31288

Дослідження схем активних випрямлячів в пакеті Electronics Workbench

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Робота подібних випрямлячів як правило заснована на тому що при одній полярності вхідна напруга з деяким масштабним коефіцієнтом подається на вихід а при іншій – вихідна напруга підтримується рівною нулю однонапівперіодний випрямляч чи інвертованій вхідній напрузі двонапівперіодний випрямляч. Побудувати схеми випрямлячів в пакеті Electronics Workbench для контролю за вихідними параметрами необхідно до виходів випрямлячів підключити вольтметр та осцилограф. Для кожного з побудованих випрямлячів визначити його тип.

Украинкский

2013-08-28

1.11 MB

7 чел.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

Тема:  Дослідження  схем активних випрямлячів в пакеті Electronics Workbench

Мета роботи:  Закріпити отримані знання щодо побудови активних випрямлячів, моделюючи їх роботу в пакеті прикладних програм Electronics Workbench, отримати необхідні знання та навички щодо побудови первинних вимірювальних перетворювачів, виконаних на базі випрямлячів, схеми яких досліджувались

1 ТЕОРЕТИЧНІ  ВІДОМОСТІ

Використання операційних підсилювачів в вимірювальних схемах дозволяє будувати досить точні первинні вимірювальні перетворювачі. Так як частіше за все в системах електроприводу відсутня необхідність обробки миттєвих значень вимірюваних сигналів (це приводить до зростання вимог щодо швидкодії та затрат на апаратну побудову системи управління), вимірювальні сигнали обробляють безпосередньо в вимірювальному перетворювачі. До найбільш вживаних операцій входить і операція випрямлення. За функціональним призначенням розрізнюють випрямлячі середнього значення, амплітудні та фазочутливі випрямлячі.

Випрямлячі середнього значення дають на виході напругу, постійна складова якої пропорційна середньому значенню випрямленої вхідної напруги. Робота подібних випрямлячів, як правило, заснована на тому, що при одній полярності вхідна напруга з деяким масштабним коефіцієнтом подається на вихід, а при іншій – вихідна напруга підтримується рівною нулю (однонапівперіодний випрямляч) чи інвертованій вхідній напрузі (двонапівперіодний випрямляч). В останньому випадку, якщо забезпечена рівність масштабних коефіцієнтів для прямого й інвертованого вхідних сигналів, то пристрій може застосовуватися також у якості формувача модуля вхідного сигналу: вихідна напруга виявляється пропорційниою абсолютному значенню вхідної. Використання операційних підсилювачів в точних випрямлячах має за мету зменшити похибки перетворення, обумовлені неідеальними вольт-амперними характеристиками діодів.

Амплітудні випрямлячі призначені для формування постійної вихідної напруги, пропорційної амплітуді вхідної змінної чи імпульсної напруги.

У багатьох випадках амплітудний випрямляч можна побудувати шляхом включення конденсатора як навантаження випрямляча середнього значення. Так, якщо паралельно виходу випрямляча середнього значення включити конденсатор і вибрати ємність цього конденсатора такою, щоб стала  часу його розряду була набагато більшою періоду вхідного сигналу, то на цьому виході ми отримаємо негативну постійну напругу, пропорційну позитивній амплітуді вхідного сигналу.

Фазочутливі випрямлячі мають два входи: сигнальний і керуючий (комутуючий). Якщо на сигнальний вхід подано гармонійну змінну напругу , а на керуючий – напругу тієї ж частоти , то напруга на виході випрямляча визначається співвідношенням:

 (3.1)

де  – постійний коефіцієнт,  - зсув фаз між напругами   і . Подібні випрямлячі досить просто реалізуються на безконтактних аналогових ключах, виконаних на основі МОП-транзисторів. Операційні підсилювачі в таких випрямлячах дають можливість зменшити число ключів, підвищити вхідний і зменшити вихідний опір, підсилити сигнал, що випрямляється.

2 ПОРЯДОК  ВИКОНАННЯ  РОБОТИ

1. Побудувати схеми випрямлячів в пакеті Electronics Workbench (для контролю за вихідними параметрами необхідно до виходів випрямлячів підключити вольтметр та осцилограф).

2. Для кожного з побудованих випрямлячів визначити його тип.

  1.  Побудувати часові діаграми для вихідних сигналів випрямлячів, подаючи на їх входи послідовно синусоїдальний, трикутний та прямокутний сигнали.
  2.  Змінюючи параметри елементів схеми, зробити висновки стосовно можливості регулювання або стабілізації внутрішніх та вихідних параметрів для наданих схем випрямлячів.
  3.  Пояснити призначення всіх елементів схем випрямлячів.

Вихідні дані вибрати згідно з варіантом.

