эбэшечка

Устройства, которые используются для получения постоянного тока из переменного называются выпрямителями. В большинстве случаев они включают в себя три главных элемента – это силовой трансформатор, непосредственно выпрямитель (вентиль) и фильтр для сглаживания. Диоды применяют в качестве вентилей, так как по своим свойствам они отлично подходят для этих целей.

Стабилизаторы

Устройства, которые служат для реализации стабильности напряжения на выходе источников питания, называются стабилизаторами. Они бывают разных видов, но каждый из них предполагает применение диодов. Эти элементы могут использоваться либо в цепях, отвечающих за опорные напряжения, либо в цепях, которые служат для коммутации накопительной индуктивности.

Ограничители

Ограничители – это специальные устройства, используемые для того, чтобы ограничивать возможный диапазон колебания различных сигналов. В цепях такого типа широко применяются диоды, которые имеют прекрасные ограничительные свойства. В сложных устройствах могут использоваться и другие элементы, но большинство ограничителей базируются на самых обычных диодных узлах стандартного типа.

Устройства коммутации

Диоды нашли применение и в устройствах коммутации, которые используются для того, чтобы переключать токи или напряжения. Диодные мосты дают возможность размыкать или замыкать цепь, которая служит для передачи сигнала. В работе применяется некоторое управляющее напряжение, под воздействием которого и происходит замыкание или размыкание. Иногда управляющим может быть сам входной сигнал, такое бывает в самых простых устройствах.

Логические цепи

В логических цепях диоды применяются для того, чтобы обеспечить прохождение тока в нужном направлении (элементы «И», «ИЛИ»). Подобные цепи используются в схемах аналогового и аналогово-цифрового типа. Здесь перечислены только основные устройства, в которых применяются диоды, но существует и много других, менее распространенных.

Порядок выполнения эксперимента

31

1.Параметрический стабилизатор

Соберите цепь параметрического стабилизатора, R=100 Ом, согласно принципиальной схеме (Рис. 4.1) сначала не включая в неё сопротивление нагрузки.

Рис. 4.1

Включите генератор напряжений и, изменяя постоянное напряжение на входе стабилизатора от 0 до максимального значения 13…14 В, снимите зависимость выходного напряжения от входного на холостом ходу (ХХ) и при различных сопротивлениях нагрузки Rн1= 33 Ом; Rн2=100 Ом; Rн3= 150 Ом. Результаты записывайте в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Измените схему согласно рисунку 4.2.

Установите максимальное напряжение на входе (крайнее правое положение) и, включая различные сопротивления нагрузки, согласно таблице 4.2, снимите зависимость выходного напряжения стабилизатора от тока нагрузки.

Рис. 4.2

32

Таблица 4.2

В отчете постройте графики UВЫХ (UВХ) и UВЫХ (IН).

Исследование характеристик диодов на переменном токе

Для исследования характеристик диодов на переменном токе соберите на наборном поле цепь параллельного диодного ограничителя по минимуму согласно принципиальной схеме Рис. 4.3. Измерительные приборы в схему не включайте, так как они могут создать дополнительные паразитные ёмкости.

Рис. 4.3

Включите в цепь выпрямительный диод, подайте на вход синусоидальное напряжение частотой 1 кГц, установите ручку регулятора амплитуды примерно в среднее положение (4…6 В). R1 = 330 Ом. В данной лабораторной работе используется выпрямительный диод КД226. Первый канал осциллографа подключается в точку А, второй канал в точку В. Значения входного напряжения, частоты и номинал резистора оставьте такими же.

Перерисуйте осциллограмму на Рис. 4.4 и укажите коэффициент отклонения и коэффициент развертки.

33

Рис. 4.4

Для того чтобы получить схему параллельного диодного ограничителя по максимуму нужно изменить схему согласно рисунку 4.5. Перерисуйте полученную осциллограмму.

Рис. 4.5

Поменяйте местами резистор R1 и диод D1 согласно рисунку 4.6, такая схема называется последовательный диодный ограничитель по максимуму. Перерисуйте полученную осциллограмму.

34

Рис. 4.6

Для получения схемы последовательного диодного ограничителя по минимуму диод D1 необходимо подключить в прямом направлении. Перерисуйте полученную осциллограмму.

Рис. 4.7

Для ограничения сигналов сверху и снизу используются двухсторонние ограничители, которые чаще всего состоят из двух односторонних ограничителей. Перерисуйте полученную осциллограмму.

