К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ
Задание 1. Запустить лабораторный комплекс Labworks и программную среду МS10 (щёлкнув мышью на команде Эксперимент меню комплекса Labworks). Открыть файл 12.3.ms10, размещённый в папке Circuit Design Suite 10.0, или собрать на рабочем поле среды МS10 схему (рис. 12.3) для исследования нелинейной цепи постоянного тока.
Установить в диалоговом окне виртуального стабилитрона VC напряжение Ucm.ном = 5 + N, В и ток Icm.ном = 100 + 2 N, мА, где N – номер записи фамилии студента в учебном журнале группы. Рассчитать (см. п. 2 "Снятие ВАХ стабилитрона" раздела "Теоретические сведения …") и установить параметры элементов схемы (рис. 12.3).
Запустить программу MS10, снять ВАХ стабилитрона (занося показания приборов в составленную таблицу, аналогичную табл. 12.1) и построить (в масштабе) график ВАХ стабилитрона и отражённую ВАХ эквивалентного генератора при разомкнутом ключе Q и ЭДС E = 2 Ucm. Определить рабочую точку А характеристики Ucm (Iст), ток I цепи, напряжение на стабилитроне VС и на резисторе Rb (см. рис. 12.4). Скопировать схему цепи на страницу отчёта.
Задание 2. Замкнуть ключ Q (см.рис. 12.3). Устанавливая уровни ЭДС Е, равные 1,2; 1.4; 1,6; 1,8; 2 и 2,2 Ucm, заносить значения входного тока I, тока стабилитрона Iст, тока нагрузки In, напряжения Ub на балансном резисторе Rb и на стабилитроне VС Ucm (на нагрузке Un)в табл. 12.2. Построить на одном рисунке графики Ub (E) и Un (E) зависимостей напряжения Ub на резисторе Rb и напряжения Un на нагрузке Rn от ЭДС Е (напряжения) источника питания.
Сделать заключение о качестве стабилизации напряжения на нагрузке при колебаниях напряжения источника питания.
Т а б л и ц а 12.2
| E, В | I, мA | Iст, мA | In, мA | Ub, B | Uст, B |
| 1,2 Ucm | |||||
| 1,4 Ucm | |||||
| 1,6 Ucm | |||||
| 1,8 Ucm | |||||
| 2 Ucm (измерено) | |||||
| 2,2 Ucm | |||||
| 2 Ucm (расчёт) |
Провести на выполненном в Задании 1 рисунке с ВАХ стабилитрона отражённую ВАХ эквивалентного генератора при замкнутом ключе Q (см. рис. 12.4); приближённо определить токи и напряжения на резисторах Rb и Rn при ЭДС Е = 2 Ucm и занести их значения в последнюю строку табл. 12.2.
Задание 3. Открыть файл 12.6.ms10, размещённый в папке Circuit Design Suite 10.0, или собрать на рабочем поле среды МS10 схему (рис. 12.6, а) для наблюдения динамической ВАХ стабилитрона на экране двухканального осциллографа.
При этом напряжение ucт (t) с анода стабилитрона подаётся на вход канала В, а напряжение ub c резистора Rb, пропорциональное току i (t) стабилитрона, подаётся на вход канала А в режиме А/B сложения сигналов (рис. 12.6, б) или в режиме Y/Т сигналы-время (рис. 12.6, г). Управляемый временем контакт Q (время включения Time on = 0,01 c; время выключения Time off = 0,04 с) включен в цепь для ограничения времени воздействия на цепь и выбора полярности синусоидального напряжения источника питания с ЭДС Е» 2 Ucт.
При подаче положительной полуволны напряжения источника Е на анод стабилитрона (прямое включение, правая часть характеристики i (u)) напряжение на стабилитроне ucт = uст.пр, а при обратном включении напряжение пробоя p-n перехода стабилитрона uст.обр должно мало изменяться при амплитуде напряжения источника Eт ³ Uст, т. е. uст.обр» Uст.
Получить на экране осциллографа динамическую ВАХ ucт (icт) в режиме А/B функционирования осциллографа и осциллограммы напряжения ucт (t) и тока icт (t) в режиме Y/Т работы осциллографа.
Скопировать схему цепи, динамическую ВАХ и осциллограммы напряжения и тока стабилитрона на страницу отчёта.
Сравнить статическую и динамическую вольтамперные характеристики стабилитрона и сделать заключение об инерционности нелинейного элемента VC в режиме проведенного эксперимента (частоты ЭДС е).
 |
В качестве примера на рис. 12.6, б приведена динамическая ВАХ стабилитрона (Uст = 5,64 В), снятая при ЭДС E = 10 B и осциллограммы напряжения ucт (t) и тока icт (t) (рис. 12.6, в): прямое напряжение Uпр = 0,684 В, а обратное Uобр = Uст = 5,64 В практически не изменяется при амплитуде напряжения источника Eт ³ Uст.
Сравнение статической (см. рис. 12.4) и динамической (рис. 12.6, б) вольтамперных характеристик стабилитрона показывает, что этот нелинейный элемент безинерционный.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
1. Наименование и цель работы.
2. Схемы цепей с нелинейным элементом.
3. Расчётные формулы и вычисления параметров нелинейной цепи. Таблицы с вычисленными и измеренными величинами.
4. Графики ВАХ нелинейного элемента и эквивалентного генератора.
5. Осциллограммы напряжений ucm (t) и ub (t) и динамическая ВАХ стабилитрона с оцифровкой осей (см. рис. 12.6, б).
6. Выводы по работе с указанием причин возможного несовпадения расчётных данных с экспериментально полученными значениями величин.
