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

42 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

18501. Предмет, мета і види економічного аналізу 164.5 KB
  Тема 1. Предмет мета і види економічного аналізу Аналіз як абстрактнологічний метод пізнання. Сфера економічного аналізу. Роль економічного аналізу в управлінні діяльністю суб’єкта господарювання. Мета зміст та завдання економічного аналізу. Предмет економічног...
18502. Метод економічного аналізу та його основні прийоми 437.5 KB
  Тема 2. Метод економічного аналізу та його основні прийоми Метод економічного аналізу його складові. Методологія методика. Основні категорії економічного аналізу. Характеристика основних принципів економічного аналізу. Класифікація і характеристика п...
18503. Інформаційне забезпечення та організація економічного аