42709

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДНЫХ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ И ДИОДНЫХ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ

Лабораторная работа

Физика

Краткие теоретические сведения Основная функция положительных диодных ограничителей заключается в том чтобы повторять амплитуду входного напряжения если она не превышает заданный порог а при превышении – поддерживать амплитуду выходного напряжения на пороговом уровне. Отрицательные диодные ограничители работают аналогично: амплитуда напряжения на выходе повторяет входную если она выше порогового уровня. В схемах диодных формирователей амплитуда выходного напряжения равна сумме амплитуды входного напряжения и некоторой постоянной...

Русский

2013-10-30

155.5 KB

33 чел.

Лабораторная работа №4

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИОДНЫХ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ И ДИОДНЫХ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ

Цель работы: исследование схем диодных ограничителей и формирователей.

Краткие теоретические сведения

Основная функция положительных диодных ограничителей заключается в том, чтобы повторять амплитуду входного напряжения, если она не превышает заданный порог, а при превышении – поддерживать амплитуду выходного напряжения на пороговом уровне. Отрицательные диодные ограничители работают аналогично: амплитуда напряжения на выходе повторяет входную, если она выше порогового уровня. На рис.4.1– 4.6 приведены схемы различных ограничителей.

В схемах диодных формирователей амплитуда выходного напряжения равна сумме амплитуды входного напряжения и некоторой постоянной составляющей напряжения. Положительные диодные формирователи добавляют положительную составляющую напряжения, отрицательные – составляющую противоположного знака. Схемы с положительным и отрицательным формирователями приведены на рис.4.7 и 4.8.

Рис.4.1.Последовательный ограничитель

Рис. 4.2 - Последовательный ограничитель со смещением

Рис. 4.3. Шунтирующий ограничитель

Рис. 4.4. Шунтирующий ограничитель со смещением

Рис.4.5. Шунтирующий ограничитель на стабилитроне

Рис.4.6. Симметричный шунтирующий ограничитель

В схеме формирователя (рис.4.7) на первой отрицательной полуволне входного напряжения через диод проходит ток. Конденсатор зарядится при этом до значения напряжения Uвх max - 0.7 В, которое меньше амплитуды входного напряжения на величину прямого падения напряжения на диоде. На положительной полуволне входного напряжения диод заперт. За время, равное периоду, конденсатор незначительно разрядится и вновь подзарядится на отрицательной полуволне. В результате на конденсаторе появляется постоянная составляющая напряжения. Для такой работы формирователя необходимо, чтобы постоянная времени RC–цепи значительно превышала период входного сигнала.

Рис. 4.7. Положительный формирователь

Порядок проведения экспериментов

Результаты всех измерений и осциллограммы занести в соответствующий раздел «Результаты экспериментов».

Эксперимент 1. Измерение уровня ограничения напряжения последовательного диодного ограничителя

Соберите схему, изображенную на рис.4.1, и включите ее. Запишите максимальные значения амплитуд входного и выходного напряжения и уровень ограничения напряжения.

Эксперимент 2. Измерение уровня ограничения напряжения последовательного диодного ограничителя со смещением

а) Измерение уровня напряжения при положительном смещении. Соберите схему, изображенную на рис.4.2, и включите ее. Запишите минимальные значения амплитуд входного и выходного напряжения и уровень ограничения напряжения.

б) Измерение уровня напряжения при отрицательном смещении. Измените полярность включения источника питания 5В и включите схему. Запишите минимальные значения амплитуд входного и выходного напряжения и уровень ограничения напряжения.

Эксперимент 3. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме шунтирующего диодного ограничителя.

Соберите схему, изображенную на рис.4.3 и включите схему. Запишите максимальное значение амплитуды входного напряжения, минимальное значение амплитуды выходного напряжения и уровень ограничения напряжения.

Эксперимент 4. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме шунтирующего диодного ограничителя со смещением

а) Измерение уровня напряжения при положительном смещении. Соберите схему, изображенную на рис.4.4. Включите схему. Запишите минимальные значения амплитуд входного и выходного напряжения и уровень ограничения напряжения.

б) Измерение уровня напряжения при отрицательном смещении. Измените полярность включения источника питания 5В и включите схему. Запишите минимальные значения амплитуд входного и выходного напряжения и уровень ограничения напряжения.

Эксперимент 5. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме шунтирующего ограничителя на стабилитроне

Соберите схему, изображенную на рис.4.5. Включите схему. Запишите максимальное значение амплитуды входного напряжения, положительный и отрицательный уровни ограничения напряжения.

Эксперимент 6. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме симметричного шунтирующего ограничителя на стабилитронах

Соберите схему, изображенную на рис.4.6. Включите схему. Запишите максимальное значение амплитуды входного напряжения, положительный и отрицательный уровни ограничения напряжения.

Эксперимент 7. Измерение постоянной составляющей амплитуды  выходного напряжения в схеме положительного диодного формирователя

Соберите схему, изображенную на  рис.4.7, и включите ее. Измерьте максимальные и минимальные значения амплитуд входного и выходного напряжения. По показаниям осциллографа найдите среднее значение (постоянную составляющую) амплитуды выходного напряжения.

Эксперимент 8. Измерение постоянной составляющей амплитуды  выходного напряжения в схеме положительного диодного формирователя при увеличении амплитуды входного напряжения

Установите амплитуду генератора в схеме (рис.4.7) равной 8В и включите схему. Измерьте максимальные и минимальные значения амплитуд входного и выходного напряжения. По показаниям осциллографа найдите среднее значение (постоянную составляющую) амплитуды выходного напряжения.

