практикум по Электронике и МПТ 2 курс

Как видно из разложения, ток содержит постоянную составляющую I0 2 Im и все четные гармоники входного

напряжения. Из них наибольшую величину имеет вторая гармоника

Коэффициент пульсаций при двухполупериодном выпрямлении и работе выпрямителя на активную нагрузку определяется из выражения

напряжение на нагрузке будут изменяться по тем же законам, что и в случае однополупериодного выпрямления. На рис. 1.12 приведены диаграммы, характеризующие их изменения во времени, а также кривые изменений тока на диодах.

Рис. 1.12. Диаграмма работы при двухполупериодном выпрямлении U0 Uн - постоянная составляющая выпрямленного напряжения

21

Коэффициент пульсаций при емкостной и активной нагрузке можно определить из выражения

3. ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ДЕТАЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

В качестве источника входного переменного сигнала использовать генератор звуковых частот (Г3-36) или ему подобный.

Контроль за формой сигнала в различных точках схемы, и измерение напряжений на компонентах исследуемой схемы следует проводить электронным осциллографом, имеющим закрытый и открытый входы(MOS-620, C1-68, C1-72 и др.).

Для подачи входного сигнала к схеме, и измерения необходимых электрических характеристик используют два коаксиальных кабеля.

Измерение постоянных и переменных напряжений можно проводить и цифровым вольтметром В7-38 или ему подобным.

Используемые в ходе выполнения лабораторной работы детали:

- трансформатор с первичной и вторичными обмотками или одной вторичной обмоткой, имеющей среднюю точку. Коэффициент трансформации порядка (0,5 – 3). Номинальное напряжение первичной обмотки (10 – 15 В), диапазон рабочих частот порядка

10Гц – 10кГц;

-выпрямительный диод общего назначения любого типа и диодный мост (возможно использование вместо диодного моста четырех диодов);

-магазин сопротивлений;

-конденсаторы емкостью 1 мкФ., 0,25 мкФ. (номиналы емкостей могут отличаться);

-низкочастотный дроссель с индуктивностью 0,002 Гн (номинал может отличаться).

-резистор 1 кОм (номинал может отличаться).

22

4. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Во время выполнения лабораторной работы необходимо помнить:

При сборке электрической схемы избегать пересечения

проводов;

Пайку контактов, сборку и разборку, внесение изменений в электрическую схему необходимо производить только при отключенном источнике питания и (или) генераторе сигнала.

Источник электропитания подключается к собранной электрической цепи в последнюю очередь. Собранную цепь можно включать только после проверки и с разрешения преподавателя.

Запрещается оставлять не выключенные приборы и устройства без надзора и допускать к ним посторонних лиц.

После проведения необходимых измерений необходимо отключить исследуемую схему от источника питания и (или) генераторе сигнала.

ВНИМАНИЕ! Для подачи в схему входного сигнала от генератора сигналов и измерения напряжения в точках схемы с помощью осциллографа используются коаксиальные кабели, которые имеют два вывода. Один вывод – информационный, другой «земля». Для определения этих выводов, необходимо настроить осциллограф на I-й или II-й канал и установить луч посередине экрана, подключить измерительный кабель к осциллографу. Взяться пальцами за один из контактов. Если на экране появится размытое изображение – это информационный вывод, если четкая прямая линия – «земля». Эту же операцию повторить и для второго коаксиального кабеля.

23

5. ЗАДАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ И МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

5.1. Определить коэффициент трансформации трансформатора на частотах 20 Гц, 50 Гц, 1 кГц, и 10 кГц.

Для определения коэффициента трансформации трансформатора необходимо по справочнику определить первичную и вторичные обмотки трансформатора. Затем, припаять один из коаксиальных кабелей к первичной обмотке трансформатора и подключить его к генератору сигналов. Установить на генераторе сигналов одну из заданных выше частот и вращая ручку «Амплитуда выходного напряжения» установить на входе трансформатора входное напряжение порядка 4 – 5 В.

Коэффициент трансформации трансформатора определяется на холостом ходу (рис. 1.13).

