ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Интерфейс программы Multisim

Введение

Сейчас, в век компьютерных технологий, когда процесс моделирования занимает важнейшее место в процессе практически любого производственного цикла, широко используется метод проработки, контроля и тестирования выходных данных при помощи различного программного обеспечения. Одной из таких программ является Multisim 7 by Electronics Workbench компании Interactive Image Technologies (далее Multisim), предназначенная для моделирования и разработки электрических схем. Она предназначена для схематического представления и моделирования аналоговых, цифровых и аналогово-цифровых цепей. Программа включает в себя средства редактирования, моделирования и виртуальные инструменты тестирования электрических схем, а также дополнительные средства анализа моделей.

Программа Multisim применяется как на предприятиях, занимающихся разработкой электрических схем, так и в большинстве высших учебных заведениях мира, занимающихся изучением и разработкой радиоэлектронных устройств. Она проста в обращении и не требует глубоких знаний компьютерной техники. Ее интерфейс можно освоить буквально за несколько часов работы, поэтому считается, что Multisim на данный момент времени не имеет себе аналогов по простоте освоения. Но, вместе с тем, программа включает в себя большое количество моделей электронных устройств известных производителей, например, таких, как Motorola, что позволяет использовать ее для моделирования и проектирования современных радиоэлектронных устройств.

В данном пособии рассматривается версия программы Multisim 7. Интерфейс и состав библиотек элементов других версий отличается от рассматриваемого, но основные принципы работы практически неизменны. Поэтому, при наличии навыков работы с этой версией программы, можно без труда разобраться с другими.

Интерфейс программы Multisim

 

Интерфейс программы подобен реальному рабочему месту разработчика электронных схем. Все необходимое для их разработки и тестирования собрано вместе и находится прямо перед пользователем и легко доступно. Все необходимые действия, такие как перемещение элементов схемы, соединение элементов между собой, перемещение по рабочей области экрана и линейке элементов осуществляются с помощью манипулятора «мышь».

Рис. 7. Интерфейс программы Multisim

Интерфейс программы (рис. 7) состоит из следующих компонентов:

1. рабочей области;

2. меню;

3. главной панели инструментов;

4. панелей электрорадиоэлементов;

5. панели приборов.

 

Рабочая область

 

Рабочая область представляет собой самое большое центральное пространство экрана. Оно является подобием макетной платы, на которой собирают и отлаживают схемы.

Рабочая область отображается в окне, которое может быть передвинуто, изменено в размерах, пролистано, как и другие окна. Если рабочее пространство перекрывается другим окном, то его можно переместить на передний план нажатием левой кнопки мыши на заголовке окна или выбором Circuit (Схема) из пункта меню Window (Окно).

 

Меню

Меню находится вверху под строкой-заголовком и состоит из следующих пунктов:

· меню работы с файлами (File),

· меню редактирования (Edit),

· меню установки видимости (View),

· меню размещения элементов (Place),

· меню моделирования (Simulate),

· меню экспорта/импорта проектов (Transfer),

· меню инструментов (Tools),

· меню отчетов (Reports),

· меню настроек (Options),

· меню работы с окнами (Window),

· меню работы с файлами справок (Help).

 

Некоторые команды меню могут быть вызваны “горячей клавишей”. Команды серого цвета (“погашенные”) не могут быть выбраны в данный момент.

 

Главная панель инструментов

 

Главная панель инструментов находится сразу под меню и состоит из “быстрых кнопок”, имеющих аналоги в меню, кнопок запуска и приостановки моделирования схем, набора радиоэлектронных аналоговых и цифровых элементов, индикаторов, элементов управления и инструментов.

Панель приборов

Справа от рабочей области находится панель приборов. Выбор прибора осуществляется кликом мыши на требуемом приборе и перемещении его в рабочую область, где он устанавливается также кликом мыши.

 

Создание новой схемы

 

Для того чтобы создать новую схему, необходимо:

1. Установить с помощью мыши нужные элементы схемы из панелей элементов на рабочую область.

2. Соединить элементы между собой.

3. Установить требуемые измерительные приборы и подсоединить их.

4. Включить собранную схему.

