Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Системи управління і автоматики
Кафедра:
Автоматика і телемеханіка
Інформація про роботу
Рік:
2000
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Елементи дискретних пристроїв автоматики
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ДОСЛІДЖНЕННЯ СХЕМИ ОБМЕЖУВАЧІВ
АМПЛІТУДИ НА ДІОДАХ І КРЕМНІЄВИХ
СТАБІЛІТРОНАХ.
ІНСТРУКЦІЯ
до лабораторної роботи №2
з курсу
"ЕЛЕМЕНТИ ДИСКРЕТНИХ ПРИСТРОЇВ АВТОМАТИКИ"
для студентів спеціальності 7.0914.02
"Комп’ютеризовані системи управління і автоматики"
усіх форм навчання
Затверджено
на засіданні кафедри
"Автоматика і телемеханіка"
Протокол № від
Львів-2000
Дослідження обмежувача амплітуди на діодах і кремнієвих стабілітронах з курсу "Елементи дискретних пристроїв автоматики" для студентів спеціальності “Комп’ютеризовані системи управління і автоматики” усіх форм навчання / Укл. В.Б.Дудикевич, В.М.Максимович, О.С.Вітер. - Львів: ДУЛП, 2000. - с.
Укладачі: В.Б.Дудикевич, докт. техн. наук, проф., В.М.Максимович, канд. техн. наук, доц., О.С.Вітер, ст. викл.
Відповідальний за випуск: І.М.Ковела, к.т.н., доц.
Рецензенти: З.Р.Мичуда , З.М.Стрілецький кандидати техн. наук, доценти
МЕТА РОБОТИ
Метою роботи є ознайомлення з практичними схемами схеми обмежувачів амплітуди на діодах і кремнієвих стабілітронах ,а також вивчення роботи обмежувачів і вплив параметрів схем на форму обмеженої напруги.
ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП
Обмежувачем називається схема , напруга на виході якої повторює форму вхідної напруги до певного значення Eобм ,який називається рівнем,обме-
ження після якого вихідна напруга не залежить від вхідної напруги і залишається постійною.
В пристроях імпульсної техніки обмежувачі застосовуються в схемах форму-
вання напруги імпульсів майже прямокутної форми із синусоїдної напруги,
селекції імпульсів по амплітуді і полярності , обмеження максимального
значення амплітуди імпульсів, для отримання пікоподібних або прямокутних імпульсів малої тривалості із пікоподібних імпульсів великої тривалості.
Принцип роботи діодних обмежувачів заснований на використанні власти-
востей односторонньої провідності діодів.В залежності від схеми включення і режиму , в якому застосовують напівпровідниковий прилад або електронну
лампу , розрізняють три види обмеження:
Обмеження зверху , при якому вихідна напруга залишається постійною
після наростання вхідної напруги понад поріг обмеження (рис. 1а).
б) Обмеження знизу , при якому вихідна напруга залишається постійною
після зменшення вхідної напруги нижче порогу обмеження (рис. 1б).
в) Двостороннє , при якому обмеження відбувається зверху і знизу (рис.1в).
Послідовний діодний обмежувач.
На рис.2а,б приведені схеми послідовного обмежувача зверху і знизу.Під час
додатнього півперіоду вхідної напруги діод відкритий і його внутрішній опір
при цьому малий.Опір навантаження Rн вибирається в межах Rн>>Rд.пр
Тому всі вхідні напруги виділяються на опорі Rн майже повністю, повторю-
ючи форму вхідної напруги.
Uвих=Um= так як
<<1 , то Uвих(Um
При від’ємній півхвилі синусоїдної напруги діод закривається , і розмах
від’ємної півхвилі буде рівний
Uвих(== так як
>>1 , то Uвих-<<Um
В багатьох випадках величину опору навантаження можна визначити
як середнє геометричне між Rд.пр. i Rд.об. :
Rн=Rд.пр. = Rд.пр , де К= К(104 ( 105
При роботі на високих частотах або з імпульсами , які мають крутий
фронт , слід враховувати вплив паразитних ємностей схеми .До них
відносяться прохідна ємність Спрох і вихідна ємність, яка складається з ємностей навантаження Сн і монтажу См , Сп= См + Сн .Особливо
сильний вплив паразитних ємностей проявляється при закритому діоді,
коли його опір є великий , тобто уторюється інтегруюча ланка з опором
Rд.об. і ємності Сn . Тому зріз імпульса спотворюється більше , коли діод
закритий. Якщо задана допустима тривалість зрізу вихідного імпульсу tc. ,
то обчислене попередньо значення опору навантаження Rн слід пере-
вірити за формулою:
Rн
Обмежувач зображенний на рис. 2а пропускає на вихід сигнали до-
датньої полярності. Для виділення від’ємних значень вхідного сигналу
необхідно змінити полярність включення діоду ( рис. 2б ).
