- •Радиоэлектроника
- •Печатается по рекомендации Методического совета и по решению Редакционно-издательского совета гоу впо «Хакасский государственный университет им. Н. Ф. Катанова»
- •Предисловие
- •Лабораторная работа 1 Исследование выпрямительных схем и сглаживающих фильтров
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 2 Исследование электронных ламп
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 3 Исследование биполярного транзистора
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 4 Исследование двухкаскадного усилителя
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 5 Исследование усилителя напряжения на биполярном транзисторе
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 6 Исследование избирательного усилителя
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 7 Изучение нелинейных процессов. Детектирование
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 8 Изучение нелинейных процессов. Амплитудная модуляция, преобразование и умножение частоты
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Лабораторная работа 9 Исследование супергетеродинного приемника
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Содержание отчета
- •Рекомендательный библиографический список
- •Приложения
- •Приборы, используемые в лабораторном практикуме Генератор г3-33
- •Работа с генератором
- •Генератор г3-102
- •Работа с генератором
- •Генератор г4-18
- •Работа с генератором в режиме непрерывной генерации
- •Работа с генератором в режиме внутренней амплитудной модуляции
- •Работа с генератором в режиме внешней амплитудной модуляции
- •Осциллограф с1-65
- •Работа с осциллографом
- •Вольтметр в7-16
- •Вольтметр в7-35
- •Методика определения h-параметров биполярного транзистора
- •Условные графические обозначения на электронных схемах*
- •Оглавление
- •Радиоэлектроника
- •Радиоэлектроника
Лабораторная работа 1 Исследование выпрямительных схем и сглаживающих фильтров
Цели работы:
1. Исследование двухполупериодного выпрямителя.
2. Исследование мостовой схемы полупроводникового выпрямителя.
3. Изучение сглаживающих фильтров LC- и RC-типов.
Оборудование:
1. Лабораторный макет.
2. Осциллограф CI-65А.
3. Цифровой вольтметр В7-16А.
Рекомендательный библиографический список: [1], Гл.3: §§ 3.1, 3.2; Гл.16: §§ 16.1, 16.2; [2], Гл.13: §§ 13.1, 13.2, 13.4,-13.5; Гл.10: §§ 10.3, 10.9.
Выпрямителем называется устройство, преобразующее напряжение промышленной частоты в постоянное напряжение. Основными узлами выпрямителя являются: трансформатор, электрический вентиль исглаживающий фильтр. Трансформатор служит для преобразования стандартного напряжения сети в переменное напряжение такой величины, которая соответствует заданному выпрямленному напряжению. С помощью вентилей происходит преобразование переменного напряжения в постоянное пульсирующее напряжение. Сглаживающие фильтры служат для уменьшения амплитуды переменной составляющей выходного напряжения выпрямителя – для сглаживания пульсаций. Выпрямитель характеризуется такими основными параметрами, как постоянная составляющая (среднее значение) выпрямленного напряжения U0 или тока I0 и коэффициент пульсаций Кп. Кроме того, важными показателями, характеризующими работу выпрямителя, являются его выходное сопротивление и нагрузочная характеристика – зависимость постоянной составляющей выходного напряжения от постоянной составляющей тока нагрузки U0=f(I0). Коэффициентом пульсаций Кп называется отношение амплитуды максимальной переменной составляющей выходного напряжения к среднему значению выпрямленного напряжения Кп= Um/U0. Чем меньше Кп, тем ближе форма кривой выпрямленного напряжения к прямой линии.
Простейшей схемой выпрямителя является однополупериодная схема (рис. 1.1). В этой схеме вентиль открыт в течение половины периода, когда на его аноде имеется положительный относительно катода потенциал. В течение другой половины периода вентиль закрыт и напряжение на выходе выпрямителя равно нулю. В качестве вентилей могут использоваться либо полупроводниковые, либо вакуумные диоды.
Недостатком однополупериодных выпрямителей является высокий коэффициент пульсации Кп=1,57, ограничивающий их применение. Они используются, как правило, лишь в маломощных выпрямителях (ток нагрузки до 10 мА).
Более распространена двухполупериодная схема. Для такой схемы (рис.1.2) необходим силовой трансформатор, имеющий вывод от средней точки вторичной обмотки. Вторичная обмотка трансформатора выполнена так, чтобы на ее крайних точках были одинаковые, но противофазные относительно средней точки напряжения. В этой схеме диоды поочередно в течение своего полупериода проводят ток в общую нагрузку.
Двухполупериодная схема имеет преимущества по сравнению с однополупериодной. Во-первых, ток проходит через вторичную обмотку трансформатора в течение каждого полупериода в разных направлениях.
Во-вторых, частота пульсаций вдвое больше и равна 100 Гц, так как за период напряжения сети ток в нагрузке и напряжение на ней дважды достигают максимума. В-третьих, его выходное сопротивление вдвое меньше. В-четвертых, коэффициент пульсацийКп меньше и равен 0,67.
Широкое распространение получила мостовая схема выпрямителя (рис.1.3), которая дает точно такой же результат, как и двухполупериодная, но имеет более простой трансформатор с одной вторичной обмоткой. В ней к одной диагонали моста подводится переменное напряжение, а с другой – снимается выпрямленное.
Достоинство мостовой схемы по сравнению с двухполупериодной состоит в том, что диоды могут быть рассчитаны на вдвое меньшее обратное напряжение, так как оно равно амплитуде переменного напряжения на вторичной обмотке. Однако в цепи прямого тока в любой момент последовательно включены два диода, что снижает экономичность схемы из-за падения напряжения, на них при протекании прямого тока. В тех случаях, когда выпрямленное напряжение соизмеримо с прямым падением напряжения, применяют двухполупериодную схему.
В мостовой схеме частота пульсаций также равна удвоенной частоте сети, а коэффициент пульсаций, как и у двухполупериодного выпрямителя, равен 0,67.
В большинстве случаев для питания электронной аппаратуры допускаются весьма малые (порядка десятых долей процента) пульсации выпрямленного напряжения. В то же время на выходе выпрямительных схем пульсации во много раз превышают допустимую. Для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения применяются сглаживающие фильтры. Основными требованиями к сглаживающему фильтру являются максимальное уменьшение переменной составляющей и минимальное уменьшение постоянной составляющей выпрямленного напряжения.
Элементами сглаживающего фильтра являются: дроссель Др или резистор R, включаемые последовательно в выходную цепь выпрямителя, и один-два конденсатора С, включаемые параллельно сопротивлению нагрузки (LC- и RC-фильтры). Обычно в качестве конденсатора используются оксидные конденсаторы, обладающие большой емкостью при малых размерах (десятки, сотни мкФ).
ОсобенностьюLC-фильтров являются небольшие потери, позволяющие применять их в установках с относительно большим током нагрузки. В маломощных выпрямителях (ток до 10-15 мА) можно применять RC-фильтры. Их недостатком является низкий кпд. Обычно на резисторе теряется до 10% выпрямленного напряжения, что допустимо только в маломощных источниках питания. В зависимости от способа соединения входящих в фильтр элементов фильтры подразделяются на Г-образные: одно- и двухзвенные, П-образные и Т-образные (рис.1.4).
Важной характеристикой фильтров является коэффициент сглаживания q = Кп1/Кп2, где: Кп1 – коэффициент пульсаций на входе фильтра, Кп2 – коэффициент пульсаций на выходе фильтра.