Полупроводниковые диодные ограничители

Федеральное агентство по образованию

ОЗЕРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ФИЛИАЛ)

        Федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения  высшего профессионального образования

  «Национальный исследовательский  ядерный университет «МИФИ»

 

Кафедра Электроники  и Автоматики

 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА №3

по курсу

«Цифровые измерительные устройства»

на тему

«Полупроводниковые диодные ограничители»

 

 

 

Преподаватель					Р.М.Миляев
Выполнили студенты группы	1ИТ-46Д				В. А Казаков М.И.Каримов
	индекс группы		(дата, подпись)		(Ф.И.О.)

 

 

 

 

 

 

 

 

2009

  ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ

 

Цель работы: исследование характеристик полупроводниковых диодных ограничителей.

 

Выполнение  лабораторной работы:

 

1. Для последовательного диодного ограничителя (рис.1):

Рис.1 Схема  последовательного диодного ограничителя.

 

     а)  снять  характеристику ограничения, определить Kpr, Ko:

 

Результаты измерений заносим в таблицу№1.

 

Табл. 1.

Uвх, В	1	2	3	4	5	6	7	8
Uвых, В	2,95	2,95	3	3,5	4,1	4,7	5,3	6,1

 

Представим полученные значения в графическом виде (рис.2)

 

 

Рис.2 Зависимость  выходного напряжения последовательного диодного ограничителя от входного напряжения.

  Из полученной характеристики находим значение коэффициента пропускания как тангенс угла наклона кривой:

 

К_пр = (6,1-3)/(8-3) = 0,62

К₀ = (3-2,95)/3 = 0,017

 

     б)  снять  осциллограммы входного и выходного  сигналов при синусоидальном  входном сигнале:

При Uоп = 3В

Рис.4. Осциллограмма синусоидального выходного сигнала при 0,2В/дел, 1мкс/дел

 

Рис.5. Осциллограмма синусоидального входного сигнала при 0,2В/дел, 1мкс/дел

 

  в)  поддерживая  постоянной амплитуду синусоидального  входного сигнала (Em=20В). Исследовать влияние R2 и Rн1 на форму выходного сигнала (в качестве R2 использовать R0); снять осциллограмму выходного напряжения при R0=1кОм, Rн1=2.2 и 10кОм; R0=10кОм, Rн1=2.2 и 10кОм.

Рис. 6. Осциллограмма выходного напряжения при R0=1кОм, Rн1=1,8 кОм при 0,5В/дел, 1мкс/дел.

Рис. 7. Осциллограмма  выходного напряжения при R0=1кОм, Rн1=9,1 кОм при 0,5В/дел, 1мкс/дел.

 

Рис. 8. Осциллограмма  выходного напряжения при R0=9,1кОм, Rн1=1,8 кОм при 0,5В/дел, 1мкс/дел.

 

Рис. 9. Осциллограмма  выходного напряжения при R0=9,1кОм, Rн1=1,8 кОм при 0,5В/дел, 1мкс/дел.

 

 

 

 

2.  Для схемы последовательного  диодного ограничителя (рис.10):

Рис.10 Эквивалентная схема  последовательного диодного ограничителя с учётом реактивных параметров.

 

а)  при С1=0, C2 = 2200пФ зарисовали осциллограммы нарастания фронта и среза:

Рис.11 Осциллограмма нарастания фронта при 2В/дел, 2мкс/дел

 

Рис.12 Осциллограмма среза при 2В/дел, 2мкс/дел.

 

б)  подать на вход отрицательные  прямоугольные импульсы максимальной амплитуды; зарисовать осциллограммы  на выходе при минимальной и максимальной С1(С2=const):

 

Рис.13 Осциллограмма на выходе при минимальной С1=1000пФ, C2=2200пФ при 2В/дел, 0,05мВ/дел.

 

Рис.14 Осциллограмма на выходе при максимальной С1=2000пФ, C2=2200пФ при 5Вдел, 0,1мВ/дел.

 

3.  Определить пороги  ограничения в схеме двухстороннего  диодного ограничителя (рис.15):

Рис.15. Схема двустороннего последовательного ограничителя.

 

Рис.16. Осциллограмма синусоидального входного сигнала при 2В/дел,     1млс/дел;

 

Ри.17. Осциллограмма выходного сигнала при 2В/дел, 1млс/дел;

 

4. Для схемы параллельного диодного ограничителя (рис.18) снять характеристику ограничения, определить Kpr, Ko.

 

Рис.18 Схема параллельного  диодного ограничителя.

 

 

Результаты  измерений занесем в таблицу 2:

 

 

Табл. 2

Uвх, В	0	1,5	3	4,5	6	7,5	9
Uвых, В	2,37	2,37	2,85	3,5	3,52	3,54	3,55

 

Представим полученные значения в графическом виде (рис.19)

 

 

Рис.19 Зависимость  выходного напряжения параллельного  диодного ограничителя от входного напряжения.

 

Из полученной характеристики находим значение коэффициента пропускания Кпр и Ко.

К_пр = 0,3    К₀ = 0,01

 

5. Снять осциллограммы  на выходах схем (рис. 2,11, 2,13, 2,16) при  подаче на их входы синусоидального  напряжения амплитудой Em = 20В.

 

а) На Рис. 20 показана схема двустороннего диодного параллельного ограничителя. Верхний и нижний пороги равны соответственно E2 и E1.

 

Рис. 20. Схема  двустороннего диодного параллельного  ограничителя.

 

Рис.21. Осциллограмма  на выходе схемы двустороннего диодного параллельного ограничителя при подаче на вход синусоидального напряжения амплитудой Em=4В.

 

б) Как и ограничители на обычных диодах, ограничители на стабилитронах могут быть последовательными и параллельными, односторонними и двусторонними. Схема параллельного ограничителя по максимуму приведена на рис. 22.

Рис. 22. Схема  параллельного ограничителя по максимуму

 

 

Рис.23. Осциллограмма  на выходе схемы параллельного ограничителя по максимуму при подаче на вход синусоидального напряжения амплитудой Em=4В.

 

в) Схема двустороннего  ограничителя и показана на Рис. 24.

Рис. 24.Схема двустороннего ограничителя.

Рис. 25. Форма выходного сигнала двустороннего ограничителя

 

Рис. 26. Осциллограмма на выходе схемы двустороннего ограничителя при подаче на вход синусоидального напряжения амплитудой Em=10В.

 

Кремниевые стабилитроны имеют большую проходную емкость, поэтому они не могут работать на высоких частотах.

 

Вывод: в ходе работы были исследованы характеристики полупроводниковых диодных ограничителей, сняты требуемые осциллограммы; вычисленные опытным путем значения Kпр и Kо совпадают с теоретическими расчетами в домашнем задании.