ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра “Теоретические основы электротехники”
Лабораторная работа № 34
“Исследование периодических процессов в цепях с полупроводниковым диодом”
Проверил:
Выполнил:
Михайлов Ю.А. студент группы эс-605
Осипов В.Н.
Санкт-Петербург
2008
ВВЕДЕНИЕ
Цель работы– изучение особенностей периодических процессов в цепях с нелинейными элементами. В качестве нелинейного элемента использован полупроводниковый диод.
ПРОГРАММА РАБОТЫ
Таблица 1
Характеристика измерительных приборов
Наименование и тип прибора |
Система прибора |
Класс точности |
Заводской номер |
Предел измерений |
Цена деления |
Миллиамперметр |
ЭМ |
0,5 |
81444 |
50 мА |
0,5 мА |
Вольтметр |
ЭМ |
0,5 |
56974 |
15 В |
0,1 В |
Ваттметр |
ФД |
0,5 |
82107 |
150 Вт |
1 Вт |
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
Одним из нелинейных элементов с несимметричной вольтамперной характеристикой (ВАХ) является полупроводниковый диод. На рис. 1 изображена ВАХ кремниевого диода В-200. В практических расчетах реальную характеристику часто заменяют идеализированной, состоящей из прямолинейных отрезков. При этом процессы в цепи, содержащей нелинейный элемент, можно рассчитать методом кусочно-линейной аппроксимации.
Рис. 1
На рис. 2,а изображена характеристика идеализированного диода (ИД), сопротивление которого в проводящем состоянии равно нулю, в непроводящем – бесконечности. На рис. 2,б представлена аппроксимация ВАХ диода при малых напряжениях (1...1,5 В). Согласно такой аппроксимации, ток в проводящем направлении начинает протекать при достижении на диоде положительного напряжения, равного пороговому . Тангенс угла наклона (рис. 2,б) пропорционален сопротивлению диода в прямом направлении (; – дифференциальное сопротивление диода; – масштабный коэффициент).
Рис. 2
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Работа выполняется по схеме на рис. 3.
Рис. 3
Выполнение первого пункта программы производится по схеме рис. 3,а при трех различных значениях сопротивлениях нагрузки. Результаты опыта занесены в таблицу 1.
Таблица 1
Результаты опыта с активной нагрузкой
№ п/п |
Данные наблюдений |
Данные расчета |
||||||
, В |
, А |
, Вт |
, Ом |
, В |
, Вт |
, ВА |
||
1 |
6,7 |
0,03 |
0,15 |
75 |
2,25 |
0,068 |
0,201 |
0,746 |
2 |
6,7 |
0,02 |
0,1 |
167 |
3,34 |
0,067 |
0,134 |
0,746 |
3 |
6,7 |
0,0125 |
0,07 |
270 |
3,375 |
0,042 |
0,084 |
0,796 |
Пример расчета (для 1 опыта):
(Вт);
(ВА);
.
Выполнение второго пункта программы производится при том же входном напряжении для двух пар значений сопротивления и емкости по схеме рис. 1,б. Результаты опыта занесены в таблицу 2.
Таблица 2
Результаты опыта с активно-емкостной нагрузкой
№ п/п |
Данные наблюдений |
Данные расчета |
|||||||||
, В |
, А |
, Вт |
, Ом |
, мкФ |
, с |
, с |
, с |
, ВА |
, с |
||
1 |
6,7 |
0,017 |
0,1 |
276 |
30 |
8,5 |
12 |
--- |
0,114 |
0,878 |
0,499 |
2 |
6,7 |
0,0135 |
0,075 |
276 |
10 |
8,5 |
20 |
1,5 |
0,090 |
0,829 |
0,593 |
Пример расчета (для 1 опыта):
(ВА);
;
(рад);
(с).
Третий пункт программы выполняется по схеме рис. 1,в при одном значении сопротивления нагрузки и двух значениях индуктивности. Результаты опыта занесены в таблицу 3.
Таблица 3
Результаты опыта с активно-индуктивной нагрузкой
№ п/п |
Данные наблюдений |
||||
, В |
, А |
, Ом |
, Гн |
, мс |
|
1 |
6,7 |
20 |
8 |
1,28 |
14,5 |
2 |
6,7 |
28 |
8 |
0,5 |
13 |
На рис. 4 и 5 представлены временные диаграммы для каждого опыта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При работе диода на активную нагрузку получается пульсирующий ток и напряжения. Данный пульсирующий ток можно сгладить, применяя либо емкостную нагрузку, либо индуктивную нагрузку.
При активной нагрузке все процессы происходят мгновенно, а, следовательно, кривые тока и напряжения представляют собой полупериод синусоиды.
При емкостной нагрузке пульсации сглаживаются в результате разряда конденсатора в момент запирания диода.
При индуктивной нагрузке пульсации сглаживаются в результате отдачи энергии, накопленной индуктивностью, в закрытый для диода полупериод.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.