Raddrizzatore

Programmi: Sek II, electronics courses

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Obiettivo

Studiare il raddrizzatore a ponte a doppia semionda e il livellamento dell'ondulazione con un condensatore.

Il montaggio

Generatore: onda sinusoidale, ampiezza 10 V, 50 Hz. Un ponte di quattro diodi, un carico da 1 kΩ. Il condensatore di livellamento da 100 µF è collegato al carico tramite un interruttore, che è aperto. Oscilloscopio ai capi del carico: CH1, 5 V/div, 5 ms/div.

Procedimento

1. Osservare la forma d'onda ai capi del carico e trovare il periodo dell'ondulazione.
2. Chiudere l'interruttore del condensatore. Per vedere l'ondulazione, nel menu dell'oscilloscopio passare CH1 all'ingresso AC, con le manopole impostare 0,2 V/div e un livello di trigger pari a 0; stimare l'ondulazione picco-picco.
3. Nel pannello dei parametri del condensatore impostare 1000 µF e passare CH1 a 20 mV/div.
4. Aprire l'interruttore e togliere il diodo più a sinistra — si ottiene un raddrizzatore a singola semionda.

Risultato atteso

Ai capi del carico ci sono semionde positive senza discese sotto lo zero. Il picco è di circa 8,9 V: circa 1,1 V si perdono sui due diodi in conduzione (i diodi raddrizzatori reali al silicio perdono circa 1,3 V, e il picco è più basso, circa 8,7 V). La frequenza dell'ondulazione è di 100 Hz — 2 divisioni. Con il condensatore da 100 µF la tensione è quasi costante, circa 8,5 V; l'ondulazione è di circa 0,67 V — 3,4 divisioni sull'ingresso AC; con 1000 µF — circa 0,07 V. Togliendo un diodo resta una semionda per periodo, 50 Hz.

Domande

1. Perché la frequenza dell'ondulazione di un raddrizzatore a doppia semionda è il doppio della frequenza di rete?
2. Come dipende l'ondulazione picco-picco dalla corrente del carico?

Risposte

1. Il ponte ribalta la semionda negativa, quindi il carico riceve entrambe le semionde di ogni periodo nello stesso verso. Un periodo del generatore, 20 ms a 50 Hz, dà due gobbe identiche, e l'ondulazione si ripete ogni 10 ms: 100 Hz.
2. L'ondulazione è circa proporzionale alla corrente del carico. Tra un picco e l'altro il condensatore alimenta da solo il carico e perde una carica pari a \(I \cdot \Delta t\), quindi la sua tensione scende di \(\Delta U \approx I \cdot \Delta t / C\), dove \(\Delta t\) non supera i 10 ms tra due picchi. Per 8,5 V / 1 kΩ = 8,5 mA e 100 µF questo dà al massimo 8,5 mA · 10 ms / 100 µF = 0,85 V; il banco mostra 0,67 V, perché il condensatore comincia a ricaricarsi prima del picco successivo.