 

Установка элементов

Выбор и установка элементов из соответствующих панелей электрорадиоэлементов осуществляется следующим образом: указатель мыши помещается на требуемый элемент и нажимается левая кнопка мыши, затем выбирается тип (семейство) и номинал элемента, нажимается кнопка ‘OK’, элемент перемещается на нужное место в рабочей области экрана и устанавливается “кликом” мышки.

При размещении элементов схемы в рабочей области лучше оставлять место между элементами для более легкой вставки соединений или других элементов схемы. При необходимости можно использовать вращение или перемещение выделенных элементов схемы.

Для удаления элемента схемы из рабочей области следует выделить его и выбрать Delete (Удалить) из пункта меню Edit (Редактирование).

 

 

Соединение элементов

Для соединения двух элементов схемы нужно поставить указатель мыши на вывод (короткая выступающая линия) одного из элементов (он выделится) и нажать левую кнопку мыши. Не отпуская кнопку мыши, переместить ее указатель к выводу другого элемента и отпустить кнопку.

Чтобы вставить элемент схемы в линию соединения, следует переместить этот элемент на линию соединения и отпустить кнопку мыши.

Для перемещения линии соединения − поставить указатель мыши на эту линию, нажать левую кнопку мыши и переместить ее.

Если соединительная линия проходит не ровно или кругами, то существует несколько способов выпрямить ее:

1) Если элементы располагаются не на одной линии, нужно выделить один из них и с помощью клавиш управления курсором (на клавиатуре) установить их на одну линию.

2) Если соединительная линия проходит по какому-либо элементу схемы, можно переместить этот элемент или перетащить линию соединения.

3) Соединительная линия может пройти по более оптимальной траектории, если попытаться произвести соединение, начиная с других элементов.

Выбор метода зависит от конкретной проблемы. Иногда вращение элемента приводит к более аккуратному соединению.

Чтобы удалить линию, соединяющую выводы элементов, следует выделить ее и удалить клавишей Delete или вырезать через меню Edit/Cut. При удалении элемента схемы или измерительного прибора все линии соединения, подходящие к нему, будут удалены автоматически.

 

 

Включение схемы

 

Для проведения моделирования (включения схемы) необходимо включить переключатель в правом верхнем углу экрана (на главной панели инструментов) или выбрать пункт Run (Выполнить) из меню Simulate (Моделировать). Для остановки работы схемы нужно перевести переключатель питания в положение «выключено». Команда Pause (Приостановить) из пункта меню Simulate или соответствующая кнопка справа на главной панели инструментов позволяют приостановить работу схемы.

 

Моделирование работы схемы

При включении схемы программа моделирует ее работу для вычисления значений токов, напряжений и сопротивлений в контрольных точках. Значения отображаются на приборах, присоединенных к схеме.

После завершения моделирования можно изменить установки приборов или присоединить мультиметр, вольтметр, осциллограф или логический анализатор к другой контрольной точке. Затем следует снова включить схему. При изменении схемы (например, удалении некоторых элементов или изменении их номиналов) также необходимо снова включить схему.

Если схема некорректно собрана или не заземлена, то ее работа не может быть промоделирована. При этом выдается сообщение об ошибке, которое может помочь обнаружить источник проблемы. Нужно проверить схему, устранить ошибку, а затем снова включить ее.

 

Измерительные инструменты

 

В состав программы входит большой набор измерительных инструментов. Описание работы с некоторыми их них приведено ниже.

Название Иконка Назначение инструмента
Мультиметр Используется для измерения напряжений, токов, сопротивлений и потерь мощности сигнала между двумя точками схемы
Функциональный генератор Используется как источник напряжения, который выдает аналоговые сигналы в синусоидальной, прямоугольной или треугольной форме
Ваттметр Используется для измерения мощности
Двухканальный осциллограф Отображает изменение амплитуды и частоты сигналов
Четырех- канальный осциллограф Отображает изменение амплитуды и частоты сигналов
Графо- построитель Используется для анализа частотных характеристик схемы
Частотомер Используется для измерения частоты сигналов
Логический преобразователь Устройство, позволяющее производить преобразования представления цифровых схем или сигналов (схема - таблица истинности - логическое выражение)
Генератор слов Предназначен для формирования последовательностей цифровых сигналов (слов) или наборов двоичных разрядов, битовых комбинаций. Используется при моделировании цифровых схем.
Логический анализатор Используется для наглядного представления и анализа поведения логических цифровых сигналов.
Измеритель вольтамперных характеристик Служит для снятия вольтамперных характеристик диодов, биполярных и полевых транзисторов
Анализатор нелинейных искажений Служит для измерения нелинейных искажений сигналов в диапазоне от 20 Гц до 100 кГц
Виртуальный функциональный генератор Agilent 33120A Назначение аналогично функциональному генератору
Виртуальный мультиметр Agilent 34401A Назначение аналогично мультиметру
Виртуальный осциллограф Agilent 54622D Назначение аналогично двухканальному осциллографу

