13034

Транзисторный стабилизатор напряжения

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторная работа №7. Транзисторный стабилизатор напряжения. Цель работы: Знакомство и исследование одной из схем стабилизатора напряжения снятие его характеристик. Приборы: Измерительная панель лабораторного стенда. Электронный вольтметр. Авомет

Русский

2013-05-07

711 KB

46 чел.

Лабораторная работа №7.

Транзисторный стабилизатор напряжения.

Цель работы: Знакомство и исследование одной из схем стабилизатора напряжения, снятие его характеристик.

Приборы:

  1.  Измерительная панель лабораторного стенда.
  2.  Электронный вольтметр.
  3.  Авометр.
  4.  Осциллограф.

7.1. Теоретическое введение.

Выходное напряжение выпрямительных схем источников электропитания обычно имеет пульсации в несколько вольт, так как ёмкости накопительных конденсаторов не могут быть выбраны бесконечно большими. Кроме того, выходное напряжение таких схем сильно зависит от колебаний напряжения сети и изменения нагрузки. Для уменьшения влияния этих факторов можно использовать включённый последовательно с нагрузкой элемент с регулируемым сопротивлением. Такой способ называется последовательной стабилизацией напряжения.

Напомним, что в курсе электротехники вы уже сталкивались с параметрическими усилителями напряжений, использующих в своей основе стабилитрон. Поэтому здесь мы их рассматривать не будем.

Не будут рассмотрены также импульсные регуляторы напряжения. Укажем лишь принцип их работы. Он состоит лишь в том, что формирует постоянное напряжение, минимальное значение которого превышает требуемый уровень стабилизированного напряжения. Разность этих напряжений падает на мощном регулирующем транзисторе, который включается последовательно с нагрузкой.

Простейшим последовательным стабилизатором напряжения является эмиттерный повторитель, база транзистора которого подключена к источнику опорного напряжения. Опорное напряжение может быть получено, например, как показано на рис.7.1, при помощи стабилитрона из нестабилизированного входного напряжения . (Опорное напряжение можно получить, используя схемы на биполярных транзисторах, операционных усилителей).

Рис.7.1 Стабилизация напряжения с помощью эмиттерного повторителя.

За счёт ООС по напряжению выходное напряжение стабилизатора устанавливается равным величине . Изменение выходного напряжения в зависимости от тока нагрузки определяется выходным сопротивлением стабилизатора:

.     (7.1)

При  мВ и  мА получим величину порядка 0,3 Ом.

Колебания входного напряжения сглаживаются, благодаря малому дифференциальному сопротивлению стабилитрона . Изменение выходного напряжения составляет:

   (7.2)

Величина  называется коэффициентом стабилизации. Для рассмотренной схемы он лежит в пределах 10÷100.

Если необходимо регулирование выходного напряжения, то используют часть опорного напряжения, снимаемую с движка потенциометра. Схемная реализация такой возможности показана на рис.7.2

Рис.7.2. Модифицированная схема для регулировки выходного напряжения при .

Сопротивление потенциометра может быть мало по сравнению с величиной .

В описанных выше схемах выходное сопротивление стабилизатора определялось параметрами эмиттерного повторителя. Оно может быть ещё больше снижено путём применения регулирующего усилителя, охваченного отрицательной обратной связью. Подобные схемы имеют, как правило, ограниченный выходной ток. Это делается для того, чтобы не перегружать выходные транзисторы в случае, например, короткого замыкания.

Рассмотрим более подробно принцип работы стабилизатора напряжений (рис. 7.3).

Рис.7.3. Принципиальная схема стабилизатора напряжений.

Источником опорного напряжения в данной схеме является стабилитрон . Транзистор  является усилителем напряжения, который усиливает напряжение разбаланса между указанным опорным (на эмиттере ) и частью выходного напряжения, снимаемого с резистора . Ток, снимаемый с коллектора , усиливается усилителем тока на транзисторах , , собранных по схеме Дарлингтона.

Напряжение разбаланса появляется при изменении сопротивления нагрузки. Происходящие при этом изменения тока поддерживают падение напряжения на нагрузке на постоянном уровне (т.е. при, например, уменьшении нагрузки возрастает через неё так, что =const). При уменьшении нагрузки выходное напряжение начинает уменьшаться, также уменьшается напряжение на базе транзистора . Это приводит к большому открытию транзисторов  и , что поднимает напряжение на нагрузке.

Защита в данном стабилизаторе от чрезмерного увеличения силы тока в цепи нагрузки осуществляется следующим образом: при увеличении выходного тока  в нагрузке увеличивается падение напряжения на . При достижении этим напряжением значения, необходимого для открывания транзистора (≈0,6В), Указанный транзистор открывается и шунтирует ток коллектора , что приводит к уменьшению  и  через нагрузку. Ток защиты примерно равен:

     (7.3)

7.2. Экспериментальная установка и методика измерений.

Принципиальная схема исследуемого стабилизатора напряжений была приведена на рис. 2.3. Методика его исследования проста. Зависимость выходного напряжения от нагрузки (или от тока в ней) легко снять, используя вольтметр или миллиамперметр, показанные на рисунке: изменяя положение движка резистора  (т.е., изменяя и ток в нагрузке) по вольтметру снимаются показания. По ним строиться выходная характеристика стабилизатора: .

