Podstawy Elektroniki dla TeleInformatyki. Diody półprzewodnikowe



Podobne dokumenty
Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Diody półprzewodnikowe

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Diody półprzewodnikowe

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Generator relaksacyjny

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wzmacniacze operacyjne

Ćw. 1 Diody i prostowniki

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Tranzystory bipolarne

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Pętla fazowa

Podstawy Elektroniki dla Tele-Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Badanie zasilacza niestabilizowanego

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

UKŁADY PROSTOWNICZE 0.47 / 5W 0.47 / 5W D2 C / 5W

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Badanie obwodów z prostownikami sterowanymi

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny z elementami pętli fazowej

Prostowniki. Prostownik jednopołówkowy

(a) Układ prostownika mostkowego

Sprzęt i architektura komputerów

Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Wzmacniacze operacyjne-część sprzętowa

Ćw. 0 Wprowadzenie do programu MultiSIM

Politechnika Białostocka

Wprowadzenie do programu MultiSIM

Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych

Ćw. 1: Badanie diod i prostowników

Bogdan Olech Mirosław Łazoryszczak Dorota Majorkowska-Mech. Elektronika. Laboratorium nr 3. Temat: Diody półprzewodnikowe i elementy reaktancyjne

LABORATORIUM KOMPUTEROWEGO WSPOMAGANIA PROJEKTOWANIA UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Ćw. 0: Wprowadzenie do programu MultiSIM

LABORATORIUM - ELEKTRONIKA Zasilanie układów elektronicznych

Prostowniki. 1. Prostowniki jednofazowych 2. Prostowniki trójfazowe 3. Zastosowania prostowników. Temat i plan wykładu WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Ćw. III. Dioda Zenera

AC/DC. Jedno połówkowy, jednofazowy prostownik

Dioda półprzewodnikowa

8 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

BADANIE ELEMENTÓW RLC

SERIA V. a). b). c). R o D 2 D 3

Ć w i c z e n i e 1 6 BADANIE PROSTOWNIKÓW NIESTEROWANYCH

Układy prostownicze. Laboratorium elektroniki i miernictwa. Gliwice, 3 grudnia informatyka, semestr 3, grupa 5

Pomiary napięć i prądów zmiennych

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wprowadzenie do programu Multisim

Prostowniki. 1. Cel ćwiczenia. 2. Budowa układu.

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: IIN s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Własności i zastosowania diod półprzewodnikowych

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

Podstawy Elektroniki dla TeleInformatyki. Wprowadzenie do programu Multisim

POLITECHNIKA POZNAŃSKA KATEDRA STEROWANIA I INŻYNIERII SYSTEMÓW

Ćw. 8 Bramki logiczne

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki. Liczniki synchroniczne na przerzutnikach typu D

UKŁADY ELEKTRONICZNE Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Badanie transoptora

1 Ćwiczenia wprowadzające

12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych

Kondensator wygładzający w zasilaczu sieciowym

Badanie układów prostowniczych

Badanie diody półprzewodnikowej

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

DIODY WYK. VI SMK W. Marciniak, Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, WNT, W-wa 1987

1 Badanie aplikacji timera 555

ĆWICZENIE ZASILACZE. L a b o r a t o r i u m Elektroniki 2. Zakład EMiP I M i I B

ZŁĄCZOWY TRANZYSTOR POLOWY

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

Politechnika Białostocka

Instrukcja do ćwiczenia Nr 60

DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE

Przyrządy i Układy Półprzewodnikowe

Temat: Badanie własności elektrycznych p - pulsowych prostowników niesterowanych

Ćwiczenie 2 Mostek pojemnościowy Ćwiczenie wraz z instrukcją i konspektem opracowali P.Wisniowski, M.Dąbek

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA

Zapoznanie z przyrządami stanowiska laboratoryjnego. 1. Zapoznanie się z oscyloskopem HAMEG-303.

Politechnika Białostocka

Ćwiczenie nr 1. Badanie obwodów jednofazowych RLC przy wymuszeniu sinusoidalnym

NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

BADANIE MODULATORÓW I DEMODULATORÓW AMPLITUDY (AM)

Laboratorium Podstaw Elektroniki i Energoelektroniki

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

41 Przekształtniki napięcia przemiennego na napięcie stałe - typy, praca prostownika sterowanego

Ćwiczenie 8. Badanie zasilaczy i stabilizatorów napięcia stałego.

