Файл: Лабораторная работа 2 Изучение параметров и характеристик пассивных элементов R, L, c и характеристик полупроводникового диода по дисциплине Устройства генерирования и формирования радиосигналов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 16
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Астраханский Государственный Технический Университет
Кафедра Связь
Лабораторная работа №2
«Изучение параметров и характеристик пассивных элементов R, L, C и характеристик полупроводникового диода»
по дисциплине
«Устройства генерирования и формирования радиосигналов»
Выполнили: студенты группы
ДИСМБ 31/1
Евдошенко Н.Ю.
Кенжибаева Л.З.
Сегизбаева Б.Р.
Проверила:
доц. Мальцева Н.С.
Астрахань
2023
Лабораторная работа №2
Изучение параметров и характеристик пассивных элементов R, L, C и характеристик полупроводникового диода
Цель работы:
1. Анализ вольтамперных характеристик пассивных двухполюсников резистивного типа;
2. Анализ процессов в конденсаторе и катушке индуктивности;
3. Исследование напряжения и тока диода при прямом и обратном смещении р-n перехода;
4. Построение и исследование вольтамперной характеристики (ВАХ) для полупроводникового диода;
5. Исследование сопротивления диода при прямом и обратном смещении по вольтамперной характеристике;
6. Анализ сопротивления диода (прямое и обратное смещение) на переменном и постоянном токе;
7. Измерение напряжения изгиба вольтамперной характеристики.
Ход работы
Эксперимент 1. Вольт-амперные характеристики резистора.
а) Снятие вольтамперных характеристик с помощью амперметра и вольтметра. Соберем схему из методического пособия (рис.1). Установим номиналы сопротивлений для любых двух резисторов в 100 и 200 Ом.
Рис.1. Схема снятия ВАХ резистора.
Снимем вольтамперную характеристику поочередно для каждого из сопротивлений, используя амперметр и вольтметр и подключая к этим резисторам различные источники ЭДС. Построим вольтамперные характеристики резисторов.
| | 0,1 Ом | 10 Ом | 100 Ом | 200 Ом |
| U, B | I, Ом | |||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 3 | 29,7 | 0,3 | 0,03 | 0,015 |
| 5 | 49,51 | 0,49 | 0,05 | 0,025 |
| 10 | 99,01 | 1 | 0,1 | 0,05 |
| 12 | 118,8 | 1,2 | 0,12 | 0,06 |
-
В
АХ для сопротивления R = 0,1 Ом
-
ВАХ для сопротивления R = 10 Ом
-
ВАХ для сопротивления R = 100 Ом
-
ВАХ для сопротивления R = 200 Ом
б) Снятие вольтамперных характеристик с помощью осциллографа. Соберем схему снятия ВАХ резистора с помощью осциллографа (рис.2). Получим те же характеристики, используя осциллограф. Характеристику первого сопротивления снимаем при запуске программы вычислений, второго - при переключении ключа Space.
Рис.2. Схема снятия ВАХ резистора с помощью осциллографа.
1. ВАХ резистора R = 100 Ом на осциллографе.
2. ВАХ резистора R = 200 Ом на осциллографе.
Эксперимент 2. Исследование процессов в катушке индуктивности.
Соотношения между током и напряжением в катушке индуктивности исследуются при подаче последовательности разнополярных прямоугольных импульсов напряжения. Соберем схему для снятия параметров конденсатора (рис.3). Получим осциллограммы тока и напряжения на катушке индуктивности. Из осциллограмм определим величину индуктивности.
Рис.3. Схема для снятия параметров конденсатора
Рис.4. Осциллограммы тока и напряжения на катушке индуктивности
Определим величину индуктивности:
Сила тока I0=73,92 А
U0=Umax/√2=40/√2=28,29 В
Циклическая частота ω=2*f=6,28*42=263,76 рад/с
U0=I0*L*ω → L=U0/(I0*ω)=28,29/(73,92*263,76) = 1,45 мГн
Эксперимент 3. Исследование процессов в конденсаторе.