Рис. 1.13. Схема для измерения коэффициента трансформации

Для измерения необходимых напряжений подключить к осциллографу второй коаксиальный кабель (измерительный кабель), который в дальнейшем будет использоваться для проведения необходимых измерений.

Подключить измерительный кабель осциллографа к первичной обмотке трансформатора U1, получить на экране осциллографа устойчивую картинку синусоиды, и измерить амплитуду входного напряжения трансформатора. Сделать аналогичные действия для измерения напряжения на вторичной обмотке U2 .

Коэффициент трансформации находиться из уравнения

Аналогично выполнить измерения и для других заданных по заданию частот.

24

Целесообразно также провести эти измерения с помощью вольтметра, сравнить и объяснить расхождения в показаниях.

Выбрать рабочую частоту, на которой коэффициент трансформации имеет максимальное значение, и дальнейшую часть работы выполнять на этой частоте.

5.2. Собрать схему однополупериодного выпрямителя, приведенного на рис. 1.14. и подобрать сопротивление нагрузки Rн

таким, чтобы при подключении сопротивления нагрузки в схему, амплитуда выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора менялась бы не более чем на –10% от первоначального значения.

Рис. 1.14. Схема однополупериодного выпрямителя

В качестве сопротивления нагрузки Rн применять магазин

сопротивлений или переменное сопротивление. Для этого необходимо:

подключить измерительный кабель на вторичную обмотку трансформатора, получить на экране осциллографа устойчивую

картинку синусоиды и измерить напряжение на вторичной обмотке на холостом ходу Rн ;

не отключая от вторичной обмотки измерительный кабель, подключить магазин сопротивлений и вращая клеммы начиная с младшего разряда подобрать на нем такое сопротивление, чтобы напряжение на вторичной обмотке трансформатора уменьшилось не более чем на 10% от значения напряжения измеренного при холостом ходе.

Дальнейшую часть работы выполнять с выбранным сопротивлением нагрузки, не изменяя его.

25

5.3. Измерить на диоде VD1 постоянную UVD и переменную

UVD составляющие напряжения. Зарисовать осциллограмму

изменения напряжения на диоде VD1 с указанием числовых значений. Для этого необходимо подключить измерительный кабель параллельно диоду VD1. (Далее по тексту, если написано измерить постоянную и переменную составляющие на каком либо элементе в схеме, то измерительный кабель необходимо подключать

параллельно этому элементу).

5.4. Измерить на сопротивлении нагрузки Rн постоянную U Rн и переменную U Rн составляющие напряжения. Зарисовать

осциллограмму на сопротивлении нагрузки с указанием числовых значений. Рассчитать коэффициент пульсации KП напряжения при активной нагрузке Rн .

Коэффициент пульсации оценивается как отношение

C1 = 1 мкФ и C2 = 0,25 мкФ (указанные номиналы емкостей могут отличаться). Этот пункт и пп. 5.6, 5.7 выполнять сначала для емкости одного номинала, а потом для емкости другого номинала.

5.6. Измерить постоянную UCн i и переменную UCн i

составляющие напряжения на сопротивлении нагрузки.

Осциллограммы с указанием числовых значений зарисовать. Рассчитать коэффициент пульсации напряжения при емкостной нагрузке.

Коэффициент пульсации при емкостной нагрузке будет определяться как

26

значение коэффициента пульсации KПi и целесообразности

использования в схеме (рис. 1.14).

5.8. Подключить к схеме однополупериодного выпрямителя

резистивно-емкостной фильтр низких частот (ФНЧ), как показано на рис. 1.15. К выходу фильтра низких частот следует подключить сопротивление нагрузки Rн выбранное в п. 5.2.

Рис. 1.15. Схема однополупериодного выпрямителя со сглаживающим резистивно-емкостным фильтром

5.9. Измерить постоянную Uвх ф и переменную Uвх ф

составляющие на входе сглаживающего резистивно-емкостного фильтра, и постоянную Uвыхф и переменную Uвых ф

составляющие на выходе сглаживающего резистивно-емкостного фильтра. Зарисовать осциллограмму переменной составляющей на выходе сглаживающего резистивно-емкостного фильтра с указанием числовых значений.

5.10. Рассчитать коэффициент пульсации при включении в схему резистивно-емкостного фильтра низких частот.

Коэффициент пульсации при подключении в схему фильтров будет определятся:

5.11. Рассчитать коэффициент сглаживания для резистивно-

27

емкостного фильтра.

Коэффициент сглаживания КСГ оценивается как отношение

переменной составляющей на входе сглаживающего фильтра к переменной составляющей на его выходе:

или как отношение коэффициента пульсаций на входе

5.12. Подключить к схеме однополупериодного выпрямителя

индуктивно-емкостной фильтр низких частот (ФНЧ), как показано на рис. 1.16. К выходу фильтра низких частот следует подключить сопротивление нагрузки Rн выбранное в п. 5.2.

Рис. 1.16. Схема однополупериодного выпрямителя с индуктивно-емкостным фильтром

5.13. Измерить постоянную Uвх ф и переменную Uвх ф

составляющие на входе сглаживающего индуктивно-емкостного фильтра, и постоянную Uвыхф и переменную Uвых ф

составляющие на выходе сглаживающего индуктивно-

емкостного фильтра. Зарисовать осциллограмму переменной составляющей на выходе сглаживающего индуктивно-емкостного фильтра с указанием числовых значений.

5.14. Рассчитать коэффициент пульсации KП на входе и выходе при включении в схему индуктивно-емкостного фильтра

28

использовании резистивно-емкостного и индуктивно-емкостного фильтров. Сделать вывод о целесообразности использования резистивно-емкостного и индуктивно-емкостного фильтров.

5.17. Собрать мостовую схему двухполупериодного выпрямителя, показанного на рис. 1.17 и подобрать сопротивление нагрузки Rн таким, чтобы при подключении сопротивления нагрузки

к схеме, амплитуда выходного напряжения на вторичной обмотке трансформатора менялась бы не более чем на –10% от первоначального значения.

Рис. 1.17. Схема двухполупериодного выпрямителя

Рекомендации по выбору сопротивления нагрузки Rн

аналогичны, что и для схемы однополупериодного выпрямителя см.

п. 5.2.

5.18. Измерить на сопротивлении нагрузки Rн постоянную U Rн и переменную U Rн составляющие напряжения. Зарисовать осциллограмму на сопротивлении нагрузки Rн , с указанием

числовых значений. Рассчитать коэффициент пульсации по формуле (1.22).

5.19. Подключить параллельно с сопротивлением Rн

конденсатор Cн i (как показано пунктиром на рис. 1.17) емкостью C1= 1 мкФ и C2 = 0,25 мкФ (указанные номиналы емкостей могут

29

отличаться). Этот пункт и пп. 5.20, 5.21 выполнять сначала для емкости одного номинала, а потом для емкости другого номинала.

5.20. Измерить постоянную UCнi и переменную UCнi

составляющие напряжения на сопротивлении нагрузки. Зарисовать осциллограммы с указанием числовых значений зарисовать. Рассчитать коэффициент пульсации при емкостной нагрузке по формуле (1.23).

5.21. Сделать выводы о влияние номинала емкости Cн i на значение коэффициента пульсации KПi и целесообразности

использования в схеме (рис. 1.17).

5.22. Подключить к мостовой схеме двухполупериодного выпрямителя резистивно-емкостной фильтр низких частот

рис. 1.18.

Рис. 1.18. Схема двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим резистивно-емкостным фильтром

К выходу фильтра низких частот (ФНЧ) следует подключить сопротивление нагрузки Rн выбранное в п. 5.17.

5.23. Измерить постоянную Uвх ф и переменную Uвх ф

составляющие на входе сглаживающего резистивно-емкостного фильтра, и постоянную Uвых ф и переменную Uвых ф

составляющие на выходе сглаживающего резистивно-емкостного фильтра. Зарисовать осциллограмму переменной составляющей на выходе сглаживающего резистивно-емкостного фильтра с указанием числовых значений.

5.24. По результатам измерений рассчитать коэффициент пульсации при включении в схему резистивно-емкостного фильтра низких частот по формуле (1.24).

30