ELEMENTY ELEKTRONICZNE TS1C

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

PL B1. AZO DIGITAL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gdańsk, PL BUP 20/10. PIOTR ADAMOWICZ, Sopot, PL

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

Ćwiczenie 01. Temat: Własności diody Zenera Cel ćwiczenia

Pomiary napięć i prądów zmiennych

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Politechnika Białostocka

I we. F (filtr) U we. Rys. 1. Schemat blokowy układu zasilania odbiornika prądu stałego z sieci energetycznej z zastosowaniem stabilizatora napięcia

Laboratorium Podstaw Pomiarów

Ćwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych"

STABILIZATORY NAPIĘCIA STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM

Politechnika Białostocka

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

Demodulowanie sygnału AM demodulator obwiedni

Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Zakład Zastosowań Elektroniki i Elektrotechniki

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych

Transkrypt:

AGH Katedra Elektroniki Podstawy Elektroniki dla TeleInformatyki Diody półprzewodnikowe Ćwiczenie 2 2014 r. 1

1. Wstęp. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z działaniem i zastosowaniami diody półprzewodnikowej. 2. Konspekt Właściwości diody półprzewodnikowej. Obwód elektryczny z diodą spolaryzowaną w kierunku przewodzenia i w kierunku zaporowym. Prostownik jednopołówkowy. Prostownik dwupołówkowy. Prostownik z mostkiem Graetza. Filtrowanie tętnień w układach prostowników. Napięcie progowe diody półprzewodnikowej. Detektor szczytowy. Demodulator diodowy. Rodzaje diod półprzewodnikowych. 3. Działanie prostownicze diody półprzewodnikowej w obwodzie elektrycznym Narysuj obwód elektryczny z diodą półprzewodnikową włączoną do obwodu prądu zmiennego jak na rys. 1. Rys. 1. Obwód elektryczny prądu zmiennego z diodą półprzewodnikową pełniącą funkcję prostownika jednopołówkowego Dołącz oscyloskop i obserwuj przebieg napięcia przed i za diodą. Pamiętaj o rozróżnieniu kolorami przebiegów w kanale A i B oscyloskopu. Za pomocą kursorów w oscyloskopie (rys.2) zmierz napięcie progowe diody U P jako różnicę napięć przed i za diodą. Na pasku pod ekranem 2

oscyloskopu widoczne są współrzędne punktów przecięcia kursora z krzywymi napięć, i różnica tych współrzędnych umożliwia ustalenie napięcia progowego U P. Rys. 2. Dioda półprzewodnikowa jako prostownik jednopołówkowy przebiegi na ekranie oscyloskopu (U P napięcie progowe diody). Zaobserwuj również jednopołówkowe działanie prostownicze diody za pomocą analizy Transient (rys. 3). Dobierz parametry analizy (Start time, End time, Outputs), za pomocą kursora zmierz ponownie napięcie progowe U P na diodzie prostowniczej. Wyniki zanotuj w Tabeli 1. Rys. 3. Dioda półprzewodnikowa jako prostownik jednopołówkowy Analiza Transient. 3

W układzie z rys. 1 dołącz dodatkowo multimetr i zmierz napięcie średnie U śr przebiegu wyprostowanego na wyjściu układu (rys. 4). Proponujemy dołączenie dodatkowo także Multimetru Agilent. Klikając dwukrotnie na symbol przyrządu pojawia się czołówka rzeczywistego multimetru firmy Agilent. Multimetr Agilent jest dostępny w pasku przyrządów programu MultiSim. Rys. 4. Pomiar wartości średniej napięcia wyprostowanego U śr. W obwodzie elektrycznym z rys. 1 zmień sposób włączenia diody D1 na przeciwny. Zaobserwuj i zanotuj przebieg napięcia przed i za diodą i zmierz napięcie progowe U P. Wyniki zanotuj w Tabeli 1. Tabela 1. Obwód elektryczny z diodą półprzewodnikową pracującą jako prostownik jednopołówkowy Napięcie progowe Up [V]: Dioda włączona jak na rys. 1 Dioda włączona w kierunku przeciwnym a) oscyloskop b) Analiza Transient Napięcie średnie wyprostowane [v] 4