Соотношения между током и напряжением в конденсаторе исследуются при подаче последовательности разнополярных прямоугольных импульсов тока. Соберем схему для снятия параметров конденсатора (рис.5). Получим осциллограммы тока и напряжения на конденсаторе. Из осциллограмм определим величину емкости конденсатора.
Рис. 5. Схема для снятия параметров конденсатора
Рис. 5. Осциллограмма напряжения на конденсаторе
С помощью осциллограммы и амперметра определим величину емкости конденсатора:
Сила тока I0 = 40 A
Напряжение U0 = Umax/√2 = 6,955/√2 = 4,918 кB
Циклическая частота
Из соотношения
получаем, что емкость конденсатора равна:
Эксперимент 4. Измерение статического сопротивления диода.
Измерим сопротивление диода в прямом и обратном подключении, используя мультиметр в режиме омметра.
Рис. 6. Схема для измерения сопротивления диода в прямом направлении
Rd = 69,29 МОм
Рис.7. Схема для измерения сопротивления диода в обратном направлении
Rd = 499,5 МОм
Эксперимент 5. Измерение напряжения и вычисление тока через диод.
Соберем и включим схему снятия ВАХ диода при прямом включении. Вольтметр покажет напряжение на диоде UПР при прямом смещении.
UПР = 692,9 мВ
Рис.8. Схема снятия ВАХ диода при прямом включении
Перевернем диод и снова запустим схему. Теперь вольтметр покажет напряжение на диоде UОБ при обратном смещении.
UОБ = 4,995 В
Рис.9. Схема снятия ВАХ диода при обратном включении
Вычислим ток диода при прямом IПР и обратном IОБ смещении согласно формулам
IПР = (Е – UПP)/R = (5 – 0,693)/1000 = 4,307 мА
IОБ = (Е - UОБ)/R = (5 – 4,995)/1000 = 5 мкА.
Вычисленное значение прямого тока равно измеренному значению. Вычисленное значение обратного тока близко к измеренному значению.
Эксперимент 6. Снятие вольтамперной характеристики диода.
Снова откроем схему для снятия ВАХ диода (рис.1).
-
Прямая ветвь ВАХ. Последовательно устанавливая значения ЭДС источника равными 5В, 4В, 3В, 2В, 1В, 0.5В, 0В запишем полученные значения напряжения UПР и тока IПР диода.
Табл. Данные для построения прямой
ветви вольтамперной характеристики диода
| E, В | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0.5 | 0 |
| UПР, В | 0,690 | 0,684 | 0,679 | 0,666 | 0,624 | 0,491 | 0 |
| IПР, мА | 4,23 | 3,38 | 2,31 | 1,34 | 0,32 | 0,003 | 0 |
-
Обратная ветвь ВАХ. Перевернем диод. Последовательно устанавливая значения источника ЭДС равными 0В, 5В, 10В, 15В, запишем полученные значения.
Табл. Данные для построения обратной ветви вольтамперной характеристики диода
| Е, B | 0 | 5 | 10 | 15 |
| UОБ, B | 0 | 4,995 | 9,99 | 14,98 |
| IОБ, мА | 0 | 0,005 | 0,01 | 0,015 |
По полученным данным построим графики IПР (UПР) и IОБ (UОБ).
Прямая ветвь вольтамперной характеристики диода
Обратная ветвь вольтамперной характеристики диода
Вычислим сопротивление диода на постоянном токе IПР = 4 мА по формуле RСТ= UПР / IПР.=
= 689 мВ/ 4мА = 172,25 Ом
Определим напряжение изгиба. Напряжение изгиба определяется из вольтамперной характеристики диода, смещенного в прямом направлении, для точки, где характеристика претерпевает резкий излом. UИЗГ = 0,624 В.
Вывод: в ходе данной лабораторной работы были исследованы и проанализированы вольтамперные характеристики пассивных двухполюсников резистивного типа, в результате чего выяснили, что их ВАХ являются линейными.