Моделирование в программе Electronics Workbench (EWB).
Полупроводниковые приборы. Диоды



Содержание:
  • Однополупериодный выпрямитель
  • Мостовой выпрямитель


  • Исследование свойств диода

    Однополупериодный выпрямитель.
    На этом и последующих экспериментальных занятиях, для визуальной обработки параметров сигнала будет использоваться электронный осциллограф.
    Осциллограф, это измерительный прибор, который отображает форму, частоту и амплитуду исследуемого сигнала на экране монитора.
    Для того, чтобы разобраться с устройством и принципом работы осциллографа, соберём схему, показанную на рисунке. В программе Electronics Workbench осциллограф находится на панели "инструменты" (Instruments).



    Двойным щелчком следует развернуть генератор и осциллограф. В настройках генератора установим частоту 50 Гц (такая частота используется в промышленной электрической сети). Включим питание (кнопка в верхнем правом углу программы). Скорее всего, осциллограф отобразит сплошную чёрную полосу. Для того, чтобы растянуть изображение сигнала и увидеть синусоиду на экране, следует воспользоваться счётчиком на осциллографе "Время развёртки" (Time base). Уменьшая значения времени развёртки, мы будем растягивать график по оси Х. Время развёртки измеряется в секундах (мили- и микро секундах) на деление шкалы Х.
    Настройка амплитудного коэффициента осциллографа, отдельная для канала А и канала В. Изменяя значения амплитуд можно изменить размах графика по оси Y в большую или меньшую сторону. Амплитудный коэффициент измеряется в вольтах (мили- и микро вольтах) на деление.
    Для считывания показаний осциллографа, следует через небольшой промежуток времени (после включения питания) нажимать кнопку "Пуза" (Pause).
    Если эксперимент с осциллографом удался, то соберём схему по исследованию свойств полупроводникового диода в цепи переменного тока.



    Как известно, диоды используются чаще всего как выпрямители, то есть преобразователи переменного напряжения (тока) в постоянное. В качестве нагрузки мы включим сопротивление величиной 100 Ом. Включив питание схемы, мы видим, что осциллограф отображает только положительные полуволны входного сигнала. Это говорит о том, что диод, при таком включении пропускает ток только в положительном направлении. Если диод перевернуть, то будут отображаться только отрицательные полуволны сигнала.




    Мы видим, что сигнал имеет форму не постоянного тока (постоянный ток - прямая линия), а пульсирующего тока. Для того чтобы получить постоянный ток после диода следует включить фильтр из катушки индуктивности и конденсатора (LC - фильтр), так как показано на рисунке:



    При индуктивности катушки 100 мГн (mH) и ёмкости конденсатора 1000 мФ (mF) форма сигнала близка к прямой, то есть к постоянному току. Выпрямительные (правильнее - сглаживающие) свойства LC фильтра зависят от частоты сигнала, индуктивности катушки и ёмкости конденсатора, причём, чем выше любой из параметров, тем лучше сглаживание.
    Следует обратить внимание, что при входном переменном напряжении 10 вольт, постоянное напряжение равно 5 вольт (одно деление по оси Y).
    Для получения постоянного напряжения часто используют более эффективные выпрямители на диодах, включенных по так называемой мостовой схеме.



    Мостовой выпрямитель

    Для построения мостового выпрямителя требуется 4 диода. В программе EWB, на панели диоды (Diodes) есть готовая схема мостового выпрямителя. Перенесём её на поле модели и соберём схему, показанную на рисунке:



    Мы видим, что положительные полуволны сигнала расположены вплотную друг к другу. Если использовать сглаживающий LC фильтр с теми же параметрами, что и в предыдущем эксперименте, то сглаживание будет намного лучше - сигнал на нагрузке практически прямая линия:










    Яндекс.Метрика    ©Гуков Константин Михайлович 2006 - 2012     Почта: juvel@mail.ru