Розглянуті вище схеми обмежують вхідний сигнал на рівні , який
відповідає нульовій лінії. При необхідності зміни рівня обмеження в схему вводять джерело постійного зміщення Eзм. ( рис. 3а ). В цій схемі
на діод діє алгебраїчна сума напруг Um + Eзм. , тобто діод відкривається
тільки тоді , коли додатнє миттєве значення вхідної напруги перевищить
величину Eзм. : Um > Eзм. . При Um < Eзм діод закритий . На рис. 3б
представлена така ж схема обмежувача , але з іншою полярністю вклю-
чення джерела зміщення.
Для двостороннього обмеження застосовується схема з двокаскадним включенням діодів (рис. 3в). При подачі на вхід такої схеми синусоїдальної напруги на виході одержують біполярні прямокутні імпульси. При |Eзм1| = |Eзм2| , повний розмах вихідних імпульсів
Uвих = 2Езм .
Паралельні діодні обмежувачі.
Схеми паралельних діодних обмежувачів зверху і знизу , а також часові
діаграми , які ілюструють їх роботу приведені на рис. 4а,б,в причому
величина обмежуючого опору Rобм. вибирається в межах
Rд.пр. << Rобм. < Rн. , а значення опору навантаження Rд.пр. << Rн. < Rд.об. .
При подачі на вхід схеми імпульсу додатньої полярності з амплітудою
Um розмах напруги на виході складе :
Uвих.= де , а так як Rд.пр. << Rн , то Re ( Rд.пр.
тобто Uвих+ =
Отже обмежувач буде шунтувати додатні імпульси , не пропускаючи їх
на вихід.В цьому випадку відкритий діод закорочує вхід схеми . При
від’ємній полярності імпульса діод закриється і розмах напруги на
виході буде рівний :
Uвих.--=
Для зменшення паразитного сигналу на виході корисно збільшити Rобм. .
Але Rобм. разом з паразитною ємністю утворює інтегруючий контур і
якщо фронти вхідних імпульсів повинні мати тривалість tф , то опір
Rобм. вибирають з умови :
R
Якщо потрібно пропускати на вихід імпульси додатньої полярності ,
слід змінити полярність включення діода.
Для зміни рівня обмеження включають додаткове джерело опорної напруги Eзм. (рис. 4в).
Двосторонній діодний обмежувач представляє собою об’єднання двох
схем паралельних діодних обмежувачів , які працюють на одне спільне
навантаження ( рис. 6 ).
Для схеми обмежувачів , які працюють на низьких частотах і зі
значеннями амплітуд 100 ( 300 В застосовуються площинні діоди типу
Д206 – Д211 , Д7 , Д217 , Д218 , Д226 для більш вищих частот застосо-
вують діоди типу Д2 , Д9 , Д11 , Д14 , Д101 – Д106.
Обмежувачі на кремнієвих стабілітронах.
Обмежувачі на одному або декількох , послідовно включенних
кремнієвих стабілітронах , застосовують для обмеження однополярного
сигналу . Для симетричного обмеження знакозмінного вхідного сигналу
необхідне зустрічне включення стабілітронів.
На рис. 7а , б , в приведені схеми , характеристики і форми вхідних
і вихідних напруг паралельних обмежувачів на кремнієвих стабілітронах.
Обмеження додатнього імпульса зверху на рівні Eб. ( рис. 7а ) відбувається тоді коли вхідна напруга , прикладена до стабілітрона ,
досягає цього рівня і опір стабілітрона різко падає . При подальшому
збільшенні вхідної напруги струм через стабілітрон і падіння напруги
на резисторі Rобм. будуть збільшуватись , а вихідна напруга , яка знімається
зі стабілітрона , лишається незмінною і рівною Ео . Для обмеження
від’ємного імпульса знизу на рівні Ео необхідно змінити полярність
включення стабілітрона ( рис. 7б ) . Для обмеження знизу і зверху застосо-
вують паралельний двосторонній обмежувач ( рис. 7а ).
Схеми послідовних обмежувачів на кремнієвих стабілітронах приведені
на рис. 8а , б, в . На відміну від схем паралельних обмежувачів , які
обмежують вершини імпульсів , в схемах послідовних обмежувачів відбу-
вається обмеження основи імпульса .
Поєднання схем паралельного і послідовного обмежувачів на кремнієвих
стабілітронах дозволяє обмежувати вершину і основу вхідного сигналу ,
пропустивши на вихід тільки його середню частину ( рис. 9 ) .
Обмежувачі на кремнієвих стабілітронах дозволяють отримати чітке
обмеження оскільки динамічний опір стабілітрона дуже малий . Недоліки
кремнієвих стабілітронів заключаються у великій власній ємності стабілі-
тронів ( 80 ( 150 пФ ) , що ускладнює їх застосування для обмеження
коротких імпульсів , а також складність регулювання рівнів обмеження .
Опис лабораторної установки .
Дослідження діодних обмежувачів проводиться на лабораторному столі ,
де встановлені слідуючі прилади .
1. Макет діодних обмежувачів , на якому збираються досліджувані схеми.
2. Набір монтажних провідників .
3. Звуковий генератор , який використовується в якості джерела напруги,
яку треба обмежити .