 

Мультиметр

Мультиметр используется для измерения напряжения, тока, сопротивления и потерь мощности сигнала между двумя точками схемы. Для измерения силы тока в ветви он включается последовательно, в остальных случаях параллельно.

Подключение к схеме производится с помощью клемм “+” и “—“ . Обе клеммы подключать обязательно!

Измерение тока

Для использования мультиметра в качестве амперметра служит кнопка “A”. Амперметр включается в разрыв линии соединения в точке, в которой необходимо измерить величину тока. При последующем измерении тока в другой точке мультиметр должен быть переключен в разрыв в этой точке, при этом схему необходимо снова включить.

Внутреннее сопротивление амперметра очень мало (1 нОм), но его можно изменить, используя кнопку Set… (Настройка) на мультиметре.

 

Измерение напряжения

Мультиметр можно использовать в качестве вольтметра, нажав на нем кнопку “V” и подключив выводы вольтметра к соединителям параллельно нагрузке, на которой измеряется величина напряжения.

Внутреннее сопротивление вольтметра очень велико (1 ГОм), но его можно изменить, используя кнопку Set… (Настройка) на мультиметре.

После включения схемы выводы мультиметра могут быть переключены для измерения напряжения к другим точкам схемы.

Измерение сопротивления

Для использования мультиметра в качестве омметра служит кнопка “”. При выборе этой кнопки можно измерить сопротивление между двумя контрольными точками схемы. Мультиметр при этом должен быть установлен в режим измерения постоянного сигнала.

Для получения точных измерений следует убедиться, что элемент или группа элементов схемы заземлена и не присоединена к источнику питания.

 

Диапазон измерений

Максимальные значения измеряемых величин (токов, напряжений, сопротивлений) устанавливаются в соответствующих полях Display Settings.

 

Функциональный генератор

Функциональный генератор (рис. 10) – это источник напряжения, который выдает аналоговые сигналы в синусоидальной, прямоугольной или треугольной форме. Можно изменять частоту сигнала, его длительность, амплитуду и смещение относительно нуля.

С вывода «+» генератора снимается сигнал положительный относительно нейтрального вывода “Common” , с вывода «-» - сигнал отрицательный относительно “Common”. Как правило, вывод “Common” соединяется с «землей».

Форма сигнала (Waveforms)

Форма выходного сигнала выбирается нажатием кнопки на функциональном генераторе, соответствующей желаемой форме выходного сигнала (синусоидальный, треугольный или прямоугольный).

Рис. 10. Функциональный генератор

Форму треугольного и прямоугольного сигналов можно изменять варьированием параметра Duty Cycle.

 

Частота (frequency)

Частота сигнала – это количество циклов в секунду (величина, обратно пропорциональная периоду генерируемого сигнала). Частота изменяется от 1 Гц до 999 МГц.

 

Длительность (duty cycle)

Установка длительности (в процентах) изменяет форму прямоугольного и треугольного сигналов. Диапазон установки длительности − от 1 до 99 процентов.

Для прямоугольного сигнала установка этого параметра определяет длительность сигнала высокого уровня. Значение длительности в 50% дает прямоугольный сигнал с равными частями высокого и низкого уровня.

Для треугольного сигнала этот параметр определяет наклон и местоположение вершины сигнала. Треугольный сигнал с 50% длительностью имеет одинаковый наклон фронта и спада сигнала.

