试验七二极体电路.DOC

實驗七 二極體電路 零件 運算放大器LF411 一枚； 二極體1N4148 四枚； 稽納二極體6.2V 一枚； 電阻 1k?、2k?、??k? 51? 一枚； 電容 22?、470?F 各一枚。 目的 研習及測試二極體之應用電路。 相關知識 二極體之種類及基本傳導特性； 二極體應用電路：（a）半波整流器；（b）全波整流器；（c）截波與箝位器；（d）主動整流器。 預習問題 在程序2與3中，絕對不可以用示波器同時觀察Vin和Vout，為什麼？由於不能同時觀察，對於Vin輸入值及Vout輸出值的量測，要如何操作才正確？ 在程序4中，要估算二極體的串聯動態電阻(Dynamic resistance)，請問何謂二極體動態電阻？ 把程序3的電路，用Pspice模擬，看看電路模擬的結果為何？ 程序 ＜1＞半波整流器 電路連接如右圖： Vin用振幅為10V之60Hz正弦波輸入，畫出你觀察到的Vout，注意峰值為多少？是否仍為10V？ ＜2＞橋式全波整流器 1. 仔細接好如右圖電路，特別注意二極體的極性（即方向性），我們這裡還不希望有太多的surprise！ 2. Vin輸入振幅為10V之60Hz弦波信號，畫出Vout。 Wait！這裡請注意一下！此電路的輸入，不管正或負端均為float（即均不和地GND相接），因此你絕對不可以用示波器同時觀察Vin和Vout的波形。你必須在Vin尚未接入電路前先檢查其大小，然後（確定探針的GND沒接在任一輸入端）再觀察Vout。 ＜3＞全波整流器+濾波電容 在程序＜2＞的電路輸出接一瀘波電容C到地。 接線如右圖： 此即形成一個常用的所謂末經穩壓（unregulated）直流電源供應器的靈魂部分。 1. Vin仍用振幅10V、60Hz之弦波輸入，C用22?F，畫出Vout。並注意輸出電壓的不平整（即漣波，ripples）情形，記錄其漣波大小。 Vout ripples Time 2. 將C換為470?F，結果有何變化，漣波現在有多大？這樣合理嗎？ 3. 現在將電路中標記c的二極體移去，用來模擬此二極體被燒壞的情形，Vout的波形變成怎樣？假如將二極體c兩端短路，結果如何？（注意！別把二極體a或d之兩端短路！） ＜4＞截波或箝位器（clamp） 1.電路如右圖： Vin用振幅為10V、1kHz之弦波輸入，記錄Vout。假如你看到被截的波形不是很平，這是由於二極體的串聯動態電阻（dynamic resistance）所致，請約略估計一下此電阻的大小。 2. 上面用來箝位的5V電壓，現在改用一個分壓器來提供，線路如右圖。輸出變成什麼模樣？有沒有感到訝異？你知道原因嗎？ 試試看如虛線所示，接一個22?F的電容到地，結果有沒有改善？！ 3. 右圖為利用稽納二極體所設計的截波器，Vin仍用振幅10V、1kHz之弦波輸入，記錄Vout。假如R換成51?之電阻，Vout有何不同？ ＜5＞主動式整流器 1. 不好的整流器： 右圖為一不好的整流器，怎麼不好呢？試試看就知道。用一個100Hz、振幅2V、DC Offset=0之弦波輸入，記錄Vout。輸入為負時，Vout發生什麼事？為什麼？用1000Hz試試。 2. 改良的整流器： 電路如右圖，重複上面步驟，結果是不是改善很多？ 問題與討論 *1. 解釋你程序＜1＞和＜2＞之結果，比較兩種整流器之優劣。 *2. 比較並解釋程序＜3＞步驟2和3中漣波（ripples）之大小。 3. （BONUS！)解釋程序＜4＞之1的結果，並估計二極體的動態電阻。 4. （BONUS！)解釋程序＜4＞之2的結果，並說明後來接上去的電容有何功能？ 5. 解釋程序＜4＞之3中兩個不同R值所造成之結果。 6. 解釋程序＜5＞的結果，步驟2之電路為什麼比步驟1的好？主動式的整流器看不看得到0.6~0.7V二極體導通所需之電位降？ END OF EXP. 7 應用電子學實驗講義（I） 實驗七之3 Diode clamp Clamp with voltage divider reference +