7
I. DIODY V USMĚRŇOVAČÍCH STŘÍDAVÉHO PROUDU Filtrace usměrněného napětí
Usměrňovači účinek diod je dán jejich nesymetrickou voltemperovou charakteristikou. Odpor diody v propustném směru je malý, v závěrném směru má dioda odpor velký, o několik řádů vyšší než v propustném směru*
Rozlišujeme usměrňovače jednocestné a dvojcestné. Při jednocestném usměrnění používáme pouze jednu diodu, která propouští střídavý proud jen v jedné půlperiodě.
K sestavení jednocestného usměrňovače používáme transformátor a jednoduchým sekundárním vinutím, případně můžeme napětí odebírat přímo ze sítě. Získané usměrněné napětí má výrazné zvlnění, proto musíme mezi usměrňovač a zátěž zapojit vhodný filtr, který zvlnění potlačí.
K sestavení dvojcestného usměrňovače použijeme dvou diod, které připojíme k sekundárnímu vinutí transformátoru s odbočkou uprostřed. Transformátor dodává dvě stejná střídavá napětí vzájemně posunutá ve fázi o íi, •
Přípravky používané v praktiku k sestavení jednocestného a dvojcestného usměrňovače jsou na obr. la, lb a 1c. Pro jednocestný usměrňovač použijeme diodu Dg,- pro dvojcestný usměrňovač použijeme diody obě.
R.tr
u.
u.
g -o
KY708
Obr. la
Obr. lb
Obr. 1c
Připojíme-li u jednocestného usměrňovače s vyhlazovacím kondensátorem C mezi svorky A a B zatěžovací odpor R„, bude mezi body A a B zvlněné stejnosměrné napětí u, skládající se ze stejnosměrné složky U +~ a zvlnění o amplitudě AU.
Stejnosměrné složka usměrněného napětí je
Ustř = Um
cogoc cos ©
při napětí zdroje   ug = Uffl costot,oc je fázový posuv a® úhel otevření
dindv rií>nv flphnu t. '. nn kterou prochází proud diodou. Pro dostatečně "velkou kapacitu kondenzátoru C a malé proudy odporem Rz můžeme úhel oL
8
považovat za zanedbatelně malý, cos c*. = i a
Ustř = Um cos ©   • (LI) Pro jednocestný usměrňovač dále platí.
tg Q~Q = , . (i.2)
z
úhel otevření diody tedy závisí na velikosti zatěžovacího odporu R a na odporu R/, který představuje odpor diody v propustném směru v sérii s vnitřním odporem zdroje napětí u . K ověření činnosti diody v jednocastnéra usměrňovači použijeme přípravky podle obr. la až lc. Jako zatěžovacl odpor í?z použijeme proměnný odpor. Diodu D-^ nezapojujeme. Primární vinutí transformátoru napájíme z regulačního transformátoru R.tr, Měříme efektivní hodnotu napětí na vinutí transformátoru a z ní určíme amplitudu Uffi. Toto napětí udržujeme během měření konstantní! Z naměřeného stejnosměrného napětí Ugtí, na odporu Rz a napětí Um vypočteme úhel otevřeni diody .
U    „ ■
cos 0   = . -™ .
m
Do grafu vyznačíme závislost cos© = f( R_,)»
Uhel otevření diody můžeme stanovit také užitím osciloskopu. Napětí na odporu RQ odpovídá průběhem průběhu proudu diodou - obr. 2.
Osciloskopem měříme závislost úhlu otevření na proudu zatěžovacím odporem R . Sestrojíme graf závislosti  Q - f( Rz). Výsledky obou řad měření porovnáme.
9
Pro velké hodnoty odporu JR ,  R^—^co , hodnota úhlu otevření se
blíží nule, vztah (1.2). Ze vztahu (1,1) pak vychází, že hodnota usměrněného napětí U tř = U  , kondenzátor C se nabíjí na vrcholovou hodnotu napětí zdroje.   Tohoto jevu můžeme v praxí použít pro měření vrcholové hodnoty střídavého napětí. Podmínkou je, Se velikost z. a tě ž ovací ho odporu R   i kapacita kondenzátoru C musí být dostatečná veliké. Přistrč-jům, které měří vrcholovou hodnotu napětí, říkáme Špičkové voltmetry.
Činnost špičkového diodového voltmetru ověříme napětím sítové frekvence, í když jeho najčastejší použití ja v oboru vysokých frekvencí. Jako filtrační kondenzátor volíme kapacitu 0 = 100 juF, zatěžovací odpor JR,   je odpor stejnosměrného voltmetru velikostí řádově 10° ohmu. Pří měření zvyšujeme postupné vstupní napětí usměrňovače regulačním transformétorem a k nastaveným hodnotám střídavého napětí U ^ odečítáme hodnoty usměrněného napětí. Vyneseme graf závislosti U ^ -■■ f( U ^.). Pro ideální diodu by závislost měla' být lineární se směrnicí k ~ f2 *
Ke stanovení průběhu proudu diodou užíváme dvoukanálového oscilo--akopu, který umožňuje současné sledování průběhů dvou napětí»• Pro demonstraci Činnosti usmerňovača s vyhlazovacím kondenzátorom můžeme druhého kanálu osciloskopu užít ke sledování průběhu napětí u     na zat§~ žovacím odporu R„ . Je možné demonstrovat, že napětí na kondensátoru stoupá po dobu, kdy diodou prochází proud a kleaá po dohu, kdy dioda je uzavřena.
F i11r a c e usm§r nč neho napětí jed iným kondenzátorom většinou nestačí. Proto mezi usměrňovač a zatěžovocí odpor často zapojujeme filtr, ktorý může. být ve tvaru- podle obr. 3.
Pro dal pí měření použijeme dvojcestného usmerňovače v můs takovém (Graetzovč) zapojení* Na výstup filtru ir.ef.i body A a B . připojíme proměnný zatěžovacf odpor Pí . Zvlnění usměrněného napětí na vstupu filtru (mezi body E a 0) o na výstupu filtru •  (mezi body G'a 0) měříme osciloskopem. Amplitudy napětí zvlnění jsou A J a  ů>\', .
Pro stálou hodnotu vstupního střídavého napětí usměrňovače měnírna proud zátěží I    a pro
É o—f
Obr. 3-
Obr. 4
10
každou nastavenou hodnotu proudu I_ změříme amplitudu zvlňujícího napětí  /|U a  Alf' a napětí na zatěžovacím odporu - U .
z
Úkoly:
1. Ověřte činnost špičkového voltmetru.
2. V jednocestném usměrňovači určete úhel otevření diody . .
a) měřením Um a Ugtř >
b) užitím osciloskopu.
Sestrojte graf závislosti 0= f( R ).   Měřte pro hodnoty U „ do 50 V.
z ei ■
3» Ve spojení s dvojcestným usměrňovačem změřte amplitudy zvlnění na
vstupu  AU a výstupu    Aü' vyhlazovacího filtru. Graficky vyjádřete
závislosti
AUA!   = f( I )     a    AU'/AU = f'( I.) . Filtr zatěžujte proudem do 200 mA.