35

Рис. 4.8

Соберите схему двухстороннего ограничители параллельного типа, который представляют собой последовательно соединенные параллельные ограничители по минимуму и по максимуму. Перерисуйте полученную осциллограмму.

Рис. 4.9

Основные понятия: выпрямители, стабилизаторы, ограничители, коммутаторы, логические цепи.

Вопросы для допуска к выполнению и защиты лабораторной работы:

1.Назовите схемы, в которых используются различные диоды.

2.Изобразите схему параметрического стабилизатора.

36

3.Изобразите схемы различных ограничителей.

4.Каковы отличия в режимах передачи сигналов со входа на выход в схемах последовательных и параллельных диодных ограничителей.

4.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4 «ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДА С

ПЕРЕМЕННОЙ ЁМКОСТЬЮ (ВАРИКАПА)»

Цель работы – исследовать работу диода с переменной ёмкостью(варикапа)

Задачи:

Ознакомиться с принципами функционирования варикапа

Снять с помощью осциллографа вольтамперную характеристику варикапа

В параллельном резонансном контуре изучить зависимость резонансной частоты от обратного напряжения варикапа и влияние этого напряжения на емкость обедненного (запирающего) слоя.

Основные теоретические положения

Варикап — полупроводниковый диод, работа которого основана на зависимости барьерной ёмкости p-n-перехода от обратного напряжения. Р-n- переход запертого кремниевого диода подобен диэлектрику конденсатора. Приложенное обратное напряжение влияет на

толщину p-n перехода, и соответственно на емкость запорного слоя. Условное графическое обозначение (УГО) диода на схемах приведено на рис. 5.1.

Вольт-фарадная характеристика варикапа имеет вид, изображенный на рис. 5.2.

Рис. 5.2

37

Кроме параметров, характеризующих работу любого диода, варикапы характеризуются следующими основными параметрами:

Сmах — максимальная емкость варикапа при заданном минимальном напряжении смещения;

Сmin — минимальная емкость варикапа при максимальном напряжении смещения;

Сном — номинальная емкость варикапа при номинальном напряжении смещения

Qном — номинальная добротность варикапа при номинальном напряжении смещения;

К — показатель степени в зависимости емкости от напряжения;

kc — коэффициент перекрытия — отношение максимальной емкости к минимальной;

ТКЕ и ТКД — температурные коэффициенты С и Q, т. е. относительное изменение емкости или добротности при заданном

напряжении смещения при изменении температуры окружающей среды на 1°С в заданном интервале температур.

Для измерения емкости запорного слоя в данной работе используется резонансный метод в параллельном резонансном контуре. В работе нужно учесть также собственную емкость катушки индуктивности, которая соизмерима с емкостью варикапа. Она определяется по собственной резонансной частоте катушки индуктивности и, затем, вычитается из общей резонансной емкости.

Варикапы применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью в схемах перестройки частоты колебательного контура в частотно-избирательных цепях, деления и умножения частоты, частотной модуляции, управляемых фазовращателей и др.

Порядок выполнения эксперимента

Соберите цепь согласно принципиальной схеме (Рис. 5.3) для снятия осциллограммы с варикапа R= 10кОм. На вход подайте переменное напряжение частотой порядка 5060 Гц. Первый канал подключите на вход, второй на выход.

38

Рис. 5.3

Перерисуйте осциллограмму на график (Рис. 5.4)

Рис. 5.4

Соберите цепь параллельного резонансного контура согласно принципиальной схеме (Рис. 5.5). Конденсатор C = 0,22 мкФ служит для исключения пути протекания постоянного тока через катушку и ввиду большой емкости не влияет на параметры резонансного контура.

39

Рис. 5.5

Установите частоту напряжения генератора синусоидальной формы между 10 и 20 кГц и максимальную амплитуду. Включите и настройте осциллограф, который служит в данным опыте для измерения напряжения высокой частоты (А).

Изменяйте обратное постоянное напряжение варикапа согласно таблице 5.1 и находите значения резонансной частоты fРЕЗ для каждого значения обратного напряжения, увеличивая или уменьшая частоту подаваемого напряжения. Резонансная частота определяется по максимальной амплитуде напряжения между концами параллельной цепочки. Если синусоида сильно искажена, то уменьшите её амплитуду. Занесите результаты измерений в таблицу

5.1.

Таблица 5.1