 

Амплитуда (amplitude)

Установка амплитуды определяет максимальное значение сигнала. Если сигнал снимается с вывода Common («общий») и с вывода «+» или «-», то максимальный размах измеряемого сигнала будет равен двойной амплитуде. Если выход снимается с выводов «+» и «-», то максимальный размах сигнала будет в четыре раза больше установленного значения амплитуды.

Заметим, что здесь амплитуда определяет максимальное значение сигнала, в то время как другие источники устанавливают среднеквадратичное значение (RMS) выходного сигнала.

 

Двухканальный осциллограф

Двухканальный осциллограф (рис. 12) отображает поведение сигналов во времени. Он имеет два входа: канал A и канал B. Таким образом, одновременно могут наблюдаться два различных сигнала, и можно использовать осциллограф для сравнения формы двух сигналов.

Установка смещения по оси X

Установка смещения оси X (X position) определяет начальную точку на оси X. Когда смещения по оси Xравно 0, сигнал начинает отображаться от левой границы экрана осциллографа. Положительное значение сдвигает начальную точку вправо, отрицательное - влево.

 

Установка смещения оси Y

Установка смещения по оси Y (Y position) определяет начальную точку на оси Y. Когда смещение по оси Yравно 0, начальная точка находится на оси X. Значение смещения по оси Y может изменяться от -3.00 до 3.00. Для разделения изображений сигналов каналов A и Bпо вертикали (для их сравнения или детального рассмотрения) устанавливается ненулевое значение Y position для одного или обоих каналов.

Кнопки AC, 0 или DC

Можно указать различное сопряжение осциллографа по входу каждого канала, используя кнопки AC, 0 или DC (закрытый вход, выключен, открытый вход).

Для просмотра только переменной составляющей сигнала вход переключается в закрытый режим (кнопка AC), для просмотра полного сигнала (переменной и постоянной составляющей) вход переключается в открытый режим (кнопка DC). Установка 0 приводит к отображению прямой линии на уровне начальной точки канала Y (Y position).

В открытом режиме нельзя включать последовательно с измерительными входами осциллографа разделительные конденсаторы! В этом случае нужно использовать закрытый режим входов.

 

Синхронизация (Trigger)

Установка синхронизации или защелки (trigger) определяет, когда сигнал будет отображаться. Если сигнал не виден, следует установить trigger в автоматический режим (Auto).

Кнопки Auto, A, B и EXT (автоматический режим, канал A, канал B, внешний сигнал) определяют сигнал синхронизации. Автоматический режим (Auto) используется для получения изображения сигнала как можно быстрее. Кнопки A или Bслужат для использования сигнала на этом канале в качестве синхросигнала. Кнопка EXT использует внешний сигнал для синхронизации. (При использовании внешнего синхросигнала его подключают к выводу Т(trigger) на иконке осциллографа).

Заземление

По умолчанию осциллограф уже присоединен к заземлению (общему проводу схемы). Поэтому нет необходимости заземлять осциллограф для получения точных результатов. Однако, при использовании осциллографа, сама схема должна быть заземлена.

Для использования точки отсчета, отличной от земли (общего провода схемы), источник (или другие элементы) присоединяется к выводу «G» заземления осциллографа.

 

Сохранение результатов

Кнопка «Save» позволяет сохранить результаты измерений в текстовый (ASCII) файл.

Графопостроитель

Графопостроитель (рис. 13) используется для анализа частотных характеристик схемы. Выводы In (Вход) и Out (Выход) присоединяют к точкам схемы, в которых требуется измерить входное и выходное напряжения (Vin и Vout соответственно).

 

Рис. 13. Графопостроитель

Сохранение результатов

Кнопка «Save» позволяет сохранить результаты измерений в текстовый (ASCII) файл.

 

Просмотр результатов

Кнопка «Set…» позволяет установить количество точек, отображаемых на графике (рис. 14). Увеличение количества точек приведет к построению более гладких («красивых») графиков, но потребует большего количества времени для расчетов.

Рис. 14. Просмотр результатов

 

Генератор слов

Генератор слов предназначен для формирования последовательностей цифровых сигналов (слов). Он имеет 32 разряда. Цифровые последовательности выдаются на все выходы одновременно.

