Напівпровідниковий одноперіодний випрямляч з RC-фільтром

Загальна схема експериментальної установки подана на рисунку 8.5. До її складу входить напівпровідниковий випрямляч струму з RC-фільтром. Цей випрямляч складається з напівпровідникового діода, перемикача, конденсаторів, резисторів, що з’єднані так, як показано на рисунку 8.5. До його входу підімкнено генератор електричного струму звукового діапазону частот (ЗГ). При визначенні коефіцієнта розгортки потрібно враховувати положення перемикача, який пов’язаний з ручкою “ « ” (“ х0, 2 ” – змінює в 0, 2 відповідне значення перемикача “ВРЕМЯ/ДЕЛ, “ х1 ” залишає без змін).

У напівпровідниковому випрямлячі використовують властивість діода Д1 пропускати електричний струм тільки в одному напрямку. До RC-фільтра входить опір R₂ та ємність C₁ або C₂ (далі індекс 1 або 2 будемо, де це можливо, опускати). Ємність RC фільтра можемо змінювати перемикачем П1. Фільтр призначено для згладжування пульсацій електричного струму після діода. Він працює таким чином. У ті моменти часу, коли напівпровідниковий діод Д1 пропускає електричний струм, на конденсаторі С накопичується електричний заряд. В ті моменти часу, коли діод Д1 не пропускає електричний струм, конденсатор С розряджається через опір R₂. Цей процес можемо описати, використовуючи закон Ома та означення для ємності і сили струму

, , , (8.1)

де - заряд на конденсаторі; - напруга на конденсаторі (та опорі ); - сила струму в колі. Розв’язуючи цю систему, отримаємо

(8.2)

або

, (8.3)

де , - відповідно максимальне значення заряду та напруги конденсатора (в момент початку розряду ).

Як бачимо, процес розрядки конденсатора характеризується сталою

. (8.4)

Фізичний зміст цієї сталої — час, за який напруга конденсатора ємністю зменшується в раз. Чим більші опір та ємність, тим довше розряджається конденсатор. Якщо період змінного струму буде набагато меншим за , то конденсатор не встигне розрядитись за час, коли діод буде закритим. Напруга на конденсаторі в цьому разі змінюється у невеликих межах. Відбувається згладжування пульсацій електричного струму. Таким чином, умову згладжування пульсацій можемо записати у вигляді . Якщо стала буде меншою за період , то згладжування не відбуватиметься.

Вищеописані процеси як якісно, так і кількісно потрібно дослідити експериментально в лабораторній роботі за допомогою електронного осцилографа.