Схемы исследования
Схемы исследования прямой и обратной ветви вольт – амперной характеристики выпрямительного диода представлены на рис. 1.5. Каждая из этих схем собирается поочередно в левом верхнем квадранте монтажного шасси с использованием комплекта соединительных проводов.
а) Генераторы импульсных сигналов Формирующие цепи При генерации импульсных сигналов различной формы необходимо формирование временных интервалов, задающих длительность импульсов и пауз, частоту повторения импульсов и т.п. Эта задача решается с помощью формирующих цепей содержащих реактивные элементы. Наиболее простыми и надежными являются RC-цепи. Как правило, они применяются в качестве разделительных, дифференцирующих или интегрирующих цепей.
б)
Рис. 1.5. Схемы исследования вольт – амперной характеристики выпрямительного диода: а – прямой ветви ВАХ, б – обратной ветви ВАХ.
Напряжение питания подается с гнезд источника стабилизированного напряжения Е-1, снабженного собственной цифровой индикацией и плавной регулировкой R9 выходного напряжения.
Измерения напряжения, приложенного к выпрямительному диоду, и постоянного тока, протекающего во внешней цепи диода, осуществляются с помощью цифровых тестеров серии MY6x. При этом тестер, используемый для измерения тока, всегда включается последовательно с исследуемым объектом; а тестер, используемый для измерения напряжения, всегда включается параллельно с исследуемым объектом.
Для измерения постоянного напряжения красный щуп выбранного тестера (ММ-х) необходимо подключить к гнезду (V/Ω/Hz), а переключатель «род работы и пределы» (РРП) должен быть установлен в сектор “V=“ на соответствующий предел измерения, указанный в схеме исследования.
Для измерения постоянного тока красный щуп выбранного тестера (ММ-х) необходимо подключить к гнезду (A), если измеряемый ток больше 200mA, либо к гнезду (mA), если измеряемый ток меньше 200mA. Переключатель РРП должен быть установлен в сектор “A=“ на соответствующий предел измерения, указанный в схеме исследования.
Порядок выполнения работы
3.1. На тестере ММ-1 переключатель РРП установить в положение (0С). Включить тестер ММ-1 нажатием красной кнопки (on/off). Определить температуру окружающей среды Токр.ср., считав показания тестера, и полученный результат занести в таблицы 1.1 и 1.2. Выключить тестер ММ-1 нажатием красной кнопки (on/off).
3.2. Собрать схему, изображенную на рис. 1.5,а, используя тестеры ММ-2 и ММ-3, а в качестве исследуемого объекта германиевый выпрямительный диод Д305. Установить регулировку напряжения R9 источника питания Е-1 в крайнее левое положение, вращая ее против часовой стрелки. Переключатель РРП тестера ММ-2 установить в секторе “V=” на предел измерения 2В. Переключатель РРП тестера ММ-3 установить в секторе “A=” на предел измерения 10А, при этом, красный щуп тестера ММ-3 установить в красное гнездо «А». Убедиться, что расположенные на монтажном шасси переключатель П1 находится в положение «Выкл.», а переключатель П2 – в положение «Пр. ветвь ВАХ ГД, КД, КС». Предъявить собранную схему преподавателю для проверки. После проверки схемы преподавателем включить тестеры ММ-2 и ММ-3 нажатием красных кнопок (on/off) и включить источник питания Е-1 нажатием кнопки “POWER”.
Исследовать прямую ветвь ВАХ германиевого выпрямительного диода Д305 при комнатной температуре, т.е. исследовать зависимость Iпр = ƒ(Uпр), где Iпр – прямой ток, протекающий во внешней цепи диода, а Uпр – прямое напряжение, приложенное к диоду.
Вращая R9 источника питания Е-1 по часовой стрелке устанавливать на цифровом табло тестера ММ-3 значения Iпр от 0 до 0,04A с шагом 0,01A, а от 0,04 до 0,28A с шагом 0,04A. При каждом значении Iпр с помощью тестера ММ-2 фиксировать значения Uпр и полученные результаты занести в таблицу 1.1.
Установить R9 источника питания Е-1 в крайнее левое положение. Заменить германиевый выпрямительный диод Д305 на кремниевый выпрямительный диод КД202А и аналогичным образом исследовать прямую ветвь его ВАХ при комнатной температуре. Результаты измерений занести в таблицу 1.1.
Таблица 1.1
| Токр. ср (0С) | Тип диода | Iпр, A | 0 | 0,01 | ……… | 0,28 |
| Д305 | Uпр, В | 0 | ||||
| КД202А | Uпр, В | 0 |
Закончив измерения, установить R9 в крайнее левое положение, выключить источник питания Е-1 и тестеры ММ-2 и ММ-3.
3.3. Собрать схему, изображенную на рис. 1.5,б, используя в качестве исследуемого объекта германиевый выпрямительный диод Д305. Для коммутации полярности подключенного источника питания Е-1 на противоположную установить переключатель П2, расположенный на монтажном шасси, в положение «Обр. ветвь ВАХ ГД, КС». Установить переключатель РРП тестера ММ-2 в секторе “V=” на предел измерения 20В, а тестера ММ-3 - в секторе “A=” на предел измерения 2mА, при этом, красный щуп тестера ММ-3 установить в красное гнездо «mА». Предъявить собранную схему преподавателю для проверки.
