения. Продолжительность работы - 3,5 часа.

Теоретическая часть

Электронные приборы и устройства требуют для своего питания стабильного напряжения постоянного тока. В большинстве практических случаев такое напряжение получают из переменного напряжения сети с помощью вторичных источников питания, включающих выпрямитель сетевого напряжения, сглаживающий фильтр и стабилизатор напряжения (рис. I).

Рис.1 Структурная схема вторичного источника питания

В состав выпрямителя обычно входят:

силовой трансформатор, предназначен для получения необходимых величин переменного напряженияиз напряжения сети, а также для гальванической развязки с сетью;

вентильная группа (чаще всего полупроводниковые диоды), преобразующая напряжение переменного тока в пульсирующее напряжение постоянного тока;

емкостная нагрузка вентильной группы, представляющая собой конденсатор относительно большой емкости, который можно также рассматривать как простой емкостный сглаживающий фильтр. Сглаживающий фильтр, подключаемый к выходу выпрямителя, уменьшает пульсации выходного напряжения.

Если к выходному напряжению предъявляются высокие требования по стабильности при колебаниях напряжения сети и тока нагрузки, то в источник питания вводится стабилизатор напряжения.

На рис. 2а представлена схема однополупериодного выпрямителя с полупроводниковым выпрямительным диодом V . Как известно, вольтамперная характеристика (BAX) выпрямительного диода имеет вид, представленный на рис. 3. Для упрощения практических расчетов ее часто представляют на основе кусочно-линейной аппроксимации двумя .участками прямых АВ и ВС , причем АВ идет по оси абсцисс, а наклон ВС определяется средним, прямым сопротивлением диода

. С целью дальнейшего упрощения иногда принимают UgH » 0 и тогда точка В смещается в начало координат. Как следуетиз такой аппроксимация ВАX, диод представляют элементом с односторонней проводимостью, его внутреннее сопротивление на участке ВА стремится к бесконечности, а на участке ВС сравнительно мало.

Рис. 2. Схемы выпрямителей: а - однополупериодного, б – двухполупериодного (мостового)

На рис. 4 приведены временные диаграммы напряжений и токов в выпрямителе, работающем на емкостную нагрузку. В интервале времени t2 – t1 , соответствующем изменению фазового угла wt2 – wt1 , диод открыт и через него протекают токи нагрузки и заряда конденсатора С . Постоянная времени заряда tзар = С(RH ||Rпот ) , где сопротивление потерь

Rпот = Rпр.ср.+Rтр (Rтр - активное сопротивление потерь трансформатора). Практически всегда Rпот £ RH и tзар @ С(RH ||Rпот . В остальную часть периода диод закрыт. В течение этого времени конденсатор разряжается tразр » С(RH ||Rобр +Rтр )).

Поскольку у правильно выбранных диодов их обратное сопротивление Rобр ³Rтр +RH , постоянная времени разряда tразр » СRH и t разр <<tзар -т.е. процессы заряда и разряда конденсатора С идут с разной скоростью. Следовательно, появляется постоянная составляющая напряжения Uc , на диоде обратное напряжение .может достигать величины Uобр =2U2m . Поэтому диод выбирают с Uобр.макс >2U2m . Фазовый угол, в течение которого диод открыт, обозначается 2q=wt2 -wt1 , где q - угол отсечка. Чем меньше q . тем больше U0 и меньше пульсации. Поэтому q желательно уменьшать.

В установившемся режиме площади под кривыми тока заряда конденсатора Jсз и тока разряда J одинаковы. Основные расчетные параметры выпрямителя являются функциями коэффициента

, где m=1 для однополупериодного и m = 2 для двухполупериодного выпрямителей.

С помощью этого параметра определяют необходимые значения:

Jm - максимального импульса тока через диод;

J2 - действующего значения тока вторичной обмотки трансформатора;

E2 - действующего значения ЭДС вторичной обмотки.

С помощью коэффициента A(q) при расчетах определяюти коэффициент пульсаций, равный отношению напряжения первой гармоники к постоянной составляющей выпрямленного напряжения U0 '

.

Выходное сопротивление

, где DU0 и DJ0 ,находят по нагрузочной характеристике источника U0 =f(J0 ); U0 и J0 - напряжение и ток нагрузки.

На рис. 26 приведена схема двухполупериодного мостовоговыпрямителя. Ее особенностью является то, что за период через диоды протекают два импульса тока. В одном полупериоде ток течет через диода V2 и V3 (пунктирные стрелки), в другом – через диоды V1 и V4 . Частота пульсаций выше в два раза, а величина их меньше. Обратное напряжение на диодах ниже в две раза Uобр.макс >2U2m по сравнению с однополупериодной схемой. Еще одной особенностью этой схемы является отсутствие в трансформаторе постоянного подмагничивания, так как ток вторичной обмотки в полупериодах протекает в противоположных направлениях.

Для уменьшения пульсации выходного напряжения между выпрямителем и нагрузкой часто включают сглаживающий фильтр. Качество сглаживания определяется коэффициентом сглаживания, равным отношению коэффициента пульсации на входе фильтра к коэффициенту пульсации на его выходе

Например, простой LC -фильтр, представляющий собой последовательно о нагрузкой включенный дроссель и параллельно c нагрузкой включенный конденсатор, существенно уменьшает пульсации, поскольку для постоянной составляющей U0 сопротивление дросселя близко к 0, а конденсатора - к бесконечности, для пульсирующей - наоборот, поэтому постоянная составляющая проходит через фильтр практически без изменений, а пульсирующая существенно уменьшается.

Использование электронного стабилизатора позволяет значительно уменьшить кп , Rвых , а также зависимость U0 от колебаний напряжения сети и тока нагрузки. Качество стабилизации оценивается коэффициентом стабилизации при постоянном токе нагрузки

где DUвых - приращение U0 при изменении Uвх на величину DUвх ;

Uвх.ном ; Uвых.ном - номинальные значения напряжений.

Рис. 5. Параметрический стабилизатор (а) и вольт-амперная характеристика стабилитрона (б)

Простейшим электронным стабилизатором является параметрический стабилизатор (рис. 5а), состоящий из балластного сопротивления Rб и стабилитрона. Он устанавливается в источнике питания между нагрузкой и выпрямителем со сглаживающим фильтром, если таковой имеется. В этой схеме используется свойство обратно смещенного стабилитрона сохранять напряжение в области пробоя практически неизменным при значительных избиениях протекающего через него тока (рис. 56, обратная ветвь ВДХ стабилитрона в области Uст ). При отклонении Uвх от номинального значения почти все приращение входного напряжения падает на Rб , а выходное напряжение практически не меняется. При изменении тока нагрузки J2 (Uвх – const) перераспределение тока между стабилитроном и нагрузкой (изменяется Jcт ) почти без изменения общего тока J1 . Следовательно, напряжение на нагрузке остается практически постоянным. Коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора определяется по формуле


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.