Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Государственное образовательное учреждение
«Новгородский Государственный Университет имени Ярослава Мудрого»
Великий Новгород
2003
имени Ярослава Мудрого, 2003
Исследование схем выпрямления электрического тока . . . . . . . . . . . .5
Исследование сглаживающих фильтров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10
Исследование стабилизаторов напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14
Исследование управляемого выпрямителя на тиристорах . . . . . . . . 19
Данный лабораторный практикум включает в себя 4 работы, основной целью которых является изучение и исследование характеристик и параметров электропреобразовательных устройств: выпрямителей, сглаживающих фильтров, стабилизаторов и т.п.
Перед изучение лабораторного цикла каждый студент обязан сдать минимум по технике безопасности, который должен включать в себя правила работы с радиотехнической аппаратурой и специфические вопросы, касающиеся работы с персональными компьютерами.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
1 Цель работы
В работе исследуются параметрический и компенсационный стабилизаторы напряжения. Изучается влияние параметров схемы на характеристики стабилизаторов и их фильтрующие свойства.
2 Краткие теоретические сведения
Параметрический метод стабилизации основан на том, что под действием дестабилизирующего фактора (изменением в определенных пределах входного напряжения либо нагрузочного сопротивления) изменяется параметр стабилизирующего элемента. В результате чего дестабилизирующий фактор оказывается скомпенсированным.
Стабилизирующим элементом параметрического стабилизатора напряжения является нелинейное сопротивление, включаемое параллельно нагрузке. В данной работе исследуется стабилизатор на полупроводниковом стабилитроне, вольтамперная характеристика которого приведена на рисунке 3.1, а схема стабилизатора на рисунке 3.2.
В прямом направлении стабилитрон ведет себя как обычный диод. Если же к стабилитрону приложить постоянное напряжение обратной полярности и увеличивать его, то при некотором значении происходит пробой промежутка анод-катод стабилитрона. Напряжение на нем остается практически неизменным и равным напряжению стабилизации Uст при увеличении обратного тока в некоторых пределах (участок аб, называемой областью стабилизации).
Следует отметить, что режим пробоя стабилитрона является его нормальным режимом работы. Выход его из строя возможен только при перегрузках обратным током. Коэффициент стабилизации зависит от параметров схемы и стабилитрона и может быть вычислен по формуле:
Кст=(1+R1/Rд+R1/Rн)Uвых/Uст ,
где R1,Rн – балластное и нагрузочное сопротивление схемы:
Rд - динамическое сопротивление стабилитрона.
Недостатками такой схемы является малый ток нагрузки Iо, так как большинство стабилитронов маломощные приборы. Для увеличения тока нагрузки в схему добавляют эмиттерный повторитель или составной эмиттерный повторитель (рисунок 3.3). Эти схемы позволяют увеличить ток нагрузки в h21э раз (а) или в h21э1*h21э2 (б). Недостатками таких схем является плохой коэффициент стабилизации, для его улучшения применяют компенсационный метод стабилизации напряжения.
Рисунок 3.1 Вольт-амперная характеристика стабилитрона
Рисунок 3.2 Параметрический стабилизатор на стабилитроне
Рисунок 3.3 Стабилизаторы на эмиттерных повторителях
Компенсационный метод стабилизации напряжения основан на том, что всякое изменение на нагрузочном сопротивлении подается через цепь обратной связи на управляющий элемент, где это напряжение сравнивается с опорным напряжением. Результат сравнения (сигнал ошибки) так воздействует на регулирующий элемент, что происходит компенсация фактора, приведшего к изменению выходного напряжения стабилизатора. На рисунке 3.4 приведена схема компенсационного стабилизатора напряжения.
Предположим, что напряжение на нагрузочном сопротивлении несколько возросло. При этом несколько увеличивается ток в сопротивлении R4 и, следовательно, увеличивается ток базы транзистора Q2, что увеличивает ток коллектора Q2 и снижает базовый ток регулирующего транзистора Q1.
Рисунок 3.4 Компенсационный стабилизатор напряжения
При уменьшении тока базы Q1 уменьшается коллекторный ток этого транзистора и тем самым восстанавливается примерно прежнее значение выходного напряжения стабилизатора. Аналогично протекает работа и при уменьшении выходного напряжения стабилизатора.
Транзисторы в исследуемом стабилизаторе управляются током, следовательно, для получения высокой степени стабилизации выходного напряжения каскад на Q2 должен обладать высоким усилением по току.
Изменяя сопротивление R4 или R3, можно менять значение выходного напряжения.
Источником опорного напряжения служит параметрический стабилизатор на стабилитроне D2. Сопротивление R1 выбирается из условий обеспечения необходимого значения Uст при заданной величине Uн и среднего тока стабилитрона.
В последнее время для схем стабилизации широко используют интегральные микросхемы.
3 Порядок выполнения работы
3.1 Снимите семейство внешних характеристик параметрического стабилизатора при различных напряжениях на входе (рисунок 3.4).
3.2 Снимите семейство зависимостей выходного напряжения от входного при различных токах нагрузки.
3.3 Зарисуйте осциллограммы напряжения на нагрузке в режиме стабилизации и при срыве.
3.4 Проделайте п.п. 3.1-3.3 для остальных стабилизаторов (рисунки 3.5, 3.6).
3.5 Для схемы компенсационного стабилизатора снимите семейство внешних характеристик при различных значениях сопротивления R4.
Рисунок 3.4 Параметрический стабилизатор на стабилитроне
Рисунок 3.5 Стабилизатор на эмиттерном повторителе
Рисунок 3.6 Компенсационный стабилизатор напряжения
4.1 Что такое коэффициент стабилизации?
4.2 Чем отличается параметрический стабилизатор от компенсационного?
4.3 Какие меры следует принять для повышения коэффициента стабилизации?
4.4 Как влияют параметры схемы на качество стабилизации?
б
а
а
U
Uст
i