Эксперимент 9. Измерение постоянной составляющей выходного напряжения в схеме положительного формирователя при уменьшении амплитуды входного напряжения

Установите амплитуду генератора в схеме (рис.4.7) равной 2В и включите схему. Измерьте максимальные и минимальные значения амплитуд входного и выходного напряжения. По показаниям осциллографа найдите среднее значение (постоянную составляющую) амплитуды выходного напряжения.

Эксперимент 10. Измерение постоянной составляющей выходного напряжения в схеме отрицательного формирователя

Соберите схему, изображенную на рис. 4.8. Включите схему. Измерьте максимальные и минимальные значения амплитуд входного и выходного напряжения. По показаниям осциллографа найдите среднее значение (постоянную составляющую) амплитуды выходного напряжения.

Результаты экспериментов

Эксперимент 1. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме последовательного диодного ограничителя

- осциллограммы входного и выходного напряжения,

- максимальное значение амплитуды входного напряжения,

- максимальное значение амплитуды выходного напряжения,

- уровень ограничения напряжения.

Эксперимент 2. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме последовательного диодного ограничителя со смещением

а) Измерение уровня напряжения при положительном смещении. 

- осциллограммы входного и выходного напряжения,

- минимальное значение амплитуды входного напряжения,

- минимальное значение амплитуды выходного напряжения,

- уровень ограничения напряжения.

б) Измерение уровня напряжения при отрицательном смещении.

- осциллограммы входного и выходного напряжения,

- минимальное значение амплитуды входного напряжения,

- минимальное значение амплитуды выходного напряжения,

- уровень ограничения напряжения.

Эксперимент 3. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме шунтирующего диодного ограничителя

- осциллограммы входного и выходного напряжения,

- максимальное значение амплитуды входного напряжения,

- минимальное значение амплитуды выходного напряжения,

- уровень ограничения напряжения

Эксперимент 4. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме шунтирующего диодного ограничителя со смещением

а) Измерение уровня напряжения при положительном смещении.

- осциллограммы входного и выходного напряжения,

- минимальное значение амплитуды входного напряжения,

- минимальное значение амплитуды выходного напряжения,

- уровень ограничения напряжения.

б) Измерение уровня напряжения при отрицательном смещении.

- осциллограммы входного и выходного напряжения,

- минимальное значение амплитуды входного напряжения,

- минимальное значение амплитуды выходного напряжения,

- уровень ограничения напряжения.

Эксперимент 5. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме шунтирующего ограничителя на стабилитроне

- осциллограммы входного и выходного напряжения,

- максимальное значение амплитуды входного напряжения,

- положительный уровень ограничения напряжения,

- отрицательный уровень ограничения напряжения.

Эксперимент 6. Измерение уровня ограничения напряжения в схеме симметричного шунтирующего ограничителя на стабилитронах

- осциллограммы входного и выходного напряжения,

- максимальное значение амплитуды входного напряжения,

- положительный уровень ограничения напряжения,

- отрицательный уровень ограничения напряжения.

Эксперимент 7. Измерение постоянной составляющей амплитуды выходного напряжения в схеме положительного диодного формирователя

а) осциллограммы входного и выходного напряжения,

б) минимальное значение амплитуды входного напряжения,

в) максимальное значение амплитуды входного напряжения,

г) минимальное значение амплитуды выходного напряжения,

д) максимальное значение амплитуды выходного напряжения,

е) постоянная составляющая амплитуды выходного напряжения.

Эксперимент 8. Измерение постоянной составляющей амплитуды выходного напряжения в схеме положительного диодного формирователя при увеличении амплитуды входного напряжения

Привести данные по п.п. а)-е) эксперимента 7.

Эксперимент 9. Измерение постоянной составляющей амплитуды выходного напряжения в схеме положительного диодного формирователя при уменьшении амплитуды входного напряжения

Привести данные по п.п. а)-е) эксперимента 7.

Эксперимент 10. Измерение постоянной составляющей амплитуды выходного напряжения в схеме отрицательного диодного формирователя

Привести данные по п.п. а)-е) эксперимента 7.

Контрольные вопросы и задания

1) В чем отличие между уровнями ограничения амплитуды напряжения в схемах последовательного диодного ограничителя без смещения и со смещением?

2) Что определяет уровень ограничения амплитуды напряжения в схеме диодного ограничителя со смещением?

3) Почему в схеме на рис. 4.1 различаются минимальные амплитуды входного и выходного напряжений?

4) В чем отличие между амплитудами выходного напряжения в схемах на рис.4.1 и на рис. 4.3?

5) Чем определяется уровень ограничения амплитуды напряжения в схеме шунтирующего диодного ограничителя?

6) Чем определяются положительный и отрицательный уровни ограничения амплитуды напряжения в схеме на рис.4.5?

7) Чем определяются положительный и отрицательный уровни ограничения амплитуды напряжения в схеме на рис.4.6?

8) Чем отличаются осциллограммы входного и выходного напряжения схемы положительного диодного формирователя?

9) Сравните влияние амплитуды прямого падения напряжения на диоде для положительного диодного формирователя при низком и высоком уровне напряжении на входе?

10) Сравните амплитуды выходного напряжения схем отрицательного и положительного диодных формирователей?

PAGE  3