УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ
Задание 1. Запустить лабораторный комплексLabworks и программную среду МS10 (щёлкнув мышью на команде Эксперимент меню комплексаLabworks). Открыть файл 12.3.ms10, размещённый в папке Circuit Design Suite 10.0,или собрать на рабочем поле средыМS10схему (рис. 12.3) для исследования нелинейной цепи постоянного тока.
Установить в диалоговом окне виртуального стабилитрона VC напряжение Ucm.ном = 5 + N, В и ток Icm.ном = 100 + 2N, мА, где N – номер записи фамилии студента в учебном журнале группы. Рассчитать (см. п. 2 "Снятие ВАХ стабилитрона" раздела "Теоретические сведения …") и установить параметры элементов схемы (рис. 12.3).
Запустить программу MS10, снятьВАХ стабилитрона (занося показания приборов в составленную таблицу, аналогичную табл. 12.1) и построить (в масштабе) график ВАХ стабилитрона и отражённую ВАХ эквивалентного генератора при разомкнутом ключе Qи ЭДС E = 2Ucm. Определить рабочую точку А характеристики Ucm(Iст), ток I цепи, напряжение на стабилитроне VС и на резистореRb (см. рис. 12.4). Скопировать схему цепи на страницу отчёта.
Задание 2. Замкнуть ключ Q(см.рис. 12.3). Устанавливая уровни ЭДС Е, равные 1,2; 1.4; 1,6; 1,8; 2 и 2,2Ucm, заносить значения входного тока I, тока стабилитрона Iст, тока нагрузки In, напряжения Ub на балансном резисторе Rb и на стабилитроне VС Ucm (на нагрузке Un)в табл. 12.2. Построить на одном рисунке графики Ub(E) и Un(E) зависимостей напряжения Ub на резистореRb и напряжения Un на нагрузкеRn от ЭДС Е (напряжения) источника питания.
Сделать заключение о качестве стабилизации напряжения на нагрузке при колебаниях напряжения источника питания.
Т а б л и ц а 12.2
E, В | I, мA | Iст, мA | In, мA | Ub, B | Uст, B |
1,2Ucm | |||||
1,4Ucm | |||||
1,6Ucm | |||||
1,8Ucm | |||||
2Ucm (измерено) | |||||
2,2Ucm | |||||
2Ucm (расчёт) |
Провести на выполненном в Задании 1 рисунке с ВАХ стабилитрона отражённую ВАХ эквивалентного генератора при замкнутом ключе Q (см. рис. 12.4); приближённо определить токи и напряжения на резисторах Rbи Rn при ЭДС Е = 2Ucm и занести их значения в последнюю строку табл. 12.2.
Задание 3. Открыть файл 12.6.ms10, размещённый в папке Circuit Design Suite 10.0,или собрать на рабочем поле средыМS10схему (рис. 12.6, а) для наблюдения динамической ВАХ стабилитрона на экране двухканального осциллографа.
При этом напряжение ucт(t) с анода стабилитрона подаётся на вход канала В, а напряжение ub c резистораRb, пропорциональное току i(t) стабилитрона, подаётся на вход канала Ав режиме А/B сложения сигналов (рис. 12.6, б) или в режиме Y/Т сигналы-время (рис. 12.6, г). Управляемый временем контакт Q (время включения Time on = 0,01 c; время выключения Time off = 0,04 с) включен в цепь для ограничения времени воздействия на цепь и выбора полярности синусоидального напряжения источника питания с ЭДС Е » 2Ucт.
При подаче положительной полуволны напряжения источника Е на анод стабилитрона (прямое включение, правая часть характеристики i(u)) напряжение на стабилитроне ucт = uст.пр, а при обратном включении напряжение пробоя p-n перехода стабилитрона uст.обр должно мало изменяться при амплитуде напряжения источника Eт ³ Uст, т. е. uст.обр » Uст.
Получить на экране осциллографа динамическую ВАХ ucт(icт) в режиме А/B функционирования осциллографа и осциллограммы напряжения ucт(t) и тока icт(t) в режиме Y/Т работы осциллографа.
Скопироватьсхему цепи, динамическую ВАХ и осциллограммы напряжения и тока стабилитрона на страницу отчёта.
Сравнитьстатическую и динамическую вольтамперные характеристики стабилитрона и сделать заключение об инерционности нелинейного элемента VC в режиме проведенного эксперимента (частоты ЭДС е).
![]() |
В качестве примера на рис. 12.6, б приведена динамическая ВАХ стабилитрона (Uст = 5,64 В), снятая при ЭДС E = 10 B и осциллограммы напряжения ucт(t) и тока icт(t) (рис. 12.6, в): прямое напряжение Uпр = 0,684 В, а обратное Uобр = Uст = 5,64 В практически не изменяется при амплитуде напряжения источника Eт ³ Uст.
Сравнение статической (см. рис. 12.4) и динамической (рис. 12.6, б) вольтамперных характеристик стабилитрона показывает, что этот нелинейный элемент безинерционный.
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА
1. Наименование и цель работы.
2. Схемы цепей с нелинейным элементом.
3. Расчётные формулы и вычисления параметров нелинейной цепи. Таблицы с вычисленными и измеренными величинами.
4. Графики ВАХ нелинейного элемента и эквивалентного генератора.
5. Осциллограммы напряжений ucm(t) и ub(t) и динамическая ВАХ стабилитрона с оцифровкой осей (см. рис. 12.6, б).
6. Выводы по работе с указанием причин возможного несовпадения расчётных данных с экспериментально полученными значениями величин.