Тиристорные импульсные устройства (Исследование автоколебательного режима мультивибратора, однотактного релаксатора, мультивибратора как делителя частоты)

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

Кафедра Радиофизики

Отчет о лабораторной работе №8

Тиристорные импульсные устройства

Выполнили: студенты группы 2091/3

Семенов  Е. А.

Каспарович  А. А.

Преподаватель: Лиокумович Л.Б.

Санкт-Петербург 2005г.

Пункт №1Исследование автоколебательного режима мультивибратора.

Для проведения эксперимента была собрана схема согласно Рисунку1.

 

Ее параметры:

R=100 кОм

r=1 кОм

C=10 нФ

                                      Рисунок1.

Наблюдая осциллограммы напряжения на тиристоре,  мы установили интервал E_пит, соответствующий режиму автоколебаний:  E_min=35.3 B, E_срыва=58 В. Значение E_пит=46 В было выбрано в качестве рабочей точки.

Далее нами был реализован режим автоколебаний мультивибратора. В результате него мы получили осциллограммы напряжения на конденсаторе и тока через динистор. (Осциллограммы прилагаются). С их помощью были сосчитаны следующие величины:

τ_{длительности}  =0,2мс/см*0,4см=8е-5 с.

τ_паузы=0,2мс/см*3,5см=0,7е-3.

Соответственно, период T₀=7.8e-4

Измеренное значение частоты следования импульсов (по частотомеру) υ=1,4 кГц.

Полученное на основании осциллограмм значение υ_эксп=1280 Гц. Что вполне соответствует измеренному по частотомеру значению частоты следования.

Продолжая эксперимент, мы перевели осциллограф в режим X-Y, в результате чего получили на экране изображение восходящих ветвей ВАХ  динистора с последовательно включенным резистором r=1 кОм. (Осциллограмма прилагается).

В результате ее анализа были получены следующие данные:

U₂=0.8см*2В/см=1,6 В

U₁=8,5см*2В/см=17 В

ri₂=0,5см*2В/см=1 В

ri₁=0,3см*2В/см=0,6 В

ri^’₁ =8,7см*2В/см=17,4 В

Учитывая, что значение r=1 кОм, известны значения

i₁=0,6 мА

i^’₁=17,4 мА

i₂= 1 мА.

Исходя из полученных данных можно оценить величины τ_{импульса} и τ_паузы.

τ_и=rCln(U₁/U₂)=2.3e-5;

τ_паузы=RCln((E-U₂)/(E-U₁))=4.3e-4;

Соответственно, T₀=4.7e-4.

В результате анализа ВАХ динистора нами было получено значение дифференциального сопротивления для точек верхней восходящей ветви. Так как эта ветвь практически линейна, то для всех точек это значение с точностью до погрешности одинаково и равно  r_д=960 Ом.

Далее в ходе эксперимента была изменена рабочая схема—был заменен конденсатор

на C=100мкФ.Различная скорость движения точки на разных участках ВАХ может быть описана только исходя из визуальных наблюдений.

В начале происходил резкий скачок, затем относительно медленное движение в сторону нуля, а потом быстрое, но все же заметное глазу движение в нижней части ВАХ.(Точка движется против часовой стрелки)

Измеренный период следования импульсов составляет 4,7 секунды

Пункт№2 Исследование однотактного релаксатора

Для изменения схемы работы устройства мы изменили положение конденсатора на плате.(C=100мкФ). Далее на него было подано напряжение U₀=12 В. Наблюдая за ВАХ на экране осциллографа и изменяя амплитуду внешних импульсов, мы определили условия запуска релаксатора—положительная полярность внешних импульсов и их амплитуда U=4,5 B.

Эта величина хорошо соотносится со значением U₁-U₀=17-12=5 (В).

Пункт№3  Исследование мультивибратора как делителя частоты.

Для выполнения данного пункта эксперимента нами были выбраны следующие значения: С=10нФ, U₀=10 В, амплитуда запускающих импульсов 4 В и длительность 4 мкс. Нами были определены области значений частоты следования f внешних импульсов, при которых в релаксаторе реализуются режимы деления частоты с кратностями 2, 3, 4 и периодический запуск с отношением частот 1:1. (Осциллограмма напряжения U для кратности деления равной трём прилагается.)

деление частоты	1:1	1:1	1:3	1:4
диапазон частоты (кГц)	1-1,15	1,15-2,02	2,02-2,7	2,7-4

Далее, для того чтобы добиться синхронизации автоколебаний импульсами внешнего генератора при отношениях частоты f к частоте мультивибратора 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, устанавливаем напряжение питания Е=Е_ср=46 В, амплитуду внешних импульсов 4,5 В и длительность  4 мкс. Нами были определены  значения частоты следования f, соответствующие границам областей синхронизации:

деление частоты	1:1	2:1	3:1	4:1
диапозон частоты (кГц)	<3,4	3,4-6,8	6,8-10	измерить не удалось

 Пункт№4 Исследование триггера. 

Для выполнения данного пункта эксперимента нам потребовалось: перевести осциллограф  в режим X-Y, установить r=10 кОм. Напряжение, соответствующее триггерному режиму определялось экспериментально. При С=100 мкФ U=15 В, при С=10 нФ U=13,4 В. Напряжения, соответствующие положениям равновесия триггера определены и отмечены на осциллограмме полученной при выполнении 1-го пункта.

Вывод:В ходе работы нами были исследованы тиристорные импульсные устройства, работа которых основана на использовании динистора. Именно то обстоятельство, что динистор относится к числу приборов с отрицательным сопротивлением, дает возможность  подобрать соответствующие параметры  напряжения питания и пассивных элементов и реализовать в установке автоколебательный и ждущий мультивибраторы.

Результаты, полученные при анализе работы автоколебательного режима, в целом совпадают с теоретически предсказанными (о чём сказано непосредственно в Пункт №1), хотя и имеются отклонения, а именно:  значение периода следования импульсов, определённое нами по осциллограмме,  отличается от расчетного значения в 2 раза. Это объясняется тем, что использованные  формулы имеют оценочный характер, величины необходимые для расчёта определялись по осциллограммам, а так же на экране осциллографа  не удалось точно определить τ_{импульса} и τ_паузы.

Так же следует отметить, что нам не удалось определить области значений частоты следования f внешних импульсов при отношениях частоты f к частоте мультивибратора в отношении 4:1, при исследовании мультивибратора как делителя частоты.