Лабораторная ЭВ1 Исследование работы полупроводниковых выпрямительных схем № 200405-1

Дисциплина: «Электротехника и электроника»

Цель работы: исследование работы полупроводниковых выпрямителей, собранных по однополупериодной, двухполупериодной мостовой схемам, с включением в схемы емкостного фильтра, стабилитрона, стабилитрона с емкостным фильтром.
Рабочее задание:
— моделирование работы схемы однополупериодного полупроводникового выпрямителя;
— моделирование работы схемы однополупериодного полупроводникового выпрямителя с емкостным фильтром;
— моделирование работы схемы однополупериодного полупроводникового выпрямителя со стабилитроном;
— моделирование работы схемы однополупериодного полупроводникового выпрямителя с емкостным фильтром и стабилитроном;
— моделирование работы схемы двухполупериодного мостового полупроводникового выпрямителя;
— моделирование работы схемы двухполупериодного мостового полупроводникового выпрямителя с емкостным фильтром;
— моделирование работы схемы двухполупериодного мостового полупроводникового выпрямителя со стабилитроном;
— моделирование работы схемы двухполупериодного мостового полупроводникового выпрямителя с емкостным фильтром и стабилитроном;
Расчетное задание:
— по временной диаграмме выпрямленного напряжения определить амплитуду выпрямленного напряжения и сравнить с амплитудой выпрямляемого (как в случае однополупериодного, так и в случае двухполупериодного выпрямления).
— по временной диаграмме стабилизированного напряжения определить амплитуду выпрямленного напряжения и сравнить с амплитудой выпрямляемого (как в случае однополупериодного, так и в случае двухполупериодного выпрямления).

1. Выполнение рабочего задания
1.1. Собираем схему полупроводникового однополупериодного выпрямителя согласно задания посредством пакета для компьютерного моделирования MicroCap.
Для этого устанавливаем на схеме источник синусоидального напряжения , параметры источника согласно задания указаны на рисунке 1.
Рисунок 1. Параметры генератора синусоидального напряжения.

Далее устанавливаем на схеме выпрямительный диод и резистор в качестве нагрузки, параметры элементов согласно заданию (рисунок 2).

Рисунок 2. Схема для моделирования.

Выполняем моделирование работы схемы, результат моделирования представлен на рисунке 3.
Рисунок 3. Результат моделирования работы однополупериодного выпрямителя.

Как видно из результатов моделирования, входное напряжение выпрямителя представляет собой синусоиду частотой 60 Гц с амплитудой 30 В.
Добавим в исследуемую схему конденсатор, включенный параллельно нагрузке и выполняющий роль С-фильтра (рисунок 4).

Рисунок 4. Схема для моделирования с емкостным фильтром.
Выполним моделирование данной схемы (рисунок 5)
Рисунок 5. Результат моделирования работы однополупериодного выпрямителя с емкостным фильтром.

Как видно из результатов моделирования, введение в схему конденсатора привело к изменению формы выходного напряжения, правая часть синусоиды приняла вытянутую форму, амплитуда выходного напряжения в отрицательной части полуволны входного напряжения не снижается до нуля, таким образом произошло сглаживание формы выходного сигнала.
Проведем исследование изменения выходного сигнала в зависимости от емкости фильтра. Для этого в настройках моделирования установим изменение емкости конденсатора в пределах от 1 до 101 мкФ с шагом 20 мкФ (рисунок 6).
Рисунок 6. Настройки параметров моделирования при изменении емкости конденсатора.

Выполним моделирование. Результаты предоставлены на рисунке 7.
1.2. Собираем схему однополупериодного выпрямителя со стабилитроном, результат показан на рисунке 8.

Рисунок 8. Схема однополупериодного выпрямителя со стабилитроном.

Выполним моделирование работы схемы, результат представлен на рисунке 9.
Рисунок 9. Результат моделирования работы однополупериодного выпрямителя со стабилитроном.

Как видно из графика, включение стабилитрона в цепь выпрямителя
1.3. Собираем схему полупроводникового двухполупериодного мостового выпрямителя, результат показан на рисунке 12.

Рисунок 12. Схема полупроводникового двухполупериодного мостового выпрямителя.

Результат моделирования представлен на рисунке 13.
Рисунок 13. Результат моделирования работы двухполупериодного мостового выпрямителя

Как видно из графика, на выходе мостового выпрямителя присутствует
Добавим в схему емкостной фильтр (рисунок 14) и проведем моделирование при изменении емкости конденсатора в пределах от 1 до 101 мкФ с шагом 20 мкФ (рисунок 15).

Рисунок 14. Схема полупроводникового двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром.

Рисунок 15. Результат моделирования работы двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром.

Как видно из графиков, при включении в схему мостового выпрямителя
Добавим в схему мостового выпрямителя стабилитрон (рисунок 16) и проведем моделирование (рисунок 17).

Рисунок 16. Схема полупроводникового двухполупериодного мостового выпрямителя со стабилитроном.

Рисунок 17. Результат моделирования работы двухполупериодного мостового выпрямителя со стабилитроном.

Как видно из графика, включение стабилитрона ограничило амплитуду

Добавим в схему мостового выпрямителя со стабилитроном емкостной фильтр (рисунок 18) и проведем моделирование при изменении емкости конденсатора в пределах от 1 до 101 мкФ с шагом 20 мкФ (рисунок 19).

Рисунок 18. Схема полупроводникового двухполупериодного мостового выпрямителя со стабилитроном и емкостным фильтром.

Рисунок 19. Результат моделирования работы двухполупериодного мостового выпрямителя со стабилитроном и емкостным фильтром.

Как видно из графика, при включении в схему мостового выпрямителя со

2. Расчетное задание
2.1. Проведем анализ амплитуды выпрямленного напряжения для однополупериодного выпрямителя. Фрагмент графика напряжения приведен на рисунке 20.
Рисунок 20. Фрагмент графика напряжения однополупериодного выпрямителя (линия измерения амплитуды выходного напряжения для наглядности смещена влево).

2.2. Проведем анализ амплитуды выпрямленного напряжения для двухполупериодного мостового выпрямителя. Фрагмент графика напряжения приведен на рисунке 21.

2.3. Проведем анализ амплитуды стабилизированного напряжения для однополупериодного выпрямителя. График напряжения приведен на рисунке 22.

2.4. Проведем анализ амплитуды стабилизированного напряжения для двухполупериодного мостового выпрямителя. График напряжения приведен на рисунке 23.

Список проработанной литературы:
1. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учеб. пособие. — Ростов н/Д:
изд-во «Феникс», 2000. — 448с. (§§ 2.10-2.10.2, стр. 256-273).
2. Миловзоров О.В., Панков И.Г. Электроника. — М.: ВШ, 2005. —
288с. (§1.2, стр.13-15; §2.8, стр.83-91).

Лабораторная ЭВ1 Исследование работы полупроводниковых выпрямительных схем № 200405-1
Цена 350 р.