Двусторонние ограничители напряжения

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

Задача: получить и исследовать передаточные характеристики цепей рис. 2.2,а и б и временные диаграммы напряжений при гармоническом воздействии .

Описание исследуемых цепей и их свойств.

           В ограничителях напряжения, как и в параметрических стабилизаторах, используется свойство слабой зависимости напряжения от тока на диффузионном участке и участке электрического пробоя ВАХ выпрямительных диодов и стабилитронов.

           Чтобы получить симметричное (двустороннее) ограничение, т.е. ограничение положительной и отрицательной полуволн гармонического напряжения на одинаковом уровне, используются два однотипных нелинейных элемента, соединенных либо параллельно (в случае выпрямительных диодов – рис. 2.2,а), либо последовательно (в случае стабилитронов – рис. 2.2,б). Вольт-амперная характеристика объединенной пары нелинейных элементов (рис. 2.2,в) получается путем суммирования ВАХ элементов, составляющих пару. Поскольку в парах элементы включены встречно, суммируется правая ветвь ВАХ элемента D1 (расположенная в 1-м квадранте) с левой ветвью ВАХ элемента D2 (расположенной в 3-м квадранте), тем самым образуя правую ветвь объединенной ВАХ. Левая ветвь объединенной ВАХ формируется аналогично – суммируются левая ветвь D1 и правая ветвь D2 (на рис. 2.1,г приведен график ВАХ при обратном включении стабилитрона).

           Так как при параллельном соединении элементов суммируются токи (в схеме рис. 2.2,а), а при последовательном (в схеме рис. 2.2,а) – напряжения, то напряжения ограничения определятся из выражений в схеме рис. 2.2,а и в схеме рис. 2.2,б.

Рис. 2.2. Ограничители напряжения: а, б – схемы; в – ВАХ объединенной пары

нелинейных элементов; г – передаточная характеристика; д – временные диаграммы

           Передаточная характеристика – это зависимость постоянного напряжении на выходных зажимах цепи (Вых) от величины постоянного напряжения задающего источника. Как видно из рис. 2.2,г, при изменении напряжения от до напряжение изменяется пропорционально, поскольку нелинейные элементы закрыты, а вне этого интервала напряжение почти не изменяется, поскольку приращение тока , вызванное приращением , не сопровождается пропорциональным изменением напряжения , что следует из формы графика ВАХ на рис. 2.2,в.

           Временные диаграммы, приведенные на рис. 2.2,д, характеризуют работу ограничителя напряжения при синусоидальной форме задающего воздействия . Как видно из рис. 2.2,д, на интервале график повторяет график , а вне этого интервала напряжение почти не зависит от величины напряжения .

           Процедура исследования.

           Передаточная характеристика. Подключить к исследуемой схеме (рис. 2.2,а, б) источник постоянного напряжения V1 (соединить узлы 2 и 4). Выбрать режим анализа (Simulate/Analyses/) DC Sweep и задать следующие параметры анализа (Analysis Parameters):

Source 1

Source VV1

Start value       -5     V

Stop value    5 V

Increment      0.05 V,

а также номер выходного узла – Output $1.

           При исследовании схемы рис. 2.2,б начальное и конечное значения напряжения из диапазона анализа (Start value и Stop value) задать равными соответственно и (значение указано в коде маркировки стабилитрона: -B3V3 – В; -B3V6 – В и т.д.).

           Запустить процесс анализа, щелкнув мышью на кнопке Simulate. На поле графика передаточной характеристики ввести координатную сетку (View/ Show/Hide Grid) и курсоры (View/Show/Hide Cursors). Перемещая один из курсоров, считать (в выбранных точках) из таблицы DC transfer characteristic координаты графика. Число точек должно быть достаточным, чтобы можно было по этим данным воспроизвести передаточную характеристику. Среди выбранных точек обязательно должны быть точки перегиба, ординаты которых ( и ) внести в табл. 2.2.

                                                                                                                    Таблица 2.2

Схема , В , В , В , В , В , В

рис. 2.2,а

рис. 2.2,б

           Временные диаграммы. Вернуться к исходной схеме рис. 2.2,а, б и подключить источник V2 переменного напряжения (соединить узлы 3 и 4). Установить амплитуду задающего напряжения и частоту кГц.

           Открыть панель двухканального осциллографа XSC1 и включить питание схемы. Путем выбора длительности развертки (Timebase/Scale) и масштаба шкал (Scale) напряжений каналов A и B получить удобный вид осциллограмм, после чего выключить питание схемы (масштабы шкал напряжений каналов A и Bдолжны быть одинаковыми).

           Для детального рассмотрения временных диаграмм использовать графопостроитель Grapher (View/Grapher). На графике щелкнуть правой кнопкой мыши и выбрать опцию Trace Properties. Установить желаемый диапазон наблюдения (Bottom Axis/Range: Min, Max) и соответствующие масштабы по левой и правой осям напряжений (одинаковые). Ввести курсоры графопостроителя и с их помощью измерить максимальные и минимальные значения напряжений и . Выбор для исследования того или иного графика осуществляется за счет щелчка правой кнопки мыши на соответствующем графике. Данные , , , внести в табл. 2.2. Значения и сопоставить со значениями и и сделать вывод.

Выпрямители напряжения

           Задача: исследовать временные диаграммы электрической цепи, включающей в себя, кроме нелинейных резистивных элементов, реактивные элементы, способные запасать энергию электрического либо магнитного поля.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 447; Мы поможем в написании вашей работы!
Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!

Схема	, В	, В	, В	, В	, В	, В
рис. 2.2,а
рис. 2.2,б