4. Блок живлення для подачі опорної напруги .
5. Осцилограф .
Структурна схема дослідження діодних обмежувачів приведена на рис .
3. ЗМІСТ РОБОТИ
1. По завданню викладача розрахувати схему послідовного обмежувача .
2. Ознайомитись з лабораторною установкою .
3. Скласти структурну схему дослідження .
4. Скласти схему послідовного діодного обмежувача знизу на нульовому
рівні , включити прилади в мережу і подати напругу на обмежувач .
5. Отримати на екрані осцилографа осцилограму напруги з частотою
порядку 1000 Гц . Замалювати отриману осцилограму .
6. Подати синусоїдальну напругу на обмежувач . Підключити осцилограф
до виходу обмежувача і отримати осцилограму обмеженої напруги .В
даному випадку обмеження здіснюється знизу на нульовому рівні .
7. Змінити полярність включення діода Д на зворотню , отримати
осцилограму вихідної напруги і замалювати її . В даному випадку
обмеження здійснюється зверху на нульовому рівні .
8. Включити діод Д в прямому напрямку . Включити джерело постійної
напруги Е . Встановлюючи почергово , наприклад Е = 10 , 20 , 30 В ,
замалювати осцилограми отриманих напруг . У випадку використання
інших діодів величини опорних напруг треба підбирати в залежності
від їх типів . В даному випадку обмеження здіснюється знизу на додатньо-
му рівні .
9. Скласти схему досліджуваного діодного обмежувача зверху на
додатньому рівні , включивши діод Д в оберненому напрямку . Замалювати
осцилограми напруг на виході обмежувача при трьох значеннях опорної
напруги .
10. Скласти схеми послідовного діодного обмежувача на від’ємному
рівні знизу і зверху і повторити виконані дії в п. 6 і 7 .
Паралельне діодне обмеження .
По завданню викладача розрахувати схему паралельного обмежувача.
Скласти схему паралеьного діодного обмеження на додатньому
рівні зверху і знизу і повторити виконані дії в п. 6 і 7 .
3. Скласти схему паралеьного діодного обмеження на від’ємному
рівні зверху і знизу і повторити виконані дії в п. 6 і 7 .
Двостороннє обмеження . Скласти схему двостороннього діодного
обмеження і отримати обмеження синусоїдальної напруги з двох сторін .
Замалювати осцилограму напруги на виході схеми . Опорна напруга вибирається в залежності від типу діодів , що використовуються .
Контрольні запитання .
Які пристрої називаються обмежувачами ?
Для чого застосовують діодні обмежувачі ?
Накреслити схему послідовних діодних обмежувачів і пояснити
призначення роботи елементів схеми .
Пояснити роботу схеми послідовного діодного обмежувача .
Як змінюють поріг обмеження ?
Накреслити схему паралельного діодного обмежуавча і пояснити
призначення елементів схеми .
Яке співвідношення між величинами повинне бути в схемі
паралельного діодного обмежувача ?
Накреслити схему двостороннього діодного обмежувача і пояснити
призначення елементів схеми .
Пояснити роботу двостороннього діодного обмежувача .
Прослідкувати шляхи і напрямки струмів в схемах діодних
обмежувачів .
4. ВКАЗІВКИ ДО ЗВІТУ
Звіт повинен містити :
Назву і мету роботи .
Технічне завдання .
Структурну схему досліджень .
Досліджувані схеми діодних обмежувачів .
Осцилограми напруг на вході і на виході досліджуваної схеми .
Короткі висновки по роботі .
Приклад розрахунку схеми .
1.Рохрахувати обежувач з діодом Д 9 по схемі 2а . Параметри діода:
Rд.пр. ( 10 Ом , Rд.об. ( 0,1 Мом . Вхідна напруга – синусоїда з амплітудою
5 В .
Визначаєм Rн :
Rн= ком
Амплітуда додатньої півхвилі
2. Розрахувати обмежувач з діодом Д 9Б по схемі на рис. 5
Дано : Rд.пр. ( 10 Ом , Rд.об. ( 0,1 Мом , Um=5В
tф=10 мксек , Cп ( 25 пФ , Спрох ( 1 пФ
Визначаєм Rобм. по формулі
Приймаєм Rобм. = 150 кОм
Амплітуда додатньої півхвилі
Амплітуда від’ємної півхвилі
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
Л .М . Гольденберг . Теорія і розрахунок імпульсних пристроїв на
напівпровідникових приладах .
Видавництво “Зв’язок” Москва , 1972 .
А . Н. Старостін . Імпульсна техніка . Видавництво “Вища школа” ,
Москва , 1973 .
Л . М . Гольденберг . Імпульсні і циірові пристрої . Видавництво
“Зв’язок” , Москва , 1973 .
В . Ю . Лавриненко . Довідник по напівпровідникових приладах .
Видавництво “Техніка” , Київ , 1973 .
Схеми паралельних обмежувачів на діодах і кремнієвих стабілітронах
Схеми послідовних обмежувачів на кремнієвих стабілітронах
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора