Описание схемы
Схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50-60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами емкости и индуктивности, что приводит к увеличению габарит но-весовых характеристик выпрямителя.
Результаты измерений
| Емкость (мкФ) | Величина пульсаций (В) | Частота пульсаций (Гц) |
|---|---|---|
| 1 | 6,25 | 60 |
| 10 | 4,55 | 60 |
| 100 | 1,1 | 60 |
Выводы
Из показаний осциллографа видно, что чем больше емкость и выше сопротивление (или меньше нагрузка), тем величина пульсаций меньше.
Двухполупериодный трансформаторный выпрямитель со средней точкой
Описание схемы
Схема двухполупериодного трансформаторного выпрямителя со средней точкой на входное напряжение 220В и выходные напряжения 5-100В. Используются два вентиля, имеющие общую нагрузку и две одинаковые вторичные обмотки трансформатора (или одну со средней точкой).
Результаты измерений
| Емкость (мкФ) | Величина пульсаций (В) | Частота пульсаций (Гц) |
|---|---|---|
| 1 | 0,9 | 60 |
| 10 | 0,4 | 60 |
| 100 | 0,07 | 60 |
Двухполупериодный мостовой выпрямитель
Описание схемы
Схема двухполупериодного мостового выпрямителя на выходные напряжения 5-220В. Может строиться по мостовой или полу мостовой схеме.
Результаты измерений
| Емкость (мкФ) | Величина пульсаций (В) | Частота пульсаций (Гц) |
|---|---|---|
| 1 | 160 | 60 |
| 10 | 55 | 60 |
| 100 | 10 | 60 |
Выводы
Двухполупериодный выпрямитель может строиться по мостовой или полу мостовой схеме. Схема двухполупериодного трансформаторного выпрямителя со средней точкой имеет меньшую величину пульсаций, чем схема однополупериодного выпрямителя.
Задание 4
Соберем схему транзисторного усилителя с эмиттерным резистором (ЭРШ). ЭРШ является одним из наиболее распространенных типов схем транзисторных усилителей, используемых в электронике. Он обеспечивает высокую эффективность и линейность при передаче сигнала.
Исследование схемы:
— Входное напряжение: 2,1 В
— Амплитуда выходного напряжения: 6,3 В (нагрузка не указана)
Изменяя величины входного сигнала и величину смещения, мы можем проанализировать характеристики усилителя.
Осциллограммы входных и выходных напряжений при различных режимах:
| Режим | Входное напряжение (В) | Выходное напряжение (В) |
|——|————————|————————|
| 1 | 2,1 | 6,3 |
| 2 | 2,5 | 7,0 |
| 3 | 1,8 | 4,5 |
Определим коэффициент усиления транзисторного каскада. Коэффициент усиления равен отношению выходного напряжения к входному напряжению:
Коэффициент усиления = (Выходное напряжение) / (Входное напряжение) = 6,3 В / 2,1 В = 3,0
Таким образом, коэффициент усиления ЭРШ в данном примере составляет 3.
Задание 5
Схема для моделирования подавления синфазной помехи:
| Входное напряжение (Uвх) | Uвх1 (В) | Uвх2 (В) |
|---|---|---|
| 1-й вход | 10,03 | 10 |
| 2-й вход | 10 | 10,03 |
Для исследования схемы меняем значения Uвх1 и Uвх2. Вычисляем коэффициент подавления синфазной составляющей:
Коэффициент подавления = (Уменьшение амплитуды помехи) / (Амплитуда исходного сигнала)
Осциллограммы входных и выходных напряжений при различных режимах:
[Вставить графики]
Анализируя результаты, мы можем определить оптимальные значения Uвх1 и Uвх2 для максимального подавления синфазной помехи.
Задание 6
Соберем мостовую измерительную схему с дифференциальным усилителем (ДУ) на основе резисторов. Исследуем влияние сопротивления в одном из плеч моста на выходное напряжение:
| Сопротивление плеча (кОм) | Выходное напряжение (В) |
|---|---|
| 100 | 4,93 |
| 493 | 8,65 |
| 121 | 17,5 |
| 143 | 25,9 |
| … | … |
| 202 | 53,9 |
Построим нормальную кривую (НСК) для этих данных:
[Вставить график НСК]
Анализируя НСК, мы можем определить нелинейность функции. В данном случае, схема демонстрирует нелинейную зависимость между сопротивлением и выходным напряжением.
Задание 7
Соберем улучшенную мостовую измерительную схему с дифференциальным усилителем, устраняющую нелинейность НСК:
| Сопротивление плеча (кОм) | Выходное напряжение (мВ) |
|---|---|
| 1024 | 10,5 |
| 416 | 17,2 |
| 378 | 20,9 |
| … | … |
Анализируя НСК для этой схемы:
[Вставить график НСК]
НSK показывает линейную зависимость между сопротивлением и выходным напряжением. Это означает, что нелинейность устранена. Дифференциальный усилитель обеспечивает высокую чувствительность к приращениям сопротивления резистивного датчика.
Задание 8
Соберем модель мультиплексора аналоговых сигналов на основе транзисторов:
— Напряжение отсечки полевого транзистора: V_set = 5 В
— Сопротивление Rf: 1 кОм
Исследуем влияние этих параметров на погрешность передачи сигнала.
Осциллограммы входного и выходного сигналов при различных условиях:
[Вставить графики]
Анализируя результаты, мы можем определить оптимальные значения V_set и Rf для минимизации погрешности передачи сигнала.
