Л-№4_Однополупериодный выпрямитель_

Лабораторная работа №4

«Однополупериодный выпрямитель».

1. Цель работы:

1.1 Изучение схемы и принципа работы однополупериодного выпрямителя.

1.2 Привитие навыков электрических измерений.

2. Литература:

2.1 Вайсбурд Ф.И. «Электронные приборы и усилители».

2.2 Л.В.Ушакова. «Электронная техника».

3. Домашнее задание:

3.1 Используя рекомендуемую литературу и вспомогательный материал для данной лабораторной работы, изучите:

3.1.1 Схему однополупериодного выпрямителя.

3.1.2 Принцип работы однополупериодного выпрямителя.

3.1.3 Назначение схемы однополупериодного выпрямителя.

3.2 Ответьте на контрольные вопросы (см. п.9)

3.2 Подготовьте бланк ответа по лабораторной работе.

4. Оборудование для выполнения работы.

4.1. Персональный компьютер с установленной программой «Multisim»

4.2. Схема исследования однополупериодного выпрямителя.

5. Краткие теоретические сведения.

Выпрямительные устройства относятся к вторичным источникам электропитания, для которых первичным источником являются сети переменного тока.

Выпрямитель (электрического тока) — преобразователь электрической энергии; механическое, электровакуумное, полупроводниковое или другое устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.

Большинство выпрямителей создаёт не постоянные, а пульсирующие однонаправленные напряжение и ток, для сглаживания пульсаций которых применяют фильтры.

Наиболее часто в выпрямителях применяются полупроводниковые диоды. Принцип выпрямления переменного напряжения основан на нелинейной ВАХ полупроводникового диода, у которого сопротивление в прямом и обратном включении p-n-перехода сильно отличаются.

Выпрямители могут быть однополупериодные и двухполупериодные.

Рис. 1 - Схема однофазного однополупериодного выпрямителя и графики, поясняющие принцип ее работы

Поскольку диод обладает свойствами односторонней проводимости, на выходе получается пульсирующее напряжение одной полярности. Для схемы характерны следующие параметры:

Среднее значение выпрямленного напряжения: Действующее значение входного напряжения Среднее значение выпрямленного тока: Коэффициент пульсаций

К достоинствам схемы можно отнести простоту конструкции. Недостатки - большие пульсации, малые значения выпрямленного тока и напряжения, низкий КПД. Применяется такая схема для питания низкоомных нагрузок, некритичных к высоким пульсациям.

Детектирование высокочастотного сигнала

В простейшем случае детектор амплитудно-модулированного сигнала устроен аналогично однополупериодному выпрямителю. Принцип работы основан на предположении, что частота несущей значительно выше частоты модулирующего сигнала, а коэффициент модуляции меньше единицы. В этом случае сигнал на входе устройства выпрямляется и фильтруется с помощью ФНЧ с частотой среза большей, чем максимальная частота модулирующего сигнала.

Простейший диодный АМ детектор

Схема АМ детектора на базе однополупериодного выпрямителя.

Демодулятор амплитудно-модулированного высокочастотного сигнала в простейшем случае представляет собой однополупериодный выпрямитель на одном диоде с выходным фильтром из конденсатора и резистора. Соотношение номиналов ёмкости и сопротивления выбирается так, чтобы оптимально сглаживать полупериоды несущей высокой частоты, При превышении амплитуды полупериодов несущей выше напряжения на конденсаторе ёмкость заряжается, при уменьшении амплитуды полупериодов несущей ниже напряжения на конденсаторе ёмкость разряжается, тем самым огибающая восстанавливает модулирующий (низкочастотный) сигнал. При демодуляции сигнала звуковых частот (20—20000 Гц) как правило, применяется кремниевый или германиевый диод и конденсатор ёмкостью порядка 10—47 нФ.

6. План работы.

1. Изучить схему и принцип работы однополупериодного выпрямителя.

2. Сделать выводы.

2. Можно выполнить дополнительное задание.

В данной схеме, к выходу генератора подключить анализатор спектра, изучить порядок его настройки и использования. По анализатору спектра можно анализировать спектр сигналов в различных диапазонах частот. Генератор позволяет получать следующие сигналы: гармонический (в форме синусоиды); пилообразный и сигнал в форме прямоугольных импульсов. Желательно изучить и зарисовать спектры этих сигналов.

7. Порядок выполнения работы.

7.1 Исходное положение.

Генератор XFC: F = 10 кГц; амплитуда сигнала 10В.

С1 = 50%; R1 = 50%; «Key» разомкнут.

7.2 Включить схему и зарисовать осциллограмму выходного сигнала по каналу «В». (канал «В» - «DC» нажата, канал «А» нажать «0»).

7.3 Включить S1 (Key) (канал «В» - «DC» нажата, канал «А» нажать «DC») зарисовать осциллограмму входного и выходного сигналов на одном рисунке (необходимо использовать карандаши разных цветов, указывать на осях числовые значения координат и строго их соблюдать при выполнении рисунков. Рисунки выполнить на миллиметровой бумаге или на тетрадном листе с особой точностью).

7.4 Изменяя значения C1 и R1, обратить внимание на то как влияют различные значения показаний конденсатора С1 и сопротивления R1 на форму выходного сигнала.

7.5 Установить С1 и R1 по индивидуальному заданию варианта и зарисовать осциллограмму входного и выходного сигналов на одном рисунке.

7.6 Для заданных значений С1 и R1 (по варианту) определить время полной разрядки С1, для этого нужно: изменить частоту генератора так чтобы наклонная выходного сигнала (разрядка конденсатора) коснулась оси абсцисс (необходимо пользоваться шкалой развёртки на осциллографе, изменяя её значения); при помощи визирных линий 1 и 2 на осциллографе зафиксировать промежуток времени начала и конца разрядки С1 (это время будет указано на осциллографе в строке «Т2 – Т1»). Зарисовать данную осциллограмму с входным и выходным сигналами на одном рисунке.

8. Содержание отчета по лабораторной работе.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Наименование и цель работы. .

2. Основное оборудование.

8.3 Схема однополупериодного выпрямителя.

4. План работы.

8.5 Рисунки осциллограмм с числовыми значениями на осях координат.

8.6 Выводы по работе.

9. Контрольные вопросы.

9.1 Нарисовать принципиальную схему однополупериодного выпрямителя.

2. Объяснить принцип работы однополупериодного выпрямителя.

9.3 Как влияют сопротивление нагрузки и сглаживающий фильтр на форму выходного сигнала однополупериодного выпрямителя?

9.4 Область применения схемы однополупериодного выпрямителя.

9.5 Достоинства и недостатки однополупериодного выпрямителя.

Рис.3 Схема исследования однополупериодного выпрямителя

Варианты:

№ п/п	R1 (%%)	C1 (%%)
1	60	35
2	55	40
3	50	45
4	45	60
5	30	55
6	65	45
7	70	30
8	55	40
9	50	35
10	45	50
11	40	55
12	35	50
13	30	60
14	60	30

Конденсатор «С1» отключен

-------------------------------------------------------------------------------------------------------

Конденсатор «С1» включен ( С1—50%, R1—50% )

---------------------------------------------------------------------------------------------------------

Конденсатор «С1» успевает полностью разрядиться ( С1—19%, R1—19% )

6