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

43 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

25786. Отосклероз. Характер слуховых расстройств при разной локализации отосклеротического процесса 14.84 KB
  Снижение слуха по типу нарушения звукопроводящей функции что обычно бывает обусловлено фиксацией основания стремени в окне преддверия внутреннего уха относят к тимпанальной форме отосклероза. Если очаг локализуется в области окна улитки или в улитке происходит понижение слуха по типу нарушения звуковосприятия смешанная и кохлеарная формы отосклероза. Иногда заболевание развивается быстро скоротечная форма что обычно наблюдается в подростковом возрасте а также при наследственном характере отосклероза.
25787. Воспаление внутреннего уха, характерные особенности воспаления, исход болезни, остаточные явления 15.21 KB
  В силу своего глубокого расположения в костном лабиринте воспаления внутреннего уха лабиринтиты как правило носят характер осложнений воспалительных процессов среднего уха или мозговых оболочек некоторых детских инфекций кори скарлатины эпидемического паротита. Результатом ограниченного гнойного лабиринтита является частичная потеря слуха на те или иные тоны в зависимости от места поражения в улитке. Развивающийся в этих случаях сухой лабиринтит протекает без гнойного воспаления и обычно не ведёт к гибели нервных элементов...
25788. Неврит слухового нерва. Центральное поражение слухового анализатора 15.55 KB
  Центральное поражение слухового анализатора. Поражения проводникового отдела слухового анализатора могут возникать на любом его отрезке. Наиболее частыми являются невриты слухового нерва под которыми понимается воспалительное поражение не только ствола слухового нерва но и поражения нервных клеток входящих в состав спирального нервного узла находящегося в улитке.
25789. Профилактика слуховых нарушений у детей и взрослых. Влияние шума на организм 16.53 KB
  Влияние шума на организм. Влияние шума на организм. Под воздействием шума превышающего 8590 дБ в первую очередь снижается слуховая чувствительность на высоких частотах. Человек работая при шуме привыкает к нему но продолжительное действие сильного шума вызывает общее утомление может привести к ухудшению слуха а иногда и к глухоте нарушается пищеварение происходят изменения объема внутренних органов.
25790. Строение носа и носовой полости 16.4 KB
  В центре носовой полости перегородка которая делит её пополам. Каждая половина носовой полости имеет 4 стенки: 1. Под носовыми раковинами имеются углубления которые называются верхний средний нижний носовой ход.
25791. Строение рта и ротовой полости 15.28 KB
  Передняя часть языка подвижна. Задняя часть языка неподвижна корень. Посередине языка проходит волокнистая перегородка. Поверхность языка имеет вкусовые рецепторы которые расположены в сосочках языка.
25792. Строение глотки 15.02 KB
  Носоглотка имеет сообщение с носовой полостью через хоаны. Таким образом слуховые трубы соединяют носоглотку с барабанной полостью. Ротоглотка сообщается с ротовой полостью через широкое отверстие зев.
25793. Строение гортани 15.39 KB
  К нему прикрепляются голосовые связки; перстневидный имеет форму перстня печаткой повёрнутого внутрь; надгортанник его изогнутый верхний край прикрывает вход в трахею. Парные хрящи: рожковидные; клиновдные; черпаловидные к ним прикреплены голосовые связки. Таким образом связки натягиваются между щитовидным и черпаловидными хрящами. Мышцы гортани по функции делят на 3 группы: мышцы натягивающие голосовые связки; мышцы расширяющие голосовую щель; мышцы суживающие голосовую щель.
25794. Проводниковый и корковый отделы речедвигательной сенсорной системы. Краткая характеристика, значение 15.09 KB
  Корковый отдел представлен речевыми центрами: 1. Это центр Брока центр осуществления моторной речи. Центр письменной речи центр графии. В височной доле верхняя височная извилина среднезадний отдел центр Вернике центр сенсорной речи центр понимания речи.