4. Prostownik jednopołówkowy z filtrem RC na wyjściu Zbuduj układ prostownika jednopołówkowego z diodą półprzewodnikową oraz odbiornikiem RC na wyjściu (rys. 5). Na wejściu układu zastosuj transformator, który służy do separacji elektrycznej obwodu wejściowego od obwodu wyjściowego. Wprowadź na pulpit transformator z katalogu Basics-Transformer-TS Ideal. Jako odbiornik w obwodzie wyjściowym zastosuj układ rezystora R 1 i kondensatora C 1 połączonych równolegle. Rys. 5. Prostownik jednopołówkowy Zaobserwuj na oscyloskopie przebieg napięcia wyjściowego i zmierz przy pomocy kursorów napięcie tętnień U T (rys. 6). Rys. 6. Jednopołówkowe prostowanie napięcia przemiennego i filtrowanie tętnień (U T napięcie tętnień) 5

Analiza Transient umożliwia dokładniejsze określenie napięcia tętnień niż obserwacja na oscyloskopie. Uruchom Analizę Transient, dobierz parametry analizy (Start time, End time, Outputs). Za pomocą kursorów zmierz ponownie napięcie tętnień U T układu. Na wyjście układu dołącz, oprócz oscyloskopu, multimetr i zmierz wartość średnią napięcia wyprostowanego. Wyniki zanotuj w tabeli 2 dla dwóch różnych kombinacji bez kondensatora C 1 oraz dla dwóch różnych wartości C 1. Jedną z tych wartości pojemności C 1 dobierz tak, aby napięcie tętnień osiągnęło wartość mniejszą od 10% maksymalnej wartości napięcia tętnień (bez kondensatora). Tabela 2. Jednopołówkowe prostowanie napięcia przemiennego i filtrowanie tętnień Napięcie tętnień U T [V]: a) oscyloskop b) Analiza Transient R 1 = 1 k bez C 1 R 1 = 1 k C 1 = 5 F R 1 = 1 k C 1 =... Napięcie średnie wyprostowane [v] W sprawozdaniu należy zamieścić obrazy przebiegów na oscyloskopie lub Analizy Transient dla różnych wartości RC jak również wnioski z eksperymentów. 5. Prostownik w układzie Graetza Zbuduj układ prostownika dwupołówkowego napięcia przemiennego w układzie Graetza (rys. 7). Do układu dołącz oscyloskop, zaobserwuj przebieg napięcia wyjściowego i zmierz napięcie tętnień U T bez kondensatora C 1 oraz dla dwóch różnych wartości pojemności C 1. Dobierz tak jedną z wartości pojemności C 1, aby napięcie tętnień osiągnęło wartość mniejszą od 10% maksymalnej wartości napięcia tętnień. Dołącz multimetr i zmierz w każdym przypadku wartość średnią napięcia wyprostowanego. Wypełnij tabelę 3. Tabela 3. Dwupołówkowe prostowanie napięcia przemiennego z zastosowaniem mostka Graetza Napięcie tętnień U T [V]: a) oscyloskop b) Analiza Transient Napięcie średnie wyprostowane [v] R 1 = 1 k bez C R 1 = 1 k C 1 = 5 F R 1 = 1 k C 1 =... 6

Rys. 7. Prostownik w układzie Graetza Załóżmy, że wystąpiły uszkodzenia diod w układzie Graetza w sekwencji przedstawionej na rys. 7a, 7b oraz 7c. Przeanalizuj odpowiedzi układu w tych przypadkach i udokumentuj je ( zamieść w sprawozdaniu odręczny szkic przebiegu sygnału lub zrzut z ekranu oscyloskopu). Rys. 7a. Prostownik w układzie Graetza uszkodzenie diody w gałęzi mostka wariant a 7