Давая приращение  входного напряжения, определяют (с помощью, например, вольтметра) приращение выходного напряжения . Их отношение:

,      (7.4) где  - коэффициент стабилизации.

Для определения коэффициента пульсации предлагается воспользоваться закрытым выходом осциллографа (предварительно измерив ), используя чувствительность входа, достаточную для надёжных измерений.

,      (7.5)

7.3. Упражнения.

  1.  Снять и построить выходную характеристику стабилизатора. Определить ток срабатывания защиты стабилизатора.
  2.  В рабочем диапазоне определить коэффициент стабилизации.
  3.  Определить коэффициент пульсаций.

Таблица №1

,мА

,мВ

,Ом

Таблица №2

,мВ

,мВ

 (Среднее)

 (Среднее)

7.4. Контрольные Вопросы.

  1.  Стабилизация напряжения с помощью стабилитрона.
  2.  Назначение стабилитрона.
  3.  Типы стабилитронов и их деление на группы по точности поддержания стабилизуемой величины.
  4.  Основные характеристики стабилизатора.
  5.  Принцип работы последовательного стабилизатора напряжений.
  6.  Транзистор. Его свойства, характеристики, принцип работы.
  7.  Свойства p-n-перехода, причины возникновения потенциального барьера.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74838. Житие Сергия Радонежского. Общая характеристика агиографического творчества Пахомия Лагофета 16.33 KB
  Епифаний создал Житие Сергия Радонежского. Епифаний хорошо передает факты биографии Сергия с лирической теплотой говорит о его деятельности связанной с борьбой против ненавистной розни за укрепление централизованного Русского государства. О роли Сергия Радонежского и Стефана Пермского в политическом и нравственном возрождении Русской земли говорил В.
74839. Повесть о взятии Царьграда Нестора – Искандера. Историко-философское осмысление событий в повести 15.23 KB
  Повесть содержит описание истории Константинополя с момента его основания, но особенно подробно рассказывается об осаде византийской столицы турками и ее взятии. Хотя в “Повести” содержится немало достоверных сведений, в целом она все же чисто литературное произведение, а не документальная хроника. Некоторые эффектные сюжетные коллизии оказываются вымыслом: так, в Константинополе во время осады не было патриарха
74840. Хождение за три моря тверского купца Афанасия Никитина 17.94 KB
  Хождение за три моря Афанасия Никитина. является Хождение за три моря тверского купца Афанасия Никитина помещенное под 1475 г. Да станет Русская земля благоустроенной и да будет в ней справедливость Православная вера является для Никитина символом родины.
74841. Памятник Муромо-Рязанской литературы – «Повесть о Петре и Февронии» Поэтичность, демократизм повести. Образ крестьянки Февронии 17.58 KB
  Герои повести — исторические лица: Петр и Феврония княжили в Муроме в начале XIII века, они умерли в 1228 г. Однако в повести историчны только имена, вокруг которых был создан ряд народных легенд, составивших основу сюжета повести. Как указывает М. О. Скрипиль, в повести объединены два народнопоэтических сюжета: волшебной сказки об огненном змее и сказки о мудрой деве.
74842. Домострой – книга, утвердившая нормы семейной жизни 15.89 KB
  Следует отнести также Домострой составление которого приписывается благовещенскому попу Сильвестру входившему в Избранную раду. Домострой регламентировал поведение человека как в государственной так и в семейной жизни.
74843. Бытовая повесть. Повесть о Горе и Злочастии 17.34 KB
  Основу сюжета повести составляет трагическая история жизни Молодца отвергнувшего родительские наставления и пожелавшего жить по своей воле как ему любо. Постоянная опека родителей не научила Молодца разбираться в людях понимать жизнь и он платится за свою доверчивость за слепую веру в святость уз дружбы. Губит Молодца похвальба своим счастьем и богатством. В сознании Молодца еще живучи традиционные представления.
74844. Житие протопопа Аввакума, им самим написанное. Автобиография «Жития». Демократизм и публицистичность «Жития». Традиция и новаторство в жанре Жития 21.16 KB
  Житие протопопа Аввакума им самим написанное. Аввакум так определяет рамки своего повествования. Центральная тема жития тема личной жизни Аввакума неотделимая от борьбы за древлее благочестие против Никоновых новшеств.
74845. Публицистика петровского времени. Юности честное зерцало 14.87 KB
  Зерцало было издано в соответствии с духом петровских реформ когда основу всей книгопечатной продукции составляли разного рода руководства и наставления. Вторая часть это собственно зерцало то есть правила поведения для младых отроков и девушек дворянского сословия.
74846. Екатерина II. «Всякая всячина». Н.И. Новиков, его литературные труды и сатирические журналы. Сатира на лица и на пороки 16.52 KB
  Новиков его литературные труды и сатирические журналы. Предполагают что свои материалы в журнал посылали Фонвизин князь Щербатов и даже Новиков. Новикова. В Трутне под подписью Правдолюбов Новиков упрекает Екатерину.