2Ход работы
2.1 Общие сведения о программе «Electronics Workbench»
Включить компьютер, нажав кнопку "Power".Запустить программу «Electronics Workbench» (EWB 5.12) и открыть ярлык с именем «WEWB32» (рисунок4).
Рисунок 4 – Ярлык программы
Рабочее окно программы Electronics Workbench показано на рисунке 5.
Рисунок 5– Рабочее окно программы
В программе есть включатель, который находится на верхней панели инструментов, справа (рисунок 6). При выполнении каких либо изменений в схеме его необходимо выключить, а после выполнения изменений – снова включить!
Рисунок 6 – Включатель
Для того , чтобы загрузить ранее созданные схемы необходимо воспользоваться кнопкой «Открыть»в рабочем окне программы.
Для того , чтобы создать собственную схему, необходимо воспользоваться панелью элементов(рисунок 7).
Рисунок 7 – Панель элементо
2.2 Исследование выпрямительного диода
2.2.1 Сборка цепи включения выпрямительных диодов
На рабочий стол программы переносяться все электрорадиоэлементы(ЭРЭ),
необходимые для сборки цепи в соответствии со схемой, показанной на рисунке8. Общая точка (схемная земля) и источник постоянного напряжения Е находятся во вкладке . Резистор находится во вкладке . Диод – во вкладке . Миллиамперметр и вольтметр – во вкладке .
Для переноса необходимо курсор подвести к необходимой вкладке, нажать левую кнопку «мыши» и удерживая ее перенести необходимый ЭРЭ на рабочий стол программы (рисунок 9).
Рисунок 9 – ЭРЭ на рабочем столе программы
Чтобы собрать схему , необходимо вывод одного элемента соединить с выводом другого.Для этого подводится курсор к необходимому выводу (при этом на его конце появляется черная точка) и, нажав не отпуская левую клавишу«мыши», соединяются выводы необходимых ЭРЭ (при этом у того ЭРЭ к которому идет присоединение так же на конце вывода появляется черная точка).
Примечание: чтобы развернуть ЭРЭ или повернуть его по горизонтали и вертикали необходимо щелкнуть по ЭРЭ правой кнопкой мыши и воспользоваться командами Rotate, Flip Vertical, Flip Horizontal или воспользоваться вкладками на операционной панели программы.
Электрическая цепь для исследования выпрямительного диода показана на рисунке 10.
Рисунок 10 – Электрическая цепь исследования выпрямительного диода
Далее целесообразно обозначить ЭРЭ и произвести выбор их номиналов.
Для этого необходимо дважды щелкнуть левой клавишей «мыши» по условному обозначению ЭРЭ и воспользоваться вкладками «Label» ( для обозначения) и «Value» (для выбора номинала). Для выбора диода необходимо воспользоваться вкладкой «Models» и из библиотеки «Library» выбрать каталог «diod». При этом в правой части окна появится список определенного количества диодов. Из списка выбирается диод КД102А(левой клавишей «мыши» и нажатием кнопки «ОК»). Следует отметить также , что жирная черта в обозначениях амперметра и вольтметра означает минусовую «клемму» прибора.
Тогда электрическая цепь для исследования выпрямительного диода VD1 будет иметь вид, показанный на рисунке 11. За направление тока в схеме принято условное направление тока (от «+» источника Е к «–» источника).
Рисунок 11 – Электрическая цепь для исследования выпрямительного диода VD1
2.2.2 Определение иcправности ЭРЭ
Иcправность ЭРЭ можно определить, измерив сопротивление резистора , а также прямое и обратное сопротивления диода. Для измерения сопротивлений необходимо воспользоваться мультиметром.Для этого в панели инстументов выбирается вкладка . После появления дополнительной панели инстументов необходимо выбрать условное графическое обозначение (УГО) мультиметра , перенести его на рабочую область , активизировать окно мультиметра , щелкнув по его УГО два раза (рисунок12), выбрать режим измерения сопротивления(кнопки «Ω»и «–»), нажать кнопку «Settings» и установить ток в окне «Ohmmeter current», равным 0.001А.
Рисунок 12 – Мультиметр
На мультиметре есть клеммы «+» и «–». Их необходимо подсоединить к выводам резистора или диода, предварительно отсоединив резистор или диод от цепи. Для отсоединения ЭРЭ необходимо курсор подвести к выводам ЭРЭ, выделить выводы левой клавишей «мыши» и воспользоваться кнопкой «Delate».
Включить программу, воспользовавшись включателем (рисунок 3) и произвести измерение.
Примечание: для измерения прямого сопротивления диода необходимо клемму «+» подсоединить к его аноду, а клемму «–» – к катоду, а для измерения обратного сопротивления диода необходимо осуществить обратное подключение.