После проверки схемы преподавателем включить тестеры ММ-2 и ММ-3 нажатием красных кнопок (on/off) и включить источник питания Е-1 нажатием кнопки “POWER”.
Исследовать обратную ветвь ВАХ германиевого выпрямительного диода Д305 при комнатной температуре, т.е. исследовать зависимость Iобр = ƒ(Uобр), где Iобр – обратный ток, протекающий во внешней цепи диода, а Uобр – обратное напряжение, приложенное к диоду.
Вращая R9 источника питания Е-1 по часовой стрелке устанавливать на цифровом табло тестера ММ-2 значения Uобр от 0 до -10В с шагом -1В. При каждом значении Uобр с помощью тестера ММ-3 фиксировать значения Iобр и полученные результаты занести в таблицу 1.2. Отметить Iобр при Uобр = -0,2В.
Таблица 1.2
| Токр. ср (0С) | Тип диода | Uобр, В | 0 | - 0,2 | -1 | ……… | -10 |
| Д305 | Iобр, mA | 0 |
Закончив измерения, установить R9 в крайнее левое положение, выключить источник питания Е-1 и тестеры ММ-2 и ММ-3.
Лабораторный стенд
Лабораторный стенд предназначен для монтажа, наладки и исследования схем выполняемых работ.
Для наглядности и удобства в работе передняя панель стенда разделена на блоки (прямоугольники), а в настоящем описании каждому блоку присвоена римская цифра (рис. 1.8).
I. ВКЛЮЧЕНИЕ СЕТИ. Блок содержит световой индикатор включения и тумблер «вкл».
II. формирователь прямоугольных импульсов преобразует гармонический сигнал низкой частоты в сигнал прямоугольной формы.
Гармонический сигнал подается от генератора низкочастотных сигналов на клеммы «вход ~» формирователя, а сигнал прямоугольной формы снимается с клемм «выход Π ». Частота следования прямоугольных импульсов определяется частотой сигнала низкочастотного генератора, длительность импульса изменяется величиной напряжения генератора. Величина напряжения, подаваемого от генератора низкочастотных сигналов на формирователь, лежит в пределах 0,3÷10 В.
Напряжение питания на формирователь подается через тумблер «вкл». Включение формирователя контролируется световым индикатором, расположенным справа от тумблера «вкл».
III. разъем служит для установки специальных схем на стенд и для подачи на них питания.
Такие схемы применяются в работах по определению параметров радиоэлементов и вольтамперных характеристик диодов, в которых и дается соответствующее описание.
IV. источники питания. Блок содержит два регулируемых источника постоянного напряжения 0 ÷12 в. Источники независимы, т. е. между ними отсутствует гальваническая связь. Постоянное напряжение снимается с выходных клемм +, –. Величина напряжения регулируется потенциометрами R, расположенными под клеммами.
Между клеммами каждого источника находится световой индикатор, указывающий наличие напряжения на соответствующих клеммах. Источники питания включаются тумблером «вкл», расположенным в блоке I.
V. низкочастотные Трансформаторы. В блоке находятся два низкочастотных трансформатора с выводами обмоток на соответствующие клеммы 5.1 ÷5.10.
Лабораторная работа №3
Исследование варикапов
Цель работы - ознакомление с основными параметрами и характеристиками варикапов.
Общие сведения
Варикап — обратносмещенный полупроводниковый диод, предназначенный для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. У варикапов нормируют (и обеспечивают при производстве) емкость р-n-перехода при определенном напряжении смещения на нем и добротность. При увеличении обратного напряжения емкость варикапа уменьшается по закону
где Св — емкость диода; С0 — емкость диода при нулевом обратном напряжении; φк — контактная разность потенциалов; n — коэффициент, зависящий от типа варикапа (n= 1/2 - 1/З); Uв – обратное напряжения на варикапе.
Варикап, предназначенный для умножения частоты сигнала, называют варактором.
К основным параметрам варикапа относят:
Общая емкость варикапа Св – емкость, измеренная при определенном обратном напряжении (измеряется при U = 5В и составляет десятки – сотни рФ);
Коэффициент перекрытия по емкости Кп = Св max/Св min — отношение емкостей варикапа при двух крайних значениях обратного напряжения (Кп=5-8 раз);
Добротность варикапа Q=Хс/rп где Xc – реактивное сопротивление варикапа; rп – сопротивление активных потерь;
Обратный ток Iобр — постоянный ток, протекающий через варикап в обратном направлении при заданном обратном напряжении.
Задание
Расчетная часть
1. Рассчитать вольт-фарадную характеристику (ВФХ) варикапа Св=f(Uв)
,
где 
- напряжение на варикапе,
- начальная емкость при 
,
- контактная разность потенциалов.
2. Определить коэффициент перекрытия по емкости и диапазон изменения резонансной частоты контура
, 
.
Исходные данные к расчету
Варикап
КВ103А, 
, 
, 
мГн.
Экспериментальная часть
Рис. 10