Выпрямители. Пассивные однополупериодные выпрямители

Министерство Образования и Науки РФ

НГТУ

Кафедра ССОД

Лабораторная работа по схемотехнике №2

«Выпрямители»

Факультет: АВТ                                                                                  Проверил:

Группа: АИ-42                                                                                Квеглис С.В.

Студенты:

Ахтямова Гуля

Шелех Юля

Новосибирск-2006

Пассивные однополупериодные выпрямители

2.1 Исследовать зависимость выходного напряжения схемы от входного. Сравнить с такой же зависимостью для идеального однополупериодного выпрямителя

Среднее значение выпрямленного напряжения составляет примерно 90% от входного. В случае идеального выпрямителя наблюдается равенство данных значений. Однополупериодный выпрямитель малоэффективен т.к. в нем используется одна половина периода питающего напряжения. При выпрямлении малых сигналов, разница напряжений на входе и выходе принимает существенное значение, это объясняется падением напряжения на диоде. Поэтому данная схема не пригодна для измерений малых сигналов.

2.2 Исследовать зависимость входного сопротивления выпрямителя от входного напряжения

2.3 Исследование поведения схемы во временной области

Напряжение на выходе выпрямителя имеет вид однополярных импульсов, форма которых практически повторяет форму положительной полуволны переменного входного  напряжения. Амплитуда выходного сигнала составляет почти 90% процентов от входного. Напряжение на выходе идеального выпрямителя должно полностью повторяет форму и амплитуду положительной полуволны входного напряжения, а во время отрицательной полуволны амплитуда выходного напряжения должна равняться 0.

2.4 Увеличим частоту входного сигнала в 1000 раз

Данное поведение схемы можно объяснить инертностью диода

3. Схема:

3.1 Исследовать зависимость выходного напряжения схемы от входного.

3.2 Исследовать зависимость входного сопротивления выпрямителя от входного напряжения

3.3 Исследование поведения схемы во временной области

По сравнению с предыдущей схемой, данная схема имеет меньшую погрешность при малых значениях входного сигнала, однако, значительно снижает амплитуду выходного сигнала.

3.4 Увеличим частоту входного сигнала в 1000 раз

вторая схема, также как и первая, пропускает отрицательную полуволну при большой частоте входного сигнала

4.Схема:

4.1 Исследовать зависимость выходного напряжения схемы от входного.

4.2 Исследовать зависимость входного сопротивления выпрямителя от входного напряжения

4.3 Исследование поведения схемы во временной области

4.4 Увеличим частоту входного сигнала в 1000 раз

Из данного графика видно, что данная схема, в отличие от первых двух, может использоваться для выпрямления высокочастотных сигналов.

Простейший двухполупериодный выпрямитель

5.1 Исследовать зависимость выходного напряжения схемы от входного.

Постройте графики входного и выходного сигналов во временной области.

Напряжение на выходе выпрямителя имеет вид двух полуволн, форма которых практически повторяет форму  полуволны переменного входного  напряжения. А амплитуда составляет почти 80% от входной.. У идеального двухполупериодного выпрямителя форма и амплитуда выходного напряжения такая же, как и у положительной полуволны входного напряжения.

5.2 Исследовать зависимость входного сопротивления выпрямителя от входного напряжения

5.3 Увеличим частоту входного сигнала в 1000 раз

С увеличением частоты наблюдается изменение формы кривой из-за высоких пульсаций напряжения на диодах. Происходит постепенное уменьшение амплитуды выпрямленного напряжения.

6.Простейший двухполупериодный преобразователь переменного напряжения в постоянное.

6.1 Построим графики входного и выходного напряжений, а также тока через конденсатор C1 во временной области:

В идеале, на выходе схемы должно присутствовать постоянное напряжение, равное средневыпрямленному

Реально же присутствует переменная составляющая. Наличие в выходном сигнале детектора средневыпрямленного значения переменной составляющей является погрешностью.

Построим графики входного и выходного напряжений, а также тока через конденсатор C1 во временной области при значении конденсатора в 2 раза больше исходного:

Построим графики входного и выходного напряжений, а также тока через конденсатор C1 во временной области при значении конденсатора в 2 раза меньше исходного:

Первоначальный скачек тока на конденсаторе изменился во столько же раз, что и емкость конденсатора.

7.Пиковый детектор

Ток на конденсаторе очень мал и на графике он сливается с нулем

На выходе схемы присутствует постоянное напряжение, что говорит о качестве детектора. Существуют погрешности: ЭДС смещения ОУ, токов утечки ОУ, конечной скорости нарастания выходного сигнала ОУ, тока утечки конденсатора, абсорбции заряда конденсатором, тока утечки диода, конечного быстродействия диода, но они достаточно малы

Пиковый детектор со схемой сброса

Активный амплитудный детектор

8 погрешность равна ∆=е_см/А= ТКе_см * ∆Т/А

ТКе_см=7*10^(-6)         ∆Т=50◦С      А=2

∆=7*10^(-6)*50/2=175 мкВ

Простой активный однополупериодный выпрямитель.

9.1 Исследуем зависимость выходного напряжения схемы от входного

Из графика видно, что прецизионный выпрямитель на ОУ можно считать практически идеальным.

9.2 Исследуйте поведение схемы во временной области

Благодаря диоду  D1 с отрицательными входными сигналами схема работает как инвертор с единичным коэффициентом усиления. Для продолжительных входных сигналов диод D2 ограничивает выходное напряжение ОУ по уровню, который ниже потенциала земли на величину падения напряжения на диоде, и так как диод D1 смещен в обратном направлении, то выходное напряжение равно потенциалу земли. 

Схема R2-D2 необходима, так как выходной сигнал  ОУ не может изменяться бесконечно быстро, в связи с этим восстановление при переходе из режима насыщения в активный режим (выходной сигнал проходит через нуль в направлении снизу вверх) занимает некоторое время, в течение которого состояние выхода являются неправильными.

9.4 Исследование двухполупериодного активного выпрямителя.

Исследуем зависимость выходного напряжения схемы от входного

Исследуйте поведение схемы во временной области

На временной плоскости в области положительных полуволн форма выходного напряжения выпрямителя практически повторяет форму входного напряжения. В области отрицательных полуволн наблюдается инверсия выходного напряжения от входного. Таким образом, данный выпрямитель можно считать практически идеальным. 

Достоинством рассмотренной схемы является равное входное сопротивление для разных полярностей входного сигнала и отсутствие синфазного напряжения на входах усилителей. Недостаток – необходимость согласовывать большее число резисторов.