Rys. 7b. Prostownik w układzie Graetza uszkodzenie diod w gałęziach mostka wariant b Rys. 7c. Prostownik w układzie Graetza uszkodzenie diod w gałęziach mostka wariant c 6. Detektor szczytowy Zbuduj układ detektora szczytowego jako przykład zastosowania diody półprzewodnikowej (rys. 8). Jako źródło napięcia zastosuj źródło napięcia AM z katalogu Sources o takich parametrach jak na rys. 8. Dołącz oscyloskop tak, aby możliwa obserwacja przebiegu napięcia z generatora w węźle 1 i przebiegu napięcia na wyjściu układu w węźle 2. Schemat układu z dołączonym oscyloskopem jak również przebiegi napięcia w węzłach 1 i 2 zamieść w sprawozdaniu. Wyjaśnij na czym polega działanie układu jako detektora szczytowego. 8

Rys. 8. Detektor szczytowy 7. Demodulator diodowy Zbuduj układ demodulatora jako przykład zastosowania diody półprzewodnikowej (rys. 9). Jako źródło napięcia zastosuj źródło napięcia zmodulowanego AM z katalogu Sources. Dołącz oscyloskop tak, aby możliwa obserwacja przebiegu napięcia z generatora w węźle 1 i przebiegu napięcia na wyjściu układu w węźle 2. Zmieniaj wartość rezystora R 1 począwszy od 1 k, poprzez 10 k do 100 k i obserwuj sygnał wyjściowy układu. Dla której wartości rezystora R 1 układ działa jako demodulator? Zamieść w sprawozdaniu schemat układu demodulatora z odpowiednio dobranym rezystorem R 1 oraz trzy przebiegi napięcia w węźle 2 dla R 1 =1 k, 10 k, 100 k. Rys. 9. Demodulator diodowy 8. Ogranicznik diodowy Obwód elektryczny z diodą półprzewodnikową może znaleźć zastosowanie jako ogranicznik poziomu napięcia wyjściowego. Obwody takie noszą w języku angielskim nazwę limiters. Przykładowe konfiguracje takich obwodów przedstawiają rys. 10 i rys. 11. Zbuduj te układy 9

oraz przeanalizuj ich działanie. Dołącz oscyloskop i pokaż przebiegi napięcia na wejściu (w węźle 1) i wyjściu układu (w węźle 2) dla obydwu konfiguracji. Określ poziomy ograniczające napięcie wyjściowe dla dodatniej i ujemnej połówki sinusoidy. Rys. 10. Ogranicznik diodowy wersja 1 Rys. 11. Ogranicznik diodowy wersja 2 Poziom ograniczenia napięcia wyjściowego można regulować przez zastosowanie kilku szeregowo połączonych diod. Przykładowe konfiguracje takich układów przedstawiają rys. 12 i rys. 13. Zbuduj układy z rys. 12 i rys. 13 oraz przeanalizuj ich działanie. Dołącz oscyloskop i pokaż przebieg napięcia na wejściu w węźle 1 i wyjściu układu w węźle 2 dla obydwu konfiguracji. Określ poziomy ograniczające napięcie wyjściowe dla dodatniej i ujemnej połówki sinusoidy. Rys. 12. Ogranicznik diodowy wersja 3 10

Rys. 13. Ogranicznik diodowy wersja 4 Poziomy napięć w ogranicznikach diodowych mogą być dodatkowo ustawiane za pomocą źródła napięcia polaryzującego włączonego szeregowo z diodą półprzewodnikową. Przykładowe konfiguracje takich obwodów przedstawiają rys. 14 i rys. 15. Zbuduj te układy oraz przeanalizuj ich działanie. Dołącz oscyloskop i pokaż przebieg napięcia na wejściu i wyjściu układu w punkcie A dla obydwu konfiguracji. Określ poziomy ograniczające napięcie wyjściowe dla dodatniej i ujemnej połówki sinusoidy. Rys. 14. Ogranicznik diodowy wersja 1 z dodatkowym źródłem napięcia polaryzującego Rys. 15. Ogranicznik diodowy wersja 2 z dodatkowym źródłem napięcia polaryzującego 11

9. Opracowanie wyników Sprawozdanie powinno zawierać schematy ideowe, tabele wyników, zrzuty z ekranów przebiegów kluczowych dla zagadnień poruszanych w czasie ćwiczeń laboratoryjnych oraz interpretację otrzymanych wyników symulacji. Opracowanie: B.Dziurdzia, M.Sapor, Zb. Magoński 18.11.2013 Updated : 5.11.2014 12