Практическая работа № 3.
Тема. Применение аналоговых и импульсных источников питания, стабилизаторов напряжения при построении электронных схем. Цель работы: научиться применять аналоговые и импульсные источники питания, стабилизаторы напряжения при построении электронных схем.
Краткие теоретические сведения.
· Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне
Рисунок 3.1 - Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне
Применяется для стабилизации напряжения в слаботочных схемах, так как для нормальной работы схемы ток через стабилитрон D1 должен в несколько раз (3-10) превышать ток в стабилизируемой нагрузке RL. Часто такая схема линейного стабилизатора применяется как источник опорного напряжения в более сложных схемах стабилизаторов. Для снижения нестабильности выходного напряжения, вызванной изменениями входного напряжения, вместо резистора RV применяется источник тока. Однако эта мера не уменьшает нестабильность выходного напряжения, вызванную изменением сопротивления нагрузки.
Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе
Рисунок 3.2 - Параметрический стабилизатор напряжения с усилителем мощности
Uout = Uz — Ube.
По сути, это рассмотренный выше параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключённый ко входу эмиттерного повторителя. В нём нет цепей обратной связи, обеспечивающих компенсацию изменений выходного напряжения.
|
|
|
Его выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона на величину Ube, которая практически не зависит от величины тока, протекающего через p-n переход, и для приборов на основе кремния приблизительно составляет 0,6В. Зависимость Ube от величины тока и температуры ухудшает стабильность выходного напряжения, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне.
Эмиттерный повторитель (усилитель тока) позволяет увеличить максимальный выходной ток стабилизатора, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне, в β раз (где β - коэффициент усиления по току данного экземпляра транзистора). Если этого недостаточно, применяется составной транзистор.
При отсутствии сопротивления нагрузки (или при токах нагрузки микроамперного диапазона), выходное напряжение такого стабилизатора (напряжение холостого хода) возрастает на 0,6В за счёт того, что Ube в области микротоков становится близким к нулю. Для преодоления этой особенности, к выходу стабилизатора подключают балластный нагрузочный резистор, обеспечивающий ток нагрузки в несколько мА.
· Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя
|
|
|
Рисунок 3.3 - Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя
Часть выходного напряжения Uout, снимаемая с потенциометра R2, сравнивается с опорным напряжением Uz на стабилитроне D1. Разность напряжений усиливается операционным усилителем U1 и подаётся на базу регулирующего транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя. Для устойчивой работы схемы петлевой сдвиг фазы должен быть близок к 180°+n*360°. Так как часть выходного напряжения Uout подаётся на инвертирующий вход операционного усилителя U1, то операционный усилитель U1 сдвигает фазу на 180°, регулирующий транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, который фазу не сдвигает. Петлевой сдвиг фазы равен 180°, условие устойчивости по фазе соблюдается.
Рисунок 3.4 - Схема с регулируемым выходным напряжением
Рисунок 3.5 - Схема двуполярного источника
Порядок выполнения работы
А) На рисунках 10.6 - 10.8 представлен поэтапный процесс сборки и настройки (подбор компонентов) стабилизатора напряжения с параметрами - выходное напряжение 5В, ток нагрузки 1А, величина пульсации напряжения не более 0.05В.
Необходимо собрать схемы, представленную на рисунке - 10.6, 10.7, 10.8 Зарисовать осциллограммы выходного напряжения на каждом этапе. Далее измерить величину пульсации напряжения рисунок 10.9
|
|
|
Рисунок 3.6 - Этап 1. Получение двухполупериодного напряжения.
Рисунок 3.7 - Этап 2. Сборка стабилизатора напряжения без настроек на заданные параметры.
Рисунок 3.8 - Этап 3. Итоговая схема стабилизатора напряжения.
Рисунок 3.9 - Этап 4. Измерение величины пульсации напряжения.
Б) Собрать схему рисунок 10.10 и получить ступенчатое выходное напряжение.
Рисунок 3.10 - Параллельный параметрический на нескольких стабилитронах
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
· К основным параметрам стабилизаторов напряжения относятся: выходное сопротивление, коэффициент стабилизации, коэффициент полезного действия стабилизатора. Объяснить каждый параметр.
· На рисунке показана зависимость выходного напряжения этого же стабилизатора от силы тока нагрузки. Объяснить падение напряжения при уменьшении сопротивления нагрузки Рисунок 10.11
Рисунок 3.11 – Падение выходного напряжения в зависимости от увеличения тока нагрузки
Сделать выводы о работе.
Дата добавления: 2016-01-06; просмотров: 15; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!