Описание лабораторной установки
Работа выполняется на стендах, описание которых приведено в работах №№ 1. и 2.
4. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ (ВЫПОЛНЯЕТСЯ ПРИ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКЕ).
4.1. Выписать из справочника параметры применяемых в работе диодов и стабилитронов.
4.2. Для параметров схемы диодного выпрямителя вычислить импульсный максимальный ток диода и оценить пригодность диода сравнением с выписанными справочными данными.
4.3. 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
|
4.1. По указанным в задании параметрам схем одностороннего и двухсторонних ограничителей напряжений рассчитать максимально допустимое входное напряжение, используя справочные данные диодов и стабилитронов.
5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
5.1. Собрать схему рис.9. Установить на выходе генератора G напряжение UГm=3- 4В;ƒГ =1000Гц. Подключить оба входа осциллографа к выходу генератора и отрегулировать оба канала (установить одинаковую чувствительность). Переключить второй канал осциллографа на выход.
|
|
|
5.2. Зарисовать осциллограммы UГ и UН, отметить на графиках амплитуды напряжений. Измерьте с помощью осциллографа амплитуду импульса напряжения Uнm ,пользуясь методикой ,описанной в п.6.2.
5.3.Подключить параллельно нагрузке RН фильтрующую емкость 
мкФ. Добавить в схему резистор R1=22 Ом для измерения тока (рис.10). Напряжение тока оставить прежним .
5.4. 
Зарисовать осциллограммы UГ ,UН, iН (ток iН находить по падению напряжения на R1: 
). Измерить с помощью осциллографа и записать амплитуду выпрямленного тока IНm.=Uнm/(Rн+R1) Методика измерения описана в п.6.2.
5.5 Собрать схему рис.11 и снять обратную ветвь вольт – амперной характеристики стабилитрона. Результаты измерений занести в таблицу 2. Диапазон изменения входного напряжения ограничивается максимально допустимым обратным током стабилитрона.
5.6. Собрать схему рис.12 и снять прямую ветвь ВАХ стабилитрона. Результаты вносятся в таблицу 3. Значения прямого тока изменяются в пределах от 0 до15…20мА.
Таблица 2
| UВХ,,В | ||||||||||||
| IСТ,m А | ||||||||||||
| UСТ, В |
Таблица 3
|
|
|
| UПР,В | ||||||||||||
| IПР,m А |
5.7. Собрать схему стабилизатора напряжения рис.13 и снять передаточную характеристику стабилизатора Uвых =ƒ(Uвх) при Rн= 4,7 кОм. Результаты внести в таблицу 4.
Таблица 4
| UВХ,В | ||||||||||||
| Uвых,В |
5.8. Собрать схему одностороннего ограничителя рис.14. Установить значение E2 = 2 В и снять передаточную характеристику ограничителя при изменениях UВХ от 0 до +10 В. Данные занести в таблицу 5.
Таблица 5
| UВХ,В | ||||||||||||
| Uвых,В |
|
|
|
5.9. Подключить ко входу (вместо E1) генератор синусоидальных сигналов и установить на нем напряжение 5 В и частоту1000 Гц. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения. Повторить эту же операцию при E2 = 0.
5.10. 
Собрать схему двустороннего ограничителя на диодах рис.15. Снять передаточную характеристику, изменяя входное напряжение в пределах +5 В. Данные занести в таблицу, аналогичную таблице 5. Подключить ко входу генератор синусоидальных сигналов и зарисовать осциллограммы выходного напряжения при UВХm =0,3 В; 1В; 2В. Частота сигнала 1000Гц.
5.11. Собрать схему двустороннего ограничителя на стабилитронах КС 133 А. (рис.16). Подать на вход напряжение генератора синусоидальных сигналов частотой 1000 Гц. Один вход осциллографа подключить к выходу генератора, а второй вход – к выходным зажимам ограничителя. Плавно изменяя амплитуду входного сигнала от 0,5 В до 5 В, следить за изменением формы выходного сигнала. Отметить и записать амплитуду входного сигнала, при которой
начинается ограничение амплитуды выходного напряжения. Сравнить это значение с параметрами стабилитрона. Зарисовать осциллограммы выходного напряжения при амплитудах входного сигнала UВХm = 2 В; 5В.
|
|
|
6. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗМЕРЕНИЙ
6.1. Осциллограммы напряжений зарисовывать на бумаге в клетку или миллиметровой бумаге, сопоставляя координатную сетку осциллографа сетке на бумаге.