2.1 КОНТРОЛЬНИЙ ПРИКЛАД

Контрольний приклад пояснює дослідження випрямлячів в пакеті Electronics Workbench. Вихідну схему випрямляча зображено на рис. 3.1. 

Рис. 3.1 Вихідна схема випрямляча

На рис. 3.2 зображено схему випрямляча в пакеті Electronics Workbench, а на рис. 3.3-3.5 – його часові діаграми при синусоїдальному, трикутному та прямокутному сигналах на вході.

З часових діаграм визначимо, що це – двонапівперіодний випрямляч середнього значення. Змінюючи значення опорів, визначимо, що для наведеної схеми при  справедливе співвідношення  , при цьому вихідний опір схеми . Якщо ж то , а . Діоди VD1 та VD2 саме й випрямляють вхідну напругу, а операційний підсилювач DA1 зменшує похибки перетворення.

Рис. 3.2 Схема випрямляча в пакеті Electronics Workbench

Рис. 3.3 Часова діаграма роботи випрямляча при синусоїдальному сигналі на вході

Рис. 3.4 Часова діаграма роботи випрямляча при трикутному сигналі на вході

Рис. 3.5 Часова діаграма роботи випрямляча при прямокутному сигналі на вході

3 ВМІСТ ЗВІТУ

1. Назва та мета лабораторної роботи.

2. Вихідні схеми випрямлячів згідно з варіантом.

3. Визначення типу випрямлячів та параметрів їх вихідних сигналів.

4. Особливості  дослідження схем випрямлячів в пакеті Electronics Workbench.

5. Результати моделювання схем випрямлячів:

а) схеми, складені в Electronics Workbench;

б) осцилограми вхідних / вихідних сигналів для наданих схем випрямлячів;

в) висновки щодо впливу параметрів схем випрямлячів на зміну або стабілізацію внутрішніх та вихідних параметрів.

6. Призначення всіх елементів схем випрямлячів.

4 ВАРІАНТИ ЗАВДАНЬ

Варіант 1

 а)  б)

Варіант 2

 а)  б)

Варіант 3

 а)  б)

Варіант 4

 а)  б)

Варіант 5

 а)    б)

5 КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

  1.  Які типи випрямлячів ви знаєте?
  2.  Поясніть принцип дії випрямлячів середнього значення.
  3.  В чому відрізняються одно та двонапівперіодні схеми випрямлячів середнього значення?
  4.  Поясніть принцип дії амплітудних випрямлячів.
  5.  З яких умов вибирається ємність, що входить до схеми амплітудних випрямлячів?
  6.  Як на основі випрямляча середнього значення побудувати амплітудний випрямляч?
  7.  Яку роль в схемах випрямлячів відіграють діоди та операційні підсилювачі?
  8.  Обґрунтуйте принципи побудови фазочутливих випрямлячів.
  9.  Назвіть основні особливості дослідження схем випрямлячів в пакеті Electronics Workbench.
  10.   Яке значення сигналу відображує вольтметр, що був використаний при дослідженні схем випрямлячів?

23

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51246. Технические средства автоматики и управления. Методические указания 1.58 MB
  Рабочие диапазоны и уровни уставки срабатывания реле настраиваются для каждого канала независимо. по 2 на канал; Настройка уровней срабатывания реле производится независимо для каждого канала; Тип встроенного дисплея: жидкокристаллический с подсветкой; Геометрические размеры дисплея регистратора: 80 х 120 мм; Степень защиты: блока коммутации: IР65; регистратора: IР30; 2. При настройке блока коммутации устанавливаются: тип подключаемого датчика для каждого канала; градуировочные характеристики и рабочие диапазоны подключаемых...
51247. Программирование в системе Delphi. Методические указания 294.5 KB
  В то же время имеются существенные трудности при изложении соответствующего материала в рамках отводимых программой часов. Поэтому основной целью данных методических указаний является подробное изложение модельных примеров написания лабораторных работ с целью предоставления работоспособного шаблона приложения, который можно (после изучения компонент, отвечающих за его функциональность) использовать в собственном рабочем проекте.
51248. Основи радіоелектроніки. Методичні вказівки 1.56 MB
  Обидва ці закони являють собою лінійні залежності і їх використання приводить до лінійних алгебраїчних рівнянь. Використання нелінійних систем разом з вузькосмуговими лінійними фільтрами які виділяють окремі гармонічні складові або групи гармонік дозволяє здійснювати такі перетворення як випрямлення змінного струму помноження частоти сигналу а також модуляцію перетворення частоти та детектування котрі широко застосовуються при передачі інформації по каналам зв’язку. В його складі будуть тепер присутні не лише вищі гармоніки вхідних...