Prostowniki jednofazowe

UWAGA: Podczas tego eksperymentu nie dotykaj żadnej części obwodu, gdy jest pod napięciem. Źródło prądu przemiennego jest uziemione tylko wtedy, jak pokazano na rys. 1 i 2, gdy generator funkcyjny jest źródłem. NIE uziemiaj VARIAC.

1. Konfiguracja źródła AC

W tym eksperymencie używane są dwa źródła prądu przemiennego; transformator zmienny (VARIAC) o niskiej częstotliwości 60 Hz oraz generator funkcyjny o szczytowym wyjściu sinusoidalnym 10 V i częstotliwości 1 kHz.

1. Przed rozpoczęciem podłącz sondę różnicową do jednego kanału oscyloskopu, a zwykłą sondę do drugiego kanału.
2. Wyreguluj przyciski na sondach w następujący sposób: sonda różnicowa na 20X (lub 1/20) i zwykła sonda na 10X. Nie zapomnij włączyć sondy różnicowej.
3. W menu każdego kanału na lunecie ustaw sondę na 10X. W przypadku sondy różnicowej ręcznie pomnóż dowolne pomiary lub wyniki przez dwa, aby osiągnąć żądaną wartość 20X.
4. Aby skonfigurować generator funkcyjny, upewnij się, że WYJŚCIE 50 Ω jest podłączone do kabla BNC-aligator.
   1. Podłącz zaciski krokodylkowe do zwykłej sondy oscyloskopu, aby obserwować wyjście generatora funkcji.
   2. Ustaw wyjście jako sinusoidę przy szczycie 10 V i częstotliwości 1 kHz z zerowym przesunięciem DC.
   3. Obserwuj wyjście generatora funkcyjnego i dostosuj jego ustawienia, aby uzyskać żądany przebieg wyjściowy.
   4. Po ustawieniu sygnału odłącz złącze BNC, ale nie wyłączaj generatora funkcji, aby zachować jego ustawienia. Odłącz sondę oscyloskopu od wyjścia generatora.
5. Aby skonfigurować VARIAC, upewnij się, że wyjście VARIAC (wygląda jak zwykłe gniazdko) nie jest podłączone do żadnego kabla.
   1. Pozostaw VARIAC OFF i upewnij się, że jego pokrętło jest ustawione na zero.
   2. Powoli ustaw pokrętło VARIAC na 5% mocy wyjściowej. Powinno to dać około 10 V napięcia szczytowego.

Prostownik półfalowy

2. Obciążenie rezystancyjne z wejściem wysokiej częstotliwości

1. Użyj generatora funkcyjnego jako źródła prądu przemiennego, ale na razie odłącz go od obwodu.
2. Na płytce proto zbuduj obwód pokazany na rys.1. Dioda (D) ma wartość znamionową 2A01G-T na 50 V i 2 A, podczas gdy rezystor obciążenia (R) ma moc 51 Ω.
   1. Upewnij się, że polaryzacja diody jest prawidłowa. Kreska na diodzie znajduje się na katodzie.
3. Przed podłączeniem sondy różnicowej do obwodu zwiąż ze sobą zaciski sondy i dostosuj zmierzony przebieg na ekranie, aby pokazać zerowe napięcie niezrównoważenia.
   1. Podłącz sondę napięcia różnicowego na rezystorze obciążenia, aby obserwować napięcie wyjściowe V_out.
   2. Podłącz zwykłą sondę po stronie AC, aby obserwować napięcie wejściowe V_in.
   3. Podłączyć generator funkcyjny do obwodu.
4. Dostosuj podstawę czasu na lunecie, aby wyświetlić V_in i V_out dla maksymalnie czterech podstawowych cykli V_in. Zrób kopię przebiegów.
   1. Powiększ obszar wyłączenia diody i wykonaj kopię przebiegów.
5. Odłączyć generator funkcyjny i wyjąć sondę różnicową w celu modyfikacji obciążenia. Pozostaw resztę obwodu i połączeń bez zmian.

Rysunek 1: Prostownik półfalowy z obciążeniem rezystancyjnym

3. Obciążenie rezystancyjno-indukcyjne z wejściem wysokiej częstotliwości

1. Korzystając z tego samego obwodu na rys. 1, podłącz cewkę indukcyjną 4,7 mH (L) w serii z obciążeniem rezystancyjnym, jak pokazano na rys. 2.
2. Podłącz sondę napięcia różnicowego do rezystora obciążenia, aby obserwować napięcie rezystora V _out , który ma taki sam kształt fali jak prąd obciążenia R-L I_out.
3. Włącz wyjście generatora funkcji.
4. Dostosuj podstawę czasu na lunecie, aby wyświetlić V_in i V_out dla maksymalnie czterech podstawowych cykli V_in. Zrób kopię przebiegów.
   1. Powiększ obszar wyłączenia diody i obserwuj opóźnienie w czasie wyłączenia. Zrób kopię przebiegów.
   2. Wyłącz wyjście generatora funkcyjnego i odłącz je od obwodu.
   3. Usuń cewkę indukcyjną L i pozostaw resztę obwodu tak, jak jest.

