Стислі теоретичні відомості

Більшість електронних вузлів промислової, транспортної, медичної, побутової техніки потребує живлення постійним струмом. Державна ж енергетична мережа постачає змінний струм. Тому існує велика потреба у електронних пристроях, які перетворюють змінний струм в постійний. Пристрої ці мають назву джерел постійного струму або джерел живлення. ЦІ джерела, в яких виконується перетворення змінного струму в постійний, виконують три технічних дії: трансформацію напруги, випрямлення та фільтрацію.

Зазвичай сучасні електронні системи потребують живлення постійним струмом з наругою, яка не перевищує 30В. Значення напруги в державній мережі – біля 220В. Через це виникає потреба у зменшенні значення напруги. Найбільш ефективний технічний засіб для цього – трансформатор.

Пристрої, які виконують випрямлення тобто перетворюють напругу змінного струму в пульсуючу напругу, мають назву випрямлячів. Будуються вони на електронних приладах з односторонньою провідністю – напівпровідникових діодах.

Розрізняють однонапівперіодні та двонавпівперіодні випрямлячі.

Схема однонапівперіодного випрямляча та часові діаграми його роботи представлені на рис.6.1. На вході випрямляча діє змінна напруга U_Х, на виході діє пульсуюча напруга U_Y. З часової діаграми видно, що струм по навантаженню R тече протягом лише одного напівперіода вхідної напруги.

Між в
хідною та вихідною напругами існує залежність U_Y = 0,45 U_X.;

Схема двонапівперіодного випрямляча та діаграми його роботи – на рис.6.2.

Рис. 6.2

З діаграми видно, що струм по навантаженню протікає протягом обох на –півперіодів вхідної напруги. Для цього випрямляча залежність між U_Y та U_X така:

U_Y = 0,9 U_X.

 

Струм, випрямлений однонапівперіодним або двонапівперіодним випрямлячем не може вважатися постійним. Його значення безперервно змінюється у часі. Такий струм може бути названий пульсуючим або ще знакопостійним.

Можна представити напругу пульсуючого струм як таку, що складається з двох різних складових частин: постійної (рис. 6.3.а) та змінної (рис. 6.3.б). Якщо ці складо

ві напруги скласти, матимемо напругу U_Y, вказану на рис. 6.2.

Рис. 6.3

Тому кажуть, що пульсуюча напруга має дві складові – постійну U_C та змінну U_A.

Відношення змінної складової до постійної носить назву коефіцієнта пульсації

K_П = .

 

Постійний струм – це такий, в якого змінна складова дорівнює нулеві.

Отже, щоб перетворити випрямлений струм у постійний, слід видалити змінну складову. Для цього існують спеціальні електронні вузли – фільтри, які включаються в схему між випрямлячем та навантаженням.

Конструкція лабораторного стенда дає можливість використати різні фільтри: ємнісний (рис. 6.4.а), індуктивно-ємнісний Г-подібний (рис. 6.4.б) індуктивно-ємнісний П-подібний (рис. 6.4.в).

Зміст лабораторної роботи полягає в тому, щоб за допомогою осцилографа спостерігати форму випрямленої напруги та за допомогою цифрового вольтметра визначить, як різні фільтри наближують випрямлений струм до постійного або, інженерною мовою, – як впливає конструкція фільтра на коефіцієнт пульсації.

Рис. 6.4

Порядок виконання роботи.

1. Виконати підготовку до лабораторної роботи.

2. Зібрати схему двонапівперіодного випрямляча (рис. 6.5).

3. Спостерігати за допомогою осцилографа вихідну напругу випрямлячап. Накреслити осцилограми напруги на навантаженні при величині струму .

4. Виміряти за допомогою цифрового вольтметра змінну і постійну складові напруги на навантаженні при струмі навантаження . Обчислити коефіцієнт пульсацій випрямленої напруги:

,

де U_~m – амплітуда змінної складової вихідної напруги.

5. Зібрати схему для дослідження випрямляча з ємнісним фільтром (рис.6.6).

6. Виконати дослідження відповідно до пп. 3 та 4 для випрямляча з ємнісним фільтром.

7. Зібрати схему з індуктивно-емнісним Г-подібним фільтром (LC-фильтр), представлену на рис. 6.7.

8. Провести дослідження за програмою, вказаною в пп. 3, 4 даного розділу.

9. Зібрати схему з П-подібним LC-фильтром (рис. 6.8), виконати дослідження відповідно до пп. 3,4 даного розділу.

Рис. 6.8

10. Зробити висновки по роботі.

Контрольні питання.

1. Чому діод має таку назву?

2. Навіщо потрібно випрямляти змінний струм?

3. Поясніть призначення трансформатора в схемі джерела живлення.

4. Прослідкуйте шлях струму через двонапівперіодний випрямляч.

5. Що таке «пульсуюча напруга»?

6. Що означають назви випрямлячів «однонапівперіодний» та «двонапівперіодний»?

7. Що фільтрує той фільтр, який знаходиться в складі джерела живлення?

Лабораторна робота №7
Дослідження біполярного транзистора

Мета роботи: вивчити особливості роботи біполярного транзистора, виконати дослідження статичних характеристик.