Исследование прямой ветви вольт – амперной характеристики диода

Собираем в NI Multisim 10 схему, изображенную на рисунке 1 (диод 1N5392):

 

Рис. 1. Схема для исследования вольт - амперной характеристики диода

 

Проводим измерения при различных значениях тока, данные в таблицу 1:

 

Таблица 1

Iпр, мА
Uпр, В	0.000	0.500	0.536	0.572	0.593	0.608	0.619

 

По полученным данным строим график (рис. 2) прямой ветви ВАХ диода в среде MATLAB 7.0.

Рис. 2. График прямой ветви ВАХ диода

Вывод:ВАХ диода аналогична ВАХ германиевого диода. В связи с тем, что прямая ветвь данной ВАХ находится значительно левее ВАХ кремниевого диода, исследуемый диод хуже подходит для защиты сигналов малой амплитуды, чем кремниевый диод.

2. Исследование метода ограничения сигналов малой амплитуды с использованием устройства защиты «Гранит-8»

Собираем схему, представленную на рисунке 3. Для этого необходимо открыть шаблон устройства «Гранит-8» из файла “Гранит8.ms10”.

 

Рис. 3. Схема для исследования работы устройства «Гранит-8» в режиме ограничения сигналов малой амплитуды

Выставляем на источнике переменного напряжения значение Uвх = 0.1 В и проводим измерения выходного напряжения, изменяя частоту на источнике в диапазоне от 125 Гц до 10 кГц. Результаты заносим в таблицу 2:

Таблица 2

f, кГц	0,125	0,250	0,500
Uвых, мВ	0.093	0.093	0.093	0.093	0.095	0.099	0.103	0.109	0.114	0.12	0.127	0.133	0.14
А, дБ	-60.630	-60.6303	-60.6303	-60.6303	-60.4455	-60.0873	-59.7433	-59.2515	-58.8619	-58.4164	-57.924	-57.523	-57.077

Строим график (рис. 4) амплитудно-частотной характеристики в среде MATLAB 7.0 по точкам из таблицы 3. По оси ординат в MATLAB 7.0 – отсчет в децибелах, по формуле

(1)

Рис. 4. График АЧХ устройства «Гранит-8» в режиме ограничения сигналов малой амплитуды

Рассчитываем частоту среза по формуле (2) и сравниваем с частотой среза АЧХ, построенной в MATLAB 7.0.

(2)

Теоретически рассчитанная fср = 55.11 кГц.

Вывод:Из графика видно, что затухание, вносимое прибором “Гранит-8” в данном диапазоне частот достаточно близко к требуемой величине 60 дБ при уровне входного сигнала 0.1 В. Данная схема может быть использована для ограничения сигналов малой амплитуды.

3. Исследование метода фильтрации высокочастотных сигналов с использованием устройства защиты «Гранит-8»

Собираем схему, представленную на рисунке 5. Для этого необходимо открыть шаблон устройства «Гранит-8» из файла “Гранит8.ms10”.

 

Рис. 5. Схема для исследования устройства «Гранит-8» в режиме фильтрации сигналов высокочастотного навязывания

Выставляем на источнике переменного напряжения значение 5 В и в диапазоне от 125 Гц до 30 МГц измеряем выходное напряжение. Результаты занести в таблицу 4:

Таблица 3

f, кГц	0,125	0,250	0,500
Uвых, В	4.806	4.806	4.808	4.814	4.838	4.932	5.101	5.342
А, дБ	-0.3437	-0.3437	-0.3401	-0.3293	-0.2861	-0.1189	0.1737	0.5747
f, кГц								800
Uвых, В	5.649	10.652	4.382	1.743	1.321	0.624	0.298	0.160
А, дБ	1.0600	6.5692	-1.1460	-9.1535	-11.5613	-18.0757	-24.4951	-29.8970
f, кГц	1000			6000	8000	104	2*104	3*104
Uвых, В	0.128	0.068	0.034	0.023	0.017	0.014
А, дБ	-31.8352	-37.3292	-43.3498	-46.7448	-49.3704	-51.0568	-Inf	-Inf

 

Строим график (рис. 6) амплитудно-частотной характеристики в среде MATLAB 7.0 по точкам из таблицы 3. По оси ординат в MATLAB 7.0 – отсчет амплитуды в децибелах по формуле (1).

Рис. 6. График АЧХ устройства «Гранит-8» в режиме фильтрации сигналов высокочастотного навязывания

Рассчитываем частоту среза по формуле (2) и сравниваем с частотой среза АЧХ, построенной в MATLAB 7.0.

Теоретически рассчитанная fср = 55.11 кГц

Рис. 7. График АЧХ устройства «Гранит-8» в режиме фильтрации сигналов высокочастотного навязывания, приближенная в окрестности частоты срезу

Полученная на практике fср = 47.01 кГц

Вывод:Затухание сигнала в диапазоне частот от 125 Гц до 10 кГц не происходит, следовательно устройство не оказывает значительного влияния на качество связи..