Rysunek 2: Prostownik półfalowy z obciążeniem R-L

4. Obciążenie rezystancyjne z wejściem niskiej częstotliwości

1. Upewnij się, że wyjście VARIAC jest ustawione na 5% i odłączone od obwodu. Podłącz sondę różnicową w poprzek VARIAC, włącz VARIAC i nieznacznie wyreguluj jego moc, aby osiągnąć szczyt 10 V.
   1. Uchwyć przebieg na oscylonie, aby użyć go jako referencyjnej obserwacji napięcia wejściowego.
   2. Wyłącz VARIAC, ale nie zmieniaj jego voltage ustawienie.
2. Korzystając z tego samego obwodu z rys. 1, tj. z odłączoną cewką indukcyjną i rezystorem będącym jedynym obciążeniem, podłącz wyjście VARIAC za pomocą kabla wtykowo-bananowego.
3. Podłącz sondę napięcia różnicowego do rezystora obciążenia, aby obserwować napięcie wyjściowe, V_out.
4. Włącz wyjście VARIAC. Trzymaj się z dala od obwodu i obserwuj przebiegi na oscylomierzu. Jeśli chcesz debugować swój obwód, najpierw wyłącz VARIAC.
5. Dostosuj podstawę czasu na lunecie, aby wyświetlić V_out dla maksymalnie czterech podstawowych cykli. Zrób kopię przebiegu.
   1. Powiększ obszar wyłączenia diody i wykonaj kopię przebiegów.
6. Wyłącz VARIAC i zdemontuj obwód. NIE zmieniaj VARIAC voltage ustawienie.

Prostownik pełnookresowy

5. Obciążenie rezystancyjne

1. Na płytce proto zbuduj obwód pokazany na rys. 3.
   1. Upewnij się, że polaryzacja diody jest prawidłowa. Kreska na diodzie znajduje się na katodzie.
2. Gdy obwód jest gotowy, podłącz wyjście VARIAC jako źródło prądu przemiennego.
3. Podłącz sondę napięcia różnicowego do rezystora obciążenia, aby obserwować napięcie wyjściowe V_out.
4. Włącz wyjście VARIAC. Trzymaj się z dala od obwodu i obserwuj przebiegi na oscylomierzu. Jeśli chcesz debugować swój obwód, najpierw wyłącz VARIAC.
5. Dostosuj podstawę czasu na lunecie, aby wyświetlić V_out dla maksymalnie czterech podstawowych cykli V_in. Zrób kopię przebiegów.
   1. Zmierz wartość międzyszczytową V_out za pomocą kursorów.
6. Utrzymuj połączenia sondy tak, jak są i wyłącz VARIAC i zdemontuj obwód.
   1. NIE zmieniaj VARIAC voltage ustawienie.

Rysunek 3. Prostownik pełnookresowy z obciążeniem rezystancyjnym.

6. Obciążenie rezystancyjne z kondensatorem filtrującym

1. Korzystając z tego samego obwodu na rys. 3, podłącz kondensator elektrolityczny (C) równolegle z obciążeniem rezystancyjnym, jak pokazano na rys. 4.
   1. Upewnij się, że biegunowość kondensatora jest prawidłowa z zaciskiem ( - ) podłączonym do ujemnej strony obciążenia.
2. Włącz wyjście VARIAC. Trzymaj się z dala od obwodu i obserwuj przebiegi na oscylomierzu. Przed debugowaniem obwodu wyłącz VARIAC.
3. Dostosuj podstawę czasu na lunecie, aby wyświetlić V_out dla maksymalnie czterech podstawowych cykli VIN. Zrób kopię przebiegów.
   1. Zmierz wartość międzyszczytową V_out za pomocą kursorów i opcji sprzężenia AC dla tego kanału (sprzężenie AC eliminuje przesunięcie sygnału DC).
4. Po wykonaniu pomiaru przywróć to do sprzęgła DC.
5. Wyłącz VARIAC.
6. Zdemontuj obwód i posprzątaj ławkę.

Rysunek 4. Prostownik pełnookresowy z obciążeniem rezystancyjnym i filtrowaniem pojemnościowym