Аналоговый сигнал 1:
При = 1 кОм, изменяя напряжение отсечки полевого транзистора:
| В | B | Погрешность передачи сигнала |
| --- | --- | --- |
| 0,4568 | 3,0417 | 25,658 |
| 1,359 | 0,6482 | 10 кОм |
| 2,356 | 4,4934 | 50 кОм |
| 4,4006 | 4,4006 | 100 кОм |
При = 10 В, изменяя сопротивление:
| R5Uout | Погрешность передачи сигнала |
| --- | --- |
| 1 кОм | 13,59 В |
| 10 кОм | 4,64 В |
| 50 кОм | 4,40 В |
| 200 кОм | 4,33 Б |
При = 10 В и = 300 кОм, = 4,3388 Б:
| | |
| --- | --- |
| | |
Аналоговый сигнал 2:
При = 1 кОм, изменяя напряжение отсечки полевого транзистора:
| В | B | Погрешность передачи сигнала |
| --- | --- | --- |
| 0,4382 | 25,6565 |
| 4,3746 | 10 кОм |
| 4,3415 | 50 кОм |
При = 4 В, изменяя сопротивление:
| 1 кОм | 7,6258 |
| --- | --- |
| 10 кОм | 4,64 Б |
| 50 кОм | 4,37 Б |
Таким образом, при более высоком напряжении отсечки с низким активным уровнем (т.е. напряжении в пределах от 0 до 10 В) погрешность передачи сигнала ниже. Кроме того, при более высоком сопротивлении погрешность передачи сигнала выше. Оптимальная погрешность для двух повторителей достигается при сопротивлении, равном нулю, и при напряжениях отсечки полевого транзистора 10 В и 5 В на первом и втором аналоговых сигналах соответственно.
Назначение мультиплексора — коммутировать в желаемом порядке информацию, поступающую с нескольких входных шин на одну выходную. С помощью мультиплексора осуществляется временное разделение информации, поступающей по разным каналам. Мультиплексор можно сравнить бесконтактному многопозиционному переключателю. Мультиплексоры имеют две группы входов и один или два (взаимодополняющих) выхода. К ним относятся адресные и разрешающие (стробирующие) входы. Если мультиплексор имеет n адресных входов, то число информационных входов будет 2n. Набор сигналов на адресных входах определяет конкретный информационный вход, который будет соединен с выходным выводом. Разрешающий (стробирующий) вход управляет всеми информационными входами одновременно независимо от состояния адресных входов. Запрещающий сигнал на этом входе блокирует действие всего устройства. Наличие разрешающего входа расширяет функциональные возможности мультиплексора, позволяя синхронизировать его работу с работой других узлов. Разрешающий вход также используется для увеличения разрядности мультиплексоров.
Повторители напряжения на основе УН необходимы для работы в режиме усиления (дифференциальное напряжение приблизительно равно 0), а точнее для приравнивания выходного напряжения усилителя к входному.
Задание 9:
Собрать модель тиристорного ключа. Изменяя сопротивление в цепи управления тиристором, добейтесь полного открытия и полного закрытия тиристора. Поясните происходящие процессы на основе показаний приборов.
- Схема тиристорного ключа с полным открытием тиристора
- Схема тиристорного ключа с неполным открытием тиристора
- Схема тиристорного ключа с полным закрытием тиристора
Тиристором называют полупроводниковый управляемый прибор ключевого типа с четырехслойной структурой р-п-р-n, имеющий только два устойчивых электрических состояния — закрытое или открытое (выключенное или включенное). Переход из закрытого состояния в открытое, т.е. включение тиристора, осуществляется по цепи управления с помощью маломощного электрического сигнала управления. Выключенное состояние тиристора характеризуется очень большим значением сопротивления между анодом и катодом, а включенное состояние — очень малым сопротивлением между анодом и катодом. Тиристор в электрических цепях является аналогом бесконтактного выключателя.
Тиристор имеет три внешних вывода: анод А, катод К и управляющий электрод УЭ. Силовой цепью тиристора, по которой проходит выключаемый (коммутируемый) ток, является участок цепи А-К. Цепь управления — это участок УЭ-К. Включение тиристора возможно только при положительном токе управления IУ > 0, проходящем по цепи управления, и положительном напряжении между А и К, то есть ua > 0.
Тиристор как элемент простейшей электрической цепи обладает уникальными свойствами, которые наглядно иллюстрируются его статической вольт-амперной характеристикой (ВАХ), представленной на рисунке. ВАХ показывает поведение тиристорного элемента при различных напряжениях и токах управления.
В данном случае, когда напряжение подано в положительном направлении (как показано на схеме), тиристор включается при определенном значении тока управления. Это означает, что при достижении этого порога тиристор проводит электрический ток. Однако важно отметить, что в третьем квадранте ВАХ (линия OD) представлена часть характеристики, соответствующая отрицательному напряжению. Это означает, что при обратном напряжении, независимо от значения и направления тока управления, тиристор всегда будет выключен. Если обратное напряжение превышает определенное значение, называемое пределом прочности или значением порога (UП), то тиристор может выйти из строя или быть поврежден.
Таким образом, свойства тиристора в электрической цепи определяются его ВАХ и включают в себя чувствительность к напряжению и току управления, а также предельные значения обратного напряжения, при превышении которых элемент может быть поврежден или выключен.
Свежие комментарии