Дослідження роботи однопівперіодного випрямляча

Автор Атамась Артем
Науковий співробітник НЦ "Мала академія наук України", кандидат технічних наук. Сфера наукових інтересів: розвиток технологій наукової освіти.

Завдання роботи:

Дослідити роботу однопівперіодного випрямляча та параметри вхідного і вихідного сигналів.

Обладнання:

Робоча станція NI ELVIS II, блок живлення станції; USB-кабель, ПК, плата «Аналогові елементи інформаційно-вимірювальної техніки».

Теоретична частина

Рис. 1. Загальний вигляд обладнання

Випрямлячем називається пристрій, призначений для перетворення змінного струму на постійний. В основу роботи випрямляча покладена основна властивість діода, яка полягає в однонаправленій провідності електричного струму. Випрямлячі можуть бути однопівперіодними та двопівперіодними. Однопівперіодний випрямляч містить лише один напівпровідниковий діод. Двопівперіодні випрямлячі містять щонайменше два діода. У сучасній електронній техніці зазвичай використовуються двопівперіодні випрямлячі, побудовані за мостовою схемою з напівпровідникових діодів.

У цій лабораторній роботі буде досліджуватися однопівперіодний випрямляч.

Однопівперіодний випрямляч – це такий випрямляч, на виході якого після процесу випрямлення залишаються коливання одного знаку.

Схема однопівперіодного випрямляча та діаграми вхідного і вихідного сигналів представлені на рис. 2.

Діод VD увімкнений так, що проводить струм лише за додатних півперіодів вхідної напруги. Uвх. m – це амплітудне значення вхідної напруги, а Uвих. m – це амплітудне значення вихідної напруги на опорі навантаження Rн.

Рис. 2. Схема та діаграми вхідного і вихідного сигналів однопівперіодного випрямляча.

Амплітудне значення вихідної напруги менше за амплітудне значення вхідної напруги на величину прямого падіння напруги діода Uпр:

 (1)

Як видно з діаграм на рис. 2, форма вихідної напруги однопівперіодного випрямляча є пульсуючою. При цьому частота пульсацій збігається з частотою змінної вхідної напруги. Якщо для живлення пристрою необхідна постійна напруга без пульсацій, то на вихід випрямляча паралельно до навантаження ставлять згладжувальний конденсатор.

У лабораторній роботі пропонується дослідити роботу однопівперіодного випрямляча за допомогою навчальної лабораторії NI ELVIS II.

У цій лабораторній роботі використовується плата «Аналогові елементи інформаційно-вимірювальної техніки», яка містить модуль для дослідження напівпровідникового діода та однопівперіодного випрямляча (рис. 3).

Лабораторна робота може бути виконана дистанційно. Робоча станція стаціонарно підключена до ПК в лабораторії «МАНЛаб». На сайті розміщено календар лабораторних робіт з використанням NI ELVIS II. Віддалений доступ до ПК, до якого підключена станція, здійснюється за допомогою програми «TeamViewer». Для отримання віддаленого доступу для виконання лабораторних робіт необхідно оформити заявку та отримати ключ доступу до ПК.

Рис. 3. Модуль для дослідження напівпровідникового діода та однопівперіодного випрямляча

Хід роботи

  1. Відкрийте файл Lab2(M1) (рис. 4).

Рис. 4. Вікно лабораторної роботи

  1. У відкритому вікні зліва від вимірювальної схеми виставте амплітудне значення вхідної напруги     (рис. 5):

Uвх.m = 4 В;

Рис. 5

  1. Натисніть кнопку «Измерение». На графіках з правого боку вікна мають з’явитися діаграми вхідного і вихідного сигналів (рис. 6).

Рис. 6. Діаграми вхідного і вихідного сигналів

  1. За допомогою прокрутки біля графіка вихідних сигналів визначте амплітудне значення вихідної напруги (рис. 7) та запишіть його до звіту.

Рис. 7

  1. За допомогою прокрутки біля графіка вихідних сигналів визначте амплітудне значення напруги на діоді за додатного півперіоду (рис. 8) та запишіть його до звіту. Це значення напруги відповідає прямому падінню напруги на діоді.

Рис. 8

  1. Натисніть «Завершение работы».
  2. Повторіть аналогічні вимірювання за амплітудних значень вхідної напруги 3 та 5 В.

Аналіз даних

Використовуючи отримані дані, перевірте правильність виразу (1) для кожного експерименту.