Результаты измерений занести в таблицу1.
R1(Ом) |
RпрVD1(Ом) |
RобрVD1(Ом) |
|
|
|
Таблица1– Результаты измерений сопротивлений
Убедиться, что обратное сопротивление диода существенно больше прямого.
После проведения измерений необходимо восстановить электрическую цепь.
2.2.3 Измерение прямого напряжения и прямого тока через диод
Измерения провести для двух рабочих температур: t1 =270C, t2= 1200C.
Для этого необходимо дважды щелкнуть левой клавишей «мыши» по условному обозначению диода и воспользоваться вкладкой «Analysis Setup», где убрать «» в окне «Use global temperature», а в окне «temperature» установить необходимую температуру.
Для снятия показаний включить цепь. После включения амперметр покажет значение силы тока, протекающего через диод, а вольтметр – падение напряжения на диоде при прямом включении.
Последовательно устанавливая значения ЭДС источника E в соответствии с таблицей №2 измерять и записывать в таблицу падения напряжения на диоде при прямом включении Uпр и значения прямого тока диода Iпр.
Для изменения ЭДС источника необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по обозначению источника питания в схеме и в открывшемся диалоговом окне во вкладке «Value» можно менять значение ЭДС в строке «Voltage (V)», не забывая нажимать кнопку «ОК».
В соответствии с таблицей 2 построить прямые ветви ВАХ диода для двух рабочих температур. Убедиться, что прямые токи, равные единицам, десяткам миллиампер получаются при прямом напряжении, равном десятые доли вольта, а при увеличении температуры (для одних и тех же значений прямых напряжений)
прямые токи возрастают.
Таблица 2 – Измерение прямого напряжения и прямого тока через диод
E, B |
0 |
0,5 |
1 |
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
15 |
Uпр, В ( t10C) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iпр,mA( t10C) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uпр, В (t20C) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iпр,mA( t20C) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.2.4 Измерение обратного напряжения и обратного тока через диод
Изменить включение диода VD1 на обратное в соответствии с электрической цепью, показанной на рисунке 13.
Рисунок 13 – Электрическая цепь для исследования выпрямительного диода VD1
Последовательно устанавливая значения ЭДС источника E в соответствии с таблицей №3, измерить и записать в таблицу падения напряжения на диоде при обратном включении Uобр и значения обратного тока диода Iобр для двух рабочих температур: t1 =270C, t2= 1200C.
В соответствии с таблицей 3 построить обратные ветви ВАХ диода для двух рабочих температур. Убедиться, что обратные напряжения существенно больше прямых, а обратные токи существенно меньше прямых. При увеличении температуры (для одних и тех же значений обратных напряжений)обратные токи возрастают.
Таблица 3 – Измерение обратного напряжения и обратного тока через диод
E, B |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
251 |
253 |
255 |
Uобр, В ( t10C) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iобр,mA( t10C) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uобр, В (t20C) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iобр,mA( t20C) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При напряжении Uобрmax 250В начинается электрический пробой диода, при котором обратный ток диода резко увеличивается , а обратное напряжение уменьшается. Электрический пробой для выпрямительных диодов является необратимым процессом, приводящим к тепловому пробою.
2.2.5 Вычисление сопротивления диода постоянному и переменному токам
Для этого необходимо воспользоваться таблицей 4 и краткими теоретическими сведениями.
Вычисления провести для ВАХ, построенной при температуре t1 =270C.
Таблица 4 – Вычисление сопротивления диода постоянному и переменному току
№ вар |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
I0, mA |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
7,5 |
8 |
№ вар |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
I0, mA |
8,5 |
9 |
9,2 |
9,5 |
10 |
10,2 |
10,5 |
11 |
11,2 |
11,5 |
12 |
12,5 |
13 |
13,5 |
14 |
Напряжение U0 определяется на прямой ветви ВАХ по известному току I0 (см. таблицу4) в соответствии с номером варианта. Номер варианта соответствует номеру списочного состава группы в классном журнале.
Небольшие приращения ∆U напряжения относительно координаты рабочей точки (U0 ) должны соответствовать 0,1 U0 .
Небольшие приращения ΔI тока определяется на прямой ветви ВАХ в соответствии с напряжением ∆U.
На прямой ветви ВАХ показать координаты рабочей точки U0 , I0, небольшие приращения напряжения и тока относительно координат рабочей точки (∆U,ΔI),углы , и β.
Рассчитанные значения R0 и Ri записать в таблицу 5.
Таблица 5 – Рассчитанные значения R0 и Ri
№варианта |
I0, mА |
R0 |
Ri |
|
|
|
|