Исследование режимов работы полупроводниковых диодов. Экспериментальное построение ВАХ диода и обратной ветви ВАХ стабилитрона. Исследование принципа работы параметрического стабилизатора напряжения и диодных ограничителей

Выполнение работы:

1.1  . Загружается файл, содержащий схему инвертирующего ОУ ( Рис.1).

Задаются исходные значения сопротивлений: R1 = 10 кОм, R2 = 39 кОм, R3 = 13 кОм.

Рис.1. Схема инвертирующего ОУ.

1.2. Заполняется таблица, в которой отображены параметры трех типов ОУ

1.3. На вход инвертирующего ОУ с функционального генератора подается синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ и частотой 1 кГц.

1.4. На одном графике зарисовываются осциллограммы входного и выходного напряжений:

Рис.2. Осциллограммы входного и выходного напряжений инвертирующего ОУ

Определяется разность фаз между входным и выходным напряжением: Δφ = 179,7°

 

1.5. Определяются расчетный и экспериментальный коэффициенты усиления:

Ку_расчет = -R2/R1 = 39 / 10 = -3,9;

Kу_эксп = Uвых/Uвх = -1∙ (13,79 / 3,535) = -3,9

1.6. Канал А осциллографа подключается к клемме «минус» ОУ и зарисовывается осциллограмма U-(t):

Рис.3. осциллограмма U-(t)

У рассматриваемого ОУ коэффициент усиления - A→∞. Из этого следует, что в формуле Uвых = -A∙U'вх можно пренебречь членом U'вх (U'вх→0). Поэтому напряжение на клемме «минус» в данной схеме можно назвать напряжением эквипотенциального нуля.

1.7. Измеряется постоянная составляющая  выходного напряжения:

U₀ вых эксп = 22, 49 В.

По заданному значению напряжения смещения ( Uсм = 5 В) вычисляется постоянная составляющая  выходного напряжения:

U₀ вых теор = Uсм ∙ Ку_расч = 19, 5 В.

1.8. Подав на вход схемы двухполярное пилообразное напряжение частотой 1 Гц и амплитудой 5 В, строим график зависимости Uвых от Uвх

10

5

Uвых, В

Uвх, В    0

-5

-10

0,2             0,6           0,8              1             1,2                      1,4                   

t, с

Искажение формы выходного сигнала начинается при  |Uвх| = 2,5985 В, т.к. достигается максимальное значение Uвых.

При этом также искажается форма напряжения U-:

 

10

5

Uвых, В

U-, В        0

-5

-10

0,2             0,6           0,8              1             1,2                      1,4                   

t, с

Как видно из графика, до тех пор, пока Uвых не достигнет максимального значения, напряжением U- можно пренебрегать.

1.9. На вход схемы подается синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ. Строится зависимость выходного напряжения от частоты K = F(lgf)

2.1. Загружается файл, содержащий схему неинвертирующего ОУ ( Рис.4).

Задаются исходные значения сопротивлений: R1 = 10 кОм, R2 = 39 кОм

Рис.4. Схема неинвертирующего ОУ.

2.2. На вход неинвертирующего ОУ с функционального генератора подается синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ и частотой 1 кГц.

2.3. На одном графике зарисовываются осциллограммы входного (-) и выходного (-) напряжений:

Рис.5. Осциллограммы входного и выходного напряжений неинвертирующего ОУ

Определяется разность фаз между входным и выходным напряжением: Δφ = -0,283°

2.4. Определяются расчетный и экспериментальный коэффициенты усиления:

Ку_расчет = 1 + (R2/R1) = 1 + (39 / 10) = 4,9

Kу_эксп = Uвых/Uвх = 17,32 / 3,536 = 4,898

2.5. Канал А осциллографа подключается к клемме «минус» ОУ и зарисовывается осциллограмма U-(t):

Т.к. U+ и U- - эквипотенциальные точки, а  U+ = Uвх, то и U- = Uвх

2.6. На вход схемы подается синусоидальное напряжение амплитудой 5 мВ. Строится зависимость выходного напряжения от частоты:

2.7. На вход схемы подается пилообразное напряжение амплитудой 5 В и частотой 1 Гц.

Снимается зависимость Uвых от Uвх:

2.8. Необходимо увеличить коэффициент усиления схемы в 10 раз. Для этого устанавливаем значение R2 = 480 кОм

Коэффициент усиления при этом: Ку эксп = 49

Постоянная составляющая выходного напряжения: U₀ вых эксп