6.2. Измерение амплитуды выпрямленного напряжения с помощью осциллографа выполняется после его предварительной калибровки. Для калибровки подберите переключателем чувствительности осциллографа удобный для наблюдения и отсчета размер исследуемого сигналаUн.Не изменяя чувствительности подайте вместо исследуемого сигнала синусоидальный сигнал с генератора и изменением его величины добейтесь такого же размера полуволны синусоиды ,как и у исследуемого сигнала. Измерьте вольтметром в режиме измерения параметров переменного тока напряжение на выходе генератора. Учитывая, что приборы показывают действующее значение напряжения, рассчитайте его амплитудное значение. Полученная величина и будет амплитудным значением напряжения наRн. Uнm. При измеренииUнm в п.5.4. сначала отключите вход осциллографа, на который подано напряжение Uн.Горизонтальную линию луча совместите с горизонтальной осью координатной сетки осциллографа. Подайте на вход напряжениеUн и, не трогая больше ручку перемещения по вертикальной оси, отметьте положение максимума кривой напряжения. Она и будет соответствовать значению Uнm,которое определите выше описанным способом.
6.3.Обратную и прямую ветви ВАХ стабилитрона удобнее снимать установив сначала входное напряжение, соответствующее максимальному обратному или прямому току . Затем, понижая напряжение снять зависимость тока от входного напряжения .Количество точек должно быть достаточным для построения всех характерных участков ВАХ.
6.4. По осциллограммам п.5.2. и 5.4. определить графически среднее значение выпрямленного напряженияUн.ср./Uнm для каждого пункта . Для определения среднего значения Uн.ср. по осциллограмме следует сначала вычислить площадь одного импульса напряжения и построить прямоугольник такой же площади с основанием, равным одному периоду по оси времени. Высота этого прямоугольника и будет значениемUн.ср., отсчитанным по оси напряжения.
6.5. По графику обратной ветви ВАХ определить значение напряжения пробоя UПР, соответствующего обратному току 
мкА, и напряжение стабилизации 
, соответствующее номинальному току стабилизации 
, выписанному из справочника. Сравнить полученное значение 
с приведенным в справочнике. При 
вычислить дифференциальное сопротивление стабилитрона 
.
6.6. Используя график ВАХ стабилитрона построить передаточную характеристику 
стабилизатора напряжения (рис.13) при RН = и рассчитать величину абсолютного коэффициента стабилизации 
в точке 
.
6.7По передаточной характеристике стабилизатора при RН = 4,7 кОм (п.5.7) определить значение абсолютного коэффициента стабилизации при . Сравнить значения 
, полученные в п.п. 6.6. и 6.7. и объяснить причину их отличия.
6.9. По формуле (2.12) вычислить коэффициент стабилизации по входному напряжению 
для RН = и RН = 4,7 кОм. Сравнить полученные значения.
6.9. Проанализировать и объяснить результаты, полученные при исследовании ограничителей напряжения. По данным, полученным в п.п. 5.8 и 5.10, предварительно построить графики зависимостей .
7. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
7.1. Справочные данные используемых диодов и стабилитронов.
7.2. Результаты расчетов по п.п. 4.2. – 4.4.
7.3. Таблицы экспериментальных данных и графики.
7.4. Осциллограммы напряжений и токов.
7.5. Анализ полученных результатов.
7.6. Выводы по работе.
1. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Объясните физическую природу односторонней проводимости полупроводникового диода.
2. Перечислите и объясните физическую суть различных видов пробоя p – n перехода.
3. Какие из перечисленных видов пробоя используются в стабилитронах?
4. Как зависит напряжение пробоя от температуры для различных видов пробоя?
5. Как влияет степень легирования базы диода на напряжение стабилизации?
6. Какие полупроводниковые материалы используются в стабилитронах и почему?
7. Перечислите и объясните основные параметры стабилитрона?
8. Какие параметры используются для оценки качества стабилизатора?
9. Поясните принцип работы параметрического стабилизатора напряжения . Нарисуйте его схему.
10. Как определяется величина балластного сопротивления 
?
11. Какие элементы могут выполнять роль фильтров в выпрямителях напряжения?
12. Объясните фильтрующую роль конденсатора в схеме выпрямителя.
13. Поясните принцип работы одностороннего ограничителя напряжения.
14. Как работает двусторонний ограничитель на диодах? Как можно изменять уровень ограничения?
15. Объясните принцип работы двустороннего ограничителя напряжения на стабилитронах. Как можно изменять уровень ограничения в нем?
9. ЛИТЕРАТУРА
1. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы. – СПб.: Издательство “Лань”, 2001. – 480 с.
2. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. . – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.
3. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники – М.: Радио и связь, 1990. – 512 с.
4. Бонч - Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. – М.: Наука, 1990. – 688 с.
5. Справочник по полупроводниковым приборам и их аналогам / Под ред. Пыжевского. – Издательство АО “Роби ”, 1992. –320 с.
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 244; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!