электротехника и электроника

тока I0 подобные потери напряжения увеличиваются, а напряжение на нагрузке U0 уменьшается. Зависимость U0 = f (I0) называют внешней характеристикой выпрямителя (рис. 13.10). Чем меньше изменяется напряжение на нагрузке U0 при изменении тока I0, тем выше качество выпрямителя.

13.10. Внешняя характеристика выпрямителя

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1.По конспекту лекций изучите устройство и принцип действия выпрямителей на полупроводниковых диодах.

2.Ознакомьтесь с экспериментальной установкой (рис. 13.11) для исследования различных выпрямительных схем, а также необходимыми для выполнения работы измерительными приборами и оборудованием. Запишите технические данные всех приборов, используемых в работе, в табл. 13.1.

3. Подготовьте установку к проведению исследований (под руководством преподавателя):

а) подключите амперметр для измерения выпрямленного тока нагрузки;

б) подключите цифровой вольтметр для измерения выпрямленного напряжения на нагрузке;

в) подключите осциллограф OMC-26 для наблюдения и регистрации формы выпрямленного напряжения на нагрузке;

139

г) подключите источник регулируемого переменного напряжения, с помощью которого установите напряжение на входе

поддерживайте его неизменным.

Рис. 13.11. Схема лабораторной установки

4. Исследуйте выпрямитель, собранный по однополупериодной схеме (рис. 13.12) при работе без сглаживающих фильтров. При этом

Рис. 13.12 Однополупериодная схема выпрямления

При выполнении исследований начальный вертикальный размер осциллограммы должен быть равен 30 - 40 мм. Осциллограмма

140

зарисовывается в принятом масштабе на миллиметровой бумаге, а показания всех измерительных приборов заносятся в табл. 13.2.

Таблица 13.2

Результаты исследований

В табл. 13.2: U1 - напряжение питающей сети, U2 - половина действующего значения напряжения на вторичной обмотке согласующего трансформатора; UH, IH - измеренные выпрямленные значения напряжения и тока нагрузки; g - коэффициент пульсаций напряжения и тока нагрузки

5.Проведите исследования, аналогичные п. 4, снимая осциллограмму с экрана осциллографа и записывая показания всех измерительных приборов в табл. 13.2 при включении в схему выпрямителя:

- индуктивного (дроссельного) сглаживающего фильтра; - емкостного сглаживающего фильтра (дроссель закорочен); - индуктивно-емкостного (L - С типа) П-образного

сглаживающего фильтра;

- индуктивно-емкостного (L-С типа) П-образного сглаживающего фильтра. Осциллограммы всех опытов должны быть зарисованы в принятом в п. 4 масштабе при неизменной частоте генератора развертки осциллографа.

6.Исследуйте двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом трансформатора (рис. 13.13). Для этого в схеме (рис. 13.11)

выключатель B2 необходимо замкнуть и провести те же измерения, что и при однополупериодном выпрямлении. Показания всех измерительных приборов занести в табл. 13.2.

141

- гармонический ряд для кривых, получаемых в процессе двухполупериодного выпрямления

б) для этих же схем по измеренному при помощи осциллографа амплитудному значению напряжения на вторичной обмотке U2m определить максимальное значение обратного напряжения на диодах Uобр max, которое в случае однополупериодного выпрямления равно U2m, в случае двухлолупериодной схемы с нулевым выводом трансформатора 2U2m, а в мостовой схеме U2m /2.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.Каков принцип работы полупроводникового диода?

2.Поясните назначение выпрямительных устройств.

3.Укажите, какие требования предъявляются к диодам, используемым в выпрямителях.

4.Поясните принцип действия одно- и двухполупериодных схем выпрямления.

5.Назовите основные виды сглаживающих фильтров. В каких случаях целесообразно использовать индуктивные, а в каких - емкостные или их сочетания?

6.Поясните назначение согласующего трансформатора в выпрямительных схемах.

143

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14

Исследование работы однокаскадного усилителя напряжения

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1.Изучить устройство и принцип действия однокаскадного усилителя напряжения;

2.Исследовать работу однокаскадного усилителя напряжения и влияние элементов усилительного каскада, выполненного на транзисторе с общим эмиттером, на его амплитудно-частотную характеристику;

3.Определить коэффициент усиления по напряжению.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К РАБОТЕ

В зависимости от назначения различают усилители постоянного тока для усиления постоянных или медленно изменяющихся во времени сигналов и усилители с емкостными связями для усиления быстро изменяющихся во времени сигналов.

