Опыты с диодом – для новичков в радиоделе

May 11, 2014 by admin Комментировать »

Вы знаете, как и я, что полупроводниковый диод применяется для выпрямления переменного напряжения И, как и я, вы знаете, что, выбирая диод, следует обратить внимание на предельно допустимые напряжение и ток Иногда следует поинтересоваться предельной рабочей частотой Мы же помним, что диод чем-то похож на конденсатор, то есть, на каких-то частотах он, подобно конденсатору, может пропускать переменный ток, не выпрямляя его

Некоторые следующие далее опыты «бывалым» любителям могут показаться не интересными, их дело, но я, например, не помню, чтобы проделывал их когда-либо Если и вы их не выполняли, то давайте сделаем это сейчас

Итак, что я намерен сделать Я из тех диодов, что есть в моём распоряжении, выберу один, причём такой, какой есть программах симуляции Проделав опыт на макетной плате, мы повторим его в программе симуляции, чтобы сравнить полученные результаты

Электрическая цепь для первого опыта:

Простая электрическая цепь, где P1 – вход, P2 – выход, диод D1 я взял 1N4148, но вы можете выбрать другой Величину R1 мы рассчитаем

Рис 1713 Цепь с диодом

Выбранный мною диод имеет допустимое обратное напряжение 75 В, допустимый ток 200 мА

Не превышая допустимый ток, я остановлюсь на значении 10 мА Будем считать, что  прямое падение напряжения на диоде при этом токе составит 06 В На вход цепи я буду подавать напряжение не более 2 В В этом случае (мы знаем, спасибо Кирхгофу) на резисторе упадёт 14 В Зная ток (спасибо Ому), мы легко рассчитаем величину сопротивления: 1400/10 = 140 Ом (напряжение я взял в милливольтах, чтобы согласовать с током в миллиамперах) Из ряда типовых значений выберем 150 Ом

Для изменения напряжения на входе я воспользуюсь треугольными импульсами, которые формирует генератор моего прибора Вы можете воспользоваться функциональным генератором, если он есть, или подключить потенциометр к источнику постоянного напряжения (паре батареек) и менять напряжение с помощью потенциометра

Чтобы воспользоваться генератором, мне его нужно настроить

Рис 1714 Настройки функционального генератора

Я отметил на рисунке, что частоту с помощью ползунка я установил равной 02 Гц, включив диапазон 05 Гц и форму импульсов треугольную Напряжение (от пика до пика, Vpp) я установил с помощью ползунка Amplitude равное 2 В И ещё я добавил постоянную составляющую в 1 В, поскольку меня интересует изменение напряжения от 0 до 2 В И, чтобы до конца всё прояснить, я использовал щуп в режиме x10, поэтому чувствительность выбрал 01 В Таким образом, напряжение на экране меняется в заданном мной диапазоне

На макетную плату я установлю панельку под микросхему и запаяю «контрольные точки» для входа, общего провода (земли) и выхода К ним легко можно будет подключить щупы

Можно и  не использовать панельку  для микросхемы, а запаять детали сразу Но мы проведём несколько экспериментов, в том числе и с микросхемами

Чтобы не перепаивать детали, их  легко будет менять, используя гнёзда панельки, а при экспериментах с микросхемами дополнительные компоненты мы впаяем рядом с панелькой

Рис 1715 Макетная плата, подготовленная для первого опыта У выбранного мною диода 1N4148 катод отмечен полоской

Диод в опытах следует включить правильно, иначе результаты получатся неверные Лучше проверить полярность включения мультиметром

Рис 1716 Диод 1N4148

Перед проведением опыта прибор следует ещё раз откалибровать (в основном меню Options- Calibrate), поправить настройки, определиться с чувствительностью осциллографа (например, переключить щуп в режим x1 – напряжение не будет большим) Перед тем, как подключать генератор, ещё раз всё внимательно проверить, чтобы не испортить прибор, перегрузив его при неправильном включении Теперь можно подключить осциллограф, генератор и провести первое измерение:

Рис 1717 Измерение падения напряжения на диоде

249

Как видно из рисунка, напряжение растёт линейно до 053 В, когда оно замедляет рост и остаётся меньше 1 В

Второй опыт мы повторим, поменяв местами резистор и диод Как вы понимаете, в этом случае мы измеряем падение напряжения на резисторе, то есть, косвенно измеряем ток через диод

Рис 1718 Измерение тока через диод

Напряжение в начальный момент остаётся близким к нулю (ток через диод отсутствует), затем растёт, достигая максимума в 103 В Если разделить это значение на сопротивление резистора 150 Ом, то получим ток около 7 мА (примерно такой, как мы и планировали)

При желании можно изменить настройки генератора (увеличить частоту, например) и чувствительность осциллографа, чтобы получить более точную информацию

Рис 1719 Измерение тока через диод при изменённых настройках

Измеряя с помощью маркеров в одинаковых точках значения напряжения и «тока» (напряжения на резисторе) можно построить вольт-амперную характеристику диода, если это нужно

Тот факт, что диод открывается при напряжении порядка 05 В, используется для блокирования с помощью   встречно   включённых   диодов   чувствительных   входов   Это   предохраняет   их   от

перегрузки Но это же свойство полупроводниковых диодов мешает при выпрямлении сигналов, имеющих маленькое напряжение Так вольтметр  будет  хорошо работать при напряжении в несколько вольт Схема этого опыта осталась такой же, как в предыдущем, но сопротивление резистора изменено на 10 кОм

Рис 1720 Выпрямление переменного напряжения 177 В

И перестаёт работать при напряжениях в десятки милливольт

Рис 1721 Напряжение на выходе диода при сигнале 180 мВ Вот схема этого опыта

Рис 1722 Схема предыдущего эксперимента

Для выпрямления маленьких напряжений в измерительных схемах используют усилители При работе с высокочастотными сигналами усилитель должен обеспечивать достаточную полосу пропускания

То, что диод «скругляет» вершину треугольного импульса, иногда используют для формирования синусоидального напряжения из напряжения треугольной формы

И последнее, сравним проведённые нами эксперименты с полученными при моделировании

Рис 1723 Моделирование экспериментов с диодом Как видно из рисунка, различия не столь значительны

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

Оставить комментарий

Устройство витков выходе генератора импульсов микросхемы мощности нагрузки напряжение напряжения питания приемника пример провода работы радоэлектроника сигнал сигнала сигналов сопротивление схема теория транзистора транзисторов управления усиления усилитель усилителя устройства частоты