Краткие теоретические сведения. Под нелинейными электрическими цепями принято принимать электрические цепи, содержащие нелинейные элементы

Под нелинейными электрическими цепями принято принимать электрические цепи, содержащие нелинейные элементы, вольтамперная характеристика (ВАХ) которых нелинейна. Исследуемым нелинейным элементом является полупроводниковый стабилитрон V7(стабилитрон – это разновидность диода). Он предназначен для работы при напряжениях, превышающих напряжение пробоя диода. Когда обратное напряжение достаточно велико, чтобы вызвать пробой стабилитрона, это означает, что через него течет высокий обратный ток. До наступления пробоя обратный ток невелик, после наступления пробоя – обратный ток резко возрастает. Это происходит потому, что сопротивление стабилитрона уменьшается при увеличении обратного напряжения (рис. 1.3.7.). Нагрузкой стабилитрона V7 является измерительный мост постоянного тока. Нагрузка меняется путём изменения величины сопротивления переменного резистора R₁ (ключ S₁₄ должен находиться в верхнем положении).

а) б)

Рис. 1.3.6. а) схема треугольника сопротивлений,

б) схема эквивалентной звезды

 

При работе следует рассчитать эквивалентное сопротивление нагрузки R_Н.ЭКВ.. Сопротивление резистивного датчика R₁ выбирается по усмотрению преподавателя в пределах 0…11 кОм.

Значение сопротивления нагрузки R_Н.ЭКВ. определяется путём преобразования треугольника сопротивлений R₁₈; R₁₉; R₂₁ в эквивалентную звезду R₂₂; R₂₂; R₂₄ (рис.1.3.6),

где ; ; , тогда .

Расчёт динамического сопротивления стабилитрона R_Д производится по формуле

,

где U_СТmax, U_СТmin, I_СТmax, I_СТmin – значения напряжений и токов, определяющиеся по вольтамперной характеристике стабилитрона (рис. 1.3.7.).

Рис. 1.3.7. Вольтамперная характеристика стабилитрона D818E

Методика проведения опыта

1. Собрать схему по рис.1.3.8.

2. Исследуемый элемент стабилитрон V7 следует нагружать с помощью измерительного моста постоянного тока путём изменения сопротивления R₁ , но переключатель S₁₅ должен быть расположен в режиме К.З (измеряется ток амперметром рА₁ ) и в режиме Х.Х (измеряется напряжение вольтметром рV₁).

Для выполнения расчёта берём стабилитрон типа D818E с техническими данными: Δ U_СТ = 15%; U_СТ = 9 В при I_СТ = 10 мА;

P_max = 300м Вт при t = 50°C; r_СТ1 = 100 Ом при I_СТ = 3 мА; а также сопротивление резисторов: R₁₈ = R₂₀ = 5, 1 кОм; R₁₉ = 10 кОм; R₁₇ = 100 Ом.

3. Входное напряжение стабилитрона U_ВХ устанавливается в пределах от 0 до 12 В резистором R₂.

 

R21

 

Рис. 1.3.8. Схема исследования стабилитрона V7