С правой стороны окна генератора слов показывается набор слов, которые могут принимать значения от 00000000 до FFFFFFFF (в шестнадцатиричном представлении, Hex). Они могут быть представлены в десятичном (Dec), двоичном (Binary) или символьном (ASCII) формате

 

Ввод слов (рис 15)

Чтобы ввести битовые наборы или слова нужно щелкнуть мышкой на нужной позиции и ввести 1 или 0. После выбора позиции ввода можно пользоваться клавишами редактирования для перемещения по полям. Рис. 15. Ввод слов

Следует использовать набор битов, который даст предсказуемый результат (как записано в таблице истинности).

 

Включение

Генератор имеет три режима формирования последовательностей импульсов: пошаговый (step), построчный (burst) и циклический (cycle).

Пошаговый режим работы (step) необходим при отладке цифровых схем и позволяет выполнять заданные последовательности сигналов с остановкой после каждого такта.

Построчный режим работы (burst) предназначен для формирования заданных цифровых последовательностей с остановкой после завершения строки последовательности, т.е. после завершения кодовой последовательности. Этот режим используется для однократного выполнения последовательности цифровых сигналов.

Циклический режим работы (cycle) используется для непрерывного повторения последовательностей цифровых сигналов. Данный режим полезен при наблюдении динамики работы цифровых автоматов. (Остановка осуществляется нажатием клавиш Ctrl + T). Значение каждого бита отображается напротив каждого вывода генератора слов.

 

Установка частоты

Тактовая частота генератора слов может быть установлена в Гц, кГц или МГц. Каждое слово на выходе генератора будет находиться на протяжении одного периода тактового генератора.

 

Логический анализатор

Логический анализатор (рис. 16) используется для визуализации и наглядного представления цифровых сигналов. Он имеет 16 независимых вхо­дов для анали­за сигна­лов. Логический анали­затор выдает ин­фор­ма­цию в виде времен­ных диаграмм, ана­ло­гичных тем, которые бы­ли бы получены при под­со­единении к реальной схеме осциллографа. Открытое окно логического анализатора отображает состояние (высокое или низкое) входных сигналов по каждому входному каналу. Очистка экрана анализатора происходит автоматически при переполнении содержимого экрана (диаграмма выходит за его пределы).

 

 


Рис 16. Логический анализатор

 

Если в процессе моделирования нажать кнопку «Пауза», то, используя скроллинг, можно посмотреть все результаты модели-рования (а не только те, которые видны на эране).

Чтобы «сбро-сить» все результаты моделирования необ-ходимо нажать кнопку «Reset».

Для остановки работы анализатора надо нажать кнопку «Stop». Продолжение работы при этом возможно будет после нажатия кнопки «Reset».

Развертка по времени (Clock) управляется установкой времени в количествах периодов тактового генератора анализатора на одно деление. Параметры тактового генератора анализатора устанавливаются после нажатия кнопки «Set».

 

Логический преобразователь

Логический преобразователь (рис. 17) – это мощное устройство, производящее некоторые преобразования представления схем. Он используется для преобразования:

· схемы в таблицу истинности;

· таблицы истинности в логическое выражение;

· таблицы истинности в упрощенное логическое выражение;

· логического выражения в таблицу истинности;

· логического выражения в схему;

· логического выражения в схему на базе элементов И-НЕ;

Клавиши преобразования находятся на правой стороне панели логического преобразователя.

 

 

Рис. 17. Логический преобразователь

 

Ввод таблицы истинности

Для ввода таблицы истинности следует отметить с помощью мыши ее входы (вверху окна), необходимые для составления (подвести указатель мыши к необходимому входу и нажать левую кнопку). При этом значения возможных состояний на входах схемы будут заполнены автоматически. Затем поместить указатель мыши в столбец “out” для заполнения выходных значений схемы, соответствующих входным по таблице, и нажимать левую кнопку мыши до появления требуемого значения (0, 1, Х). Если таблица истинности содержит неопределенности, то необходимо оставить символ “?”.

 

Преобразование схемы в таблицу истинности

Логический преобразователь может создавать таблицу истинности для схем с максимальным числом входов равным 8 и всего с одним выходом. Вначале присоединяются входы схемы к выводам “A”... “H” логического преобразователя. Затем − выход схемы к выводу “OUT”. Далее осуществляется преобразование нажатием кнопки на панели логического преобразователя.

