1

Ćwiczenie nr 12 

 

Drgania relaksacyjne w obwodzie z diakiem. 

 

1. Cel ćwiczenia 

Celem  ćwiczenia jest poznanie zjawiska powstawania drgań w obwodzie 

zawierającym element nieliniowy oraz charakterystyk napięciowo-prądowych, przebiegów 
czasowych prądu i napięcia oraz. trajektorii fazowych w obwodach drgających. Elementem 
nieliniowym badanym w ćwiczeniu jest diak. 

 

 
2. Program badań 

W celu wyznaczenia charakterystyki diaka należy połączyć poszczególne elementy na 

wkładce laboratoryjnej oraz dołączyć oscyloskop zgodnie z rys.12.14. Na wyjściu X oscyloskopu 
obserwowany jest prąd diaka , a na wejściu Y jego napięcie w funkcji czasu. 
.

 2.1. Opis stanowiska pomiarowego 

W ćwiczeniu wykorzystywane są następujące elementy i przyrządy 
• panel "Drgania relaksacyjne" • oscyloskop HP 54603B. 
• dekada indukcyjna 
• dekada pojemnościowa  

• dekada rezystancyjna

 

4.2. Wyznaczenie charakterystyki diaka 

W  ćwiczeniu prąd diaka mierzony jest w sposób pośredni - jako spadek napięcia na 

rezystancji R. Przebieg napięcia na diaku powinien być obserwowany na ekranie oscyloskopu z 
inwersją, gdyż spadek napięcia u

D

 jest przeciwnie skierowany do spadku napięcia na rezystorze R.a. 

Inwersję kanału można uzyskać za pomocą przycisku 2 z panelu Vertical  w dolnej części ekranu 
oscyloskopu pojawi się menu - należy wybrać opcję Invert 

Aby uzyskać charakterystykę napięciowo-prądową diaka na ekranie oscyloskopu należy w 

panelu TRIGGER wcisnąć przycisk Delayet . W dolnej części ekranu oscyloskopu pojawi się menu - 
należy wybrać opcję XY . Przerysować charakterystykę u

D

(i

D

), gdzie i

D

=u

R

/R. 

Proponowane jest narysowanie charakterystyki napięciowo-prądowej w powiązaniu z 

charakterystykami czasowymi napięcia i prądu diaka ( jak na rys. 12.1). 

 

 

2

 

 

Rys. 12.1. Obwód pomiarowy do badania charakterystyki diaka. 

0 

0 

0

 

 

Rys. 12.2. Przykładowe przebiegi prądu, napięcia na diaku w funkcji czasu oraz charakterystyka 

napięciowa-prądowa diaka. 

 

2.2. Obserwacja drgań relaksacyjnych 

 

3

Aby zaobserwować drgania relaksacyjne należy połączyć poszczególne elementy na wkładce 

laboratoryjnej oraz dołączyć oscyloskop zgodnie z rys. 12.15. Na wyjściu X oscyloskopu 
obserwowane jest napięcie kondensatora u

C

, a na wejściu Y- prąd diaka u

R.

. 

Układ RC ( L= 0 ) 

Dla dwóch wartości pojemności C należy przerysować przebiegi u

C

(t), u

R

(t) oraz u

D

(t). Dla 

jednej wartości pojemności zaobserwować trajektorię fazową napięcia u

C

. 

 Układ RLC

 

Dla dwóch przypadków L=L

l

, C=C

1

 oraz L=L

2

, C=C

2

  przy  czym  L

2

 > L

1

 i C

2

 < C

l

, 

zaobserwować i przerysować przebiegi u

C

(t), u

R

(t), u

L

(t) oraz u

D

(t). Dla obu przypadków 

zaobserwować trajektorię fazową napięcia u

C

. 

 

Rys. 12.3. Obwód pomiarowy do obserwacji drgań relaksacyjnych. 

 

4

 

u

R

 mV 

u

C

 V 

0 

0 

  

Rys. 12.4. Przykładowe przebiegi napięć u

C

, u

R 

w funkcji czasu dla równoległego połączenia diaka z 

układem szeregowym RC (L = 0) . 

 

 

0 

0

0 

 

 

Rys. 12.5. Przykładowe przebiegi napięcia u

C

 i prądu i

C

 w funkcji czasu oraz cykl graniczny dla 

równoległego połączenia diaka z układem szeregowym RLC. 

 

 

5

3. Opracowanie wyników 

1) Narysować charakterystykę napięciowo-prądową diaka w powiązaniu z przebiegami 

czasowymi napięcia i prądu tak jak na rys. 12.15. 

2) Dokonać aproksymacji charakterystyki diaka przez krzywą odcinkami liniową, przyjmując 

wartość prądu Is=3,5 [mA]. Na podstawie dokonanej aproksymacji należy obliczyć 
przebiegi napięć uC oraz uD w funkcji czasu dla jednego z przypadków zmierzonych w 
punkcie 4.2.1. Przyjąć uproszczenie, że układ jest zasilany ze źródła prądu : J = R . 
Przebiegi uzyskane z obliczeń porównać z wynikami uzyskanymi doświadczalnie na 
podstawie 

pomiarów. Charakterystyki przedstawić na wspólnym wykresie. 

3) Narysować przebiegi napięć  u

C

, u

R

 i u

D

 w funkcji czasu dla równoległego połączenia diaka z 

obwodem szeregowym RC (L = 0). Przeanalizować wpływ pojemności, indukcyjności i 
rezystancji na kształt przebiegów i możliwości powstawania drgań (patrz rys. 12.17). 

4) Przeanalizować i narysować przebiegi napięcia u

C

 i prądu i

C

 w funkcji czasu w powiązaniu z 

cyklem granicznym w układzie szeregowym RLC. Nanieść charakterystyczne punkty (patrz rys. 
12.18). 

Uwaga: Na wszystkich wykresach nanieść konkretne wartości napięć i prądów.