Ви знаєте, як і я, що напівпровідниковий діод застосовується для випрямлення змінної напруги І, як і я, ви знаєте, що, вибираючи діод, слід звернути увагу на гранично допустимі напруження і струм Іноді слід поцікавитися граничної робочої частотою Ми ж памятаємо, що діод чимось схожий на конденсатор, тобто, на якихось частотах він, подібно конденсатору, може пропускати змінний струм, не випрямляючи його

Деякі такі далі досліди «бувалим» любителям можуть здатися не цікавими, їх справа, але я, наприклад, не памятаю, щоб проробляв їх будь-коли Якщо і ви їх не виконували, то давайте зробимо це зараз

Отже, що я маю намір зробити Я з тих діодів, що є в моєму розпорядженні, виберу один, причому такий, який є програмах симуляції Проробивши досвід на макетної платі, ми повторимо його в програмі симуляції, щоб порівняти отримані результати

Електричний ланцюг для першого досвіду:

Проста електричний ланцюг, де P1 – вхід, P2 – вихід, діод D1 я взяв 1N4148, але ви можете вибрати інший Величину R1 ми розрахуємо

Рис 1713 Ланцюг з діодом

Обраний мною діод має допустима зворотна напруга 75 В, допустимий струм 200 мА

Чи не перевищуючи допустимий струм, я зупинюся на значенні 10 мА Будемо вважати, що пряме падіння напруги на діод при цьому струмі складе 06 В На вхід ланцюга я буду подавати напругу не більше 2 В В цьому випадку (ми знаємо, спасибі Кірхгофа) на резистори впаде 14 В Знаючи струм (спасибі Ому), ми легко розрахуємо величину опору: 1400/10 = 140 Ом (напруга я взяв у мілівольтах, щоб узгодити з струмом в міліампер) З ряду типових значень виберемо 150 Ом

Для зміни напруги на вході я скористаюся трикутними імпульсами, які формує генератор мого приладу Ви можете скористатися функціональним генератором, якщо він є, або підключити потенціометр до джерела постійної напруги (парі батарейок) і міняти напругу за допомогою потенціометра

Щоб скористатися генератором, мені його потрібно налаштувати

Рис 1714 Налаштування функціонального генератора

Я зазначив на малюнку, що частоту за допомогою повзунка я встановив рівний 02 Гц, включивши діапазон 05 Гц і форму імпульсів трикутну Напруга (від піку до піку, Vpp) я встановив за допомогою повзунка Amplitude рівне 2 В І ще я додав постійну складову в 1 В, оскільки мене цікавить зміна напруги від 0 до 2 В І, щоб до кінця все прояснити, я використовував щуп в режимі x10, тому чутливість вибрав 01 В Таким чином, напруга на екрані змінюється в заданому мною діапазоні

На макетну плату я встановлю панельку під мікросхему і запаяти «контрольні точки» для входу, загального проводу (землі) і виходу До них легко можна буде підключити щупи

Можна і не використовувати панельку для мікросхеми, а запаяти деталі відразу Але ми проведемо кілька експериментів, в тому числі і з мікросхемами

Щоб не перепоювати деталі, їх легко буде міняти, використовуючи гнізда панельки, а при експериментах з мікросхемами додаткові компоненти ми впаяти поруч з панелькою

Рис 1715 Макетна плата, підготовлена ​​для першого досвіду У обраного мною діода 1N4148 катод відзначений смужкою

Діод в дослідах слід включити правильно, інакше результати вийдуть невірні Краще перевірити полярність включення мультиметром

Рис 1716 Діод 1N4148

Перед проведенням досвіду прилад слід ще раз відкалібрувати (в основному меню Options- Calibrate), Поправити настройки, визначитися з чутливістю осцилографа (наприклад, переключити щуп в режим x1 – напруга не буде великим) Перед тим, як підключати генератор, ще раз все уважно перевірити, щоб не зіпсувати прилад, перевантаживши його при неправильному включенні Тепер можна підключити осцилограф, генератор і провести перший вимір:

Рис 1717 Вимірювання падіння напруги на діод

249

Як видно з малюнка, напруга зростає лінійно до 053 В, коли воно сповільнює ріст і залишається менше 1 В

Другий досвід ми повторимо, помінявши місцями резистор і діод Як ви розумієте, в цьому випадку ми вимірюємо падіння напруги на резистори, тобто, опосередковано вимірюємо струм через діод

Рис 1718 Вимірювання струму через діод

Напруга в початковий момент залишається близьким до нуля (струм через діод відсутній), потім зростає, досягаючи максимуму в 103 В Якщо розділити це значення на опір резистора 150 Ом, то отримаємо струм близько 7 мА (приблизно такий, як ми і планували)

При бажанні можна змінити настройки генератора (збільшити частоту, наприклад) і чутливість осцилографа, щоб отримати більш точну інформацію

Рис 1719 Вимірювання струму через діод при змінених налаштуваннях

Вимірюючи за допомогою маркерів в однакових точках значення напруги і «струму» (напруги на резистори) можна побудувати вольт-амперну характеристику діода, якщо це потрібно

Той факт, що діод відкривається при напрузі порядку 05 В, використовується для блокування за допомогою зустрічно включених діодів чутливих входів Це охороняє їх від

перевантаження Але це ж властивість напівпровідникових діодів заважає при випрямленні сигналів, що мають маленьке напруга Так вольтметр змінної напруги буде добре працювати при напрузі в декілька вольт Схема цього досвіду залишилася такою ж, як у попередньому, але опір резистора змінено на 10 кОм

Рис 1720 Випрямлення змінного напруги 177 В

І перестає працювати при напружених в десятки мілівольт

Рис 1721 Напруга на виході діода при сигналі 180 мВ Ось схема цього досвіду

Рис 1722 Схема попереднього експерименту

Для випрямлення маленьких напруг у вимірювальних схемах використовують підсилювачі При роботі з високочастотними сигналами підсилювач повинен забезпечувати достатню смугу пропускання

Те, що діод «округляють» вершину трикутного імпульсу, іноді використовують для формування синусоїдальної напруги з напруги трикутної форми

І останнє, порівняємо проведені нами експерименти з отриманими при моделюванні

Рис 1723 Моделювання експериментів з діодом Як видно з малюнка, відмінності не такі значні

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012