 

Преобразование таблицы истинности в логическое выражение

Для преобразования таблицы истинности в логическое выражение необходимо воспользоваться этим типом преобразования. Сначала вводится таблица истинности в рабочую область прибора. Далее нажимается кнопка на панели таблицы истинности, соответствующая преобразованию таблицы истинности в логическое выражение. В нижней строке панели логического преобразователя будет показано полученное выражение. Далее можно упростить полученное логическое выражение или преобразовать его в схему.

 

Создание схемы из элементов И-НЕ (NAND)

Этот тип преобразования используется при необходимости получения схемы, состоящей только из логических элементов И-НЕ. По аналогии с предыдущим пунктом вводится логическое выражение и производится преобразование.

Моделирование электронных устройств
при помощи программы Multisim

Пробои р-n перехода

Если к переходу подключить обратное напряжение, то при определенном его значении переход пробивается. Это явление называют пробоем. Различают три вида пробоя: туннельньй, лавинный и тепловой. Первые два связаны с увеличением напряженности электрического поля в переходе, а третий — с увеличением рассеиваемой мощности и, соответственно, температуры.

В основе туннельного пробоя лежит туннельный эффект, т.е. «просачивание» электронов сквозь тонкий потенциальный барьер перехода.

В основе лавинного пробоя лежит «размножение» носителей в сильном электрическом поле, действующем в области перехода. Электрон и дырка, ускоренные полем на длине свободного пробега, могут разорвать одну из ковалентных связей полупроводника. В результате образуется новая пара электрон-дырка, и процесс повторяется уже с участием новых носите­лей. При достаточно большой напряженности поля, когда исходная пара носителей в среднем порождает более одной новой пары, ионизация приобретает лавинный харак­тер, подобно самостоятельному разряду в газе. При этом ток будет ограничиваться только внешним сопротивлением. Явление пробоя находит практическое применение в стабилитронах — приборах, предназначенных для стабилизации напряжения.

В основе теплового пробоя лежит саморазогрев перехода при протекании обрат­ного тока. С ростом температуры обратные токи резко возрастают, соответственно увеличивается мощность, рассеиваемая в переходе: это вызывает дополнительный рост температуры и т.д. Как правило, тепловой пробой может начаться лишь тогда, когда обратный ток уже приобрел достаточно большую величину в результате лавинного или туннельного пробоя.

 

Емкости р-n перехода

Емкость перехода принято разделять на две составляющие: барьерную емкость, отражающую перераспределение зарядов в переходе, и диффузионную емкость, отражающую перераспределение носителей в базе. Такое разделение, в общем, условно, но оно удобно на практике, поскольку соотношение обеих емкостей различно при изменении полярности приложенного напряжения. При прямом напряжении главную роль играют избыточные заряды в базе и, соответственно, диффузионная емкость. При обратном напряжении избыточные заряды в базе малы и главную роль играет барьерная емкость. Обе емкости нелинейны: диффузионная емкость зависит от прямого тока, а барьерная — от обратного напряжения.

 

Светодиод

Светодиод – специально сконструированный диод, в котором предусмотрена возможность вывода светового излучения из области перехода сквозь прозрачное окно в корпусе.

При прохождении тока через диод в прилегающих к переходу областях полупроводника происходит интенсивная рекомбинация носителей зарядов – эле­ктронов и дырок. Часть освобождающейся энергии выделяется в виде квантов света. В зависимости от ширины запрещенной зоны полупроводника излучение может иметь длину волны либо в области видимого глазом света, либо невидимого инфракрасного излучения. Излучение переходов на основе арсенида галлия имеет длину волны около 0,8 мкм. Переходы из карбида кремния или фосфида галлия излучают видимый свет в диапазоне от красного до голубого цвета. Важ­нейшими параметрами светодиода являются яркость и цвет свечения (или спектральный состав излучения).

Кроме основных параметров диодов, для светодиода дополнительно указывается минимальный ток в прямом на­правлении, при превышении которого светодиод зажигается. Для измерения ВАХ светодиодов можно использовать приведенные ниже схемы.

 

Задание на лабораторную работу

1. Исследовать прямую ветвь ВАХ двух диодов (см. табл. 1).

