Przejdź do treści

Prostownik

Podstawy programowe: Sek II, electronics courses

Otwórz pełną wersję ↗

Cel

Zbadać dwupołówkowy prostownik mostkowy i wygładzanie tętnień przez kondensator.

Układ

Źródło: sinusoida, amplituda 10 V, 50 Hz. Mostek z czterech diod, obciążenie 1 kΩ. Kondensator wygładzający 100 µF jest dołączony do obciążenia przez wyłącznik, który jest rozwarty. Oscyloskop podłączony do obciążenia: CH1, 5 V/dz, 5 ms/dz.

Przebieg doświadczenia

  1. Obejrzeć przebieg na obciążeniu i wyznaczyć okres tętnień.
  2. Zamknąć wyłącznik kondensatora. Aby zobaczyć tętnienia, w menu oscyloskopu przełączyć CH1 na wejście AC, pokrętłami ustawić 0,2 V/dz i poziom wyzwalania 0; oszacować międzyszczytową wartość tętnień.
  3. Na karcie parametrów kondensatora ustawić 1000 µF i przełączyć CH1 na 20 mV/dz.
  4. Rozewrzeć wyłącznik i usunąć skrajną lewą diodę — powstaje prostownik jednopołówkowy.
Oczekiwany wynik

Na obciążeniu widać dodatnie połówki sinusoidy, bez spadków poniżej zera. Wartość szczytowa wynosi około 8,9 V: na dwóch przewodzących diodach odkłada się około 1,1 V (na rzeczywistych krzemowych diodach prostowniczych odkłada się około 1,3 V, a wartość szczytowa jest niższa, około 8,7 V). Częstotliwość tętnień wynosi 100 Hz — 2 działki. Z kondensatorem 100 µF napięcie jest prawie stałe, około 8,5 V; tętnienia wynoszą około 0,67 V — 3,4 działki na wejściu AC; przy 1000 µF — około 0,07 V. Po usunięciu jednej diody pozostaje jedna połówka na okres, 50 Hz.

Pytania

  1. Dlaczego częstotliwość tętnień prostownika dwupołówkowego jest dwa razy większa od częstotliwości sieci?
  2. Jak międzyszczytowa wartość tętnień zależy od natężenia prądu obciążenia?
Odpowiedzi
  1. Mostek odwraca ujemną połówkę, więc obciążenie otrzymuje obie połówki każdego okresu w tym samym kierunku. Jeden okres źródła, 20 ms przy 50 Hz, daje dwa jednakowe garby, a tętnienia powtarzają się co 10 ms: 100 Hz.
  2. Tętnienia są w przybliżeniu proporcjonalne do natężenia prądu obciążenia. Między szczytami obciążenie zasila sam kondensator, który traci ładunek \(I \cdot \Delta t\), więc jego napięcie spada o \(\Delta U \approx I \cdot \Delta t / C\), gdzie \(\Delta t\) wynosi najwyżej 10 ms między szczytami. Dla 8,5 V / 1 kΩ = 8,5 mA i 100 µF daje to najwyżej 8,5 mA · 10 ms / 100 µF = 0,85 V; w układzie widać 0,67 V, ponieważ kondensator zaczyna się doładowywać przed następnym szczytem.