Различные усилительные устройства применяются для преимущественного усиления тех или иных параметров сигналов. По этому признаку они делятся на усилители напряжений и усилители мощности.

Для усиления сигналов используются свойства как биполярных, так и полевых транзисторов, при помощи которых можно создавать однокаскадные и многокаскадные усилительные устройства. В данной работе рассматриваются усилители на биполярных транзисторах.

Для усиления сигналов применяются три схемы включения биполярных транзисторов в активном режиме работы: с общей базой

(ОБ) (рис. 14.1, а) с общим эмиттером (ОЭ) (рис. 14.1, б) с общим коллектором (ОК) (рис. 14.1, в). Название схемы включения транзистора совпадает с названием вывода, общего для входной и выходной цепей. Практически наиболее часто применяются усилители, в которых транзистор включается по схеме с общим эмиттером (рис. 14.1, б).

Рассмотрим основные процессы в транзисторе, включенном по схеме с ОЭ. Для этого сравним их с уже рассмотренными процессами

144

в транзисторе, включенном по схеме с ОБ. В обоих случаях напряжение Uбэ=—Uэб <0 используется в качестве сигнала управления током коллектора, который мало зависит от напряжения Uкб < 0. По второму закону Кирхгофа Uкб = Uкэ — Uбэ. Поэтому ток коллектора

Следовательно, зависимости Iк=f(Iэ)Uкб=const (рис. 14.1, б) в транзисторе, включенном по схеме с ОБ, и зависимости Iк=f(Iэ)Uкэ=const в транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, практически совпадают, т. е. статический режим транзистора в обоих случаях одинаковый.

Рис. 14.1. Схемы подключения однокаскадных усилителей

145

На коллекторных характеристиках можно отметить два участка. При увеличении напряжения (-Uкэ) от нулевого значения ток коллектора сначала быстро увеличивается, а затем остается практически постоянным. При отсутствии сигнала управления Uбэ = 0, т. е. коротком замыкании между выводами базы и эмиттера, токи коллектора и базы практически одинаковы(Iк≈-Iб) и равны обратному току через переход коллектор - база. Этот ток при номинальном напряжении Uкэ ном обозначается Iк0 и служит параметром транзистора. С помощью семейства коллекторных характеристик, точнее, участков характеристик, практически параллельных оси абсцисс, легко определить дифференциальный коэффициент передачи тока базы как отношение β = ∆Iк / ∆Iб при Uкэ = const, который используется при расчете усилителей.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1.По конспекту лекций и данным методическим указаниям изучите устройство и принцип действия усилителя.

2.Ознакомьтесь со стендом ЭВЧ для снятия статических характеристик транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером. Подберите измерительные приборы, изучите инструкцию по технике безопасности в электролабораториях, о порядке безопасной работы с осциллографом OMC-26, универсальным цифровым вольтметром и звуковым генератором ГЗ-102; запишите

3. Снимите входную статическую характеристику транзистора

Iб(Uб) при Uк,э=const;

а) соберите схему (рис. 14.1) и подведите к ней напряжение U = 12 В от стабилизированного источника постоянного напряжения;

146

4. Снимите выходную статическую характеристику транзистора

Iк(Uк) при Iб=const:

а) с помощью потенциометра в цепи базы транзистора RP2 установите минимальный ток базы (например, Iб=20 мкА);

б) изменяя напряжение коллектора Uк потенциометром RP4 в цепи коллектора от нулевого значения до 15 В, измерьте ток коллектора Iк при пяти значениях Uк и Iб=const;

в) повторите аналогичные измерения при трех других указанных преподавателем значениях Iб. Данные запищите в табл. 14.3.

Таблица 14.3 Результаты измерений для построения выходных характеристик

5. Ознакомьтесь со схемой однокаскадного усилителя напряжения (рис. 14.2) и проведите исследование влияния параметров элементов усилительного каскада, выполненного на транзисторе по схеме с общим эмиттером, на его амплитудно-частотную характеристику K(f).

К исследуемому усилителю необходимо подключить все указанные на схеме приборы.

5.1. Источник входного сигнала – звуковой генератор типа ГЗ – II2/I с усилителем. Перед его включением органы управления должны быть установлены в следующие положения:

- зажим соединить с зануленным зажимом питающей сети;

-ручка регулировки выходного напряжения – в среднее положение;

-тумблер dB - положение 0.

148