1.1. Собрать схему (рис. 30).

1.2. Меняя последовательно значения напряжения источника V1
от 0 до 1 В, снимать показания измерительных приборов. Значения токов и напряжений заносить в таблицу Excel.

2. Исследовать обратную ветвь ВАХ двух диодов из п. 1.

2.1. Собрать схему (рис. 31).

2.2. Меняя последовательно значения напряжения источника V1 от 0 до значений, когда ток через диод начнет резко возрастать (пробой), снимать показания измерительных приборов. Значения токов и напряжений заносить в таблицу Excel.

3. Сравнить эти данные с результатами расчетов по формуле (1). Построить график рассчетной ВАХ для двух диодов.

4. На основе созданных таблиц построить график ВАХ для двух диодов.

5. Собрать схему для исследования светодиода (рис. 30). Определить значение напряжения (и соответствующего ему тока), при превышении которого светодиод загорается.

Таблица 1

Задание на лабораторную работу №1

№ варианта
Диод 1N4942GP 1N4585GP 1N4586GP 1N4248GP 1N4249GP 1N3611GP 1N3612GP
Диод 1N3064 1N4009 1N4148 1N4149 1N4150 1N4151 1N4152
Светодиод голубой красный зеленый оранж. желтый ИК красный
№ варианта
Диод 1N3613GP 1N3614GP 1N3957GP 1N4001GP 1N4002GP 1N4003GP 1N4004GP
Диод 1N4153 1N4154 1N4446 1N4447 1N4448 1N4449 1N5820
Светодиод зеленый оранж. голубой ИК желтый оранж. голубой

 

№ варианта
Диод 1N4005GP 1N4006GP 1N4007GP 1N4245GP 1N4246GP 1N4247GP
Диод 1N5821 1N6478 1N6479 1N6480 1N6481 1N6482
Светодиод зеленый ИК желтый красный голубой оранж.

 

Контрольные вопросы

 

1. Устройство полупроводникового диода.

2. Типы р-n переходов.

3. Формула, описывающая вольтамперную характеристику р—n перехода.

4. Типы пробоев р-n перехода и их краткая характеристика.

5. Составляющие емкости р-n перехода.

6. Принцип действия светодиодов.

7. Известные основные типы полупроводниковых диодов и их краткая характеристика.

Лабораторная работа №2.

Требования к выпрямителям

Выбор схемы выпрямителя зависит от ряда требуемых значений параметров, характеризующих выпрямительное устройство. К ним относятся:

· выпрямленное напряжение и мощность;

· частота пульсации выпрямленного напряжения;

· число диодов;

· обратное напряжение на диоде;

· коэффи­циент использования мощности трансформатора;

· напряжение вторичной обмотки.

Коэффициент пульсаций

Качество выпрямления переменного напряжения оценивают с помощью коэффициента пульсаций, который определяется следующим образом:

, (2)

где ,

- приближенная оценка среднего значения выпрямителя.

Состав

Однополупериодный выпрямитель (рис. 32) состоит из трансформатора T1 и диода D1. В схеме для его исследования в качестве питающей сети используется источник переменного напряжения V1, в качестве нагрузки – резистор R1. Для получения временных диаграмм используется осциллограф.

 

Рис. 32. Однополупериодный выпрямитель

 

Работа схемы

В моменты времени, когда диод включен в прямом направлении, ток протекает через диод и нагрузку. При этом собственное сопротивление диода значительно меньше сопротивления нагрузки, и практически все напряжение с вторичной обмотки трансформатора приложено к нагрузке.

В моменты обратного включения диодов собственное сопротивление диода превышает сопротивление нагрузки, ток через нагрузку не проходит, а все напряжение оказывается приложенным к диоду.

Таким образом, на выходе однополупериодной схемы выпрямления имеют место импульсы напряжения, частота следования которых равна частоте питающей сети (рис. 33).

Достоинства и недостатки

Достоинствами однополупериодной схемы выпрямления являются:

· простота;

· наличие только одного диода;

· использование однофазного трансформатора.

 

К недостаткам схемы следует отнести:

· относительно большое значение коэффициента пульсаций;

· низкий коэффициент использования мощности трансформатора, так как он работает только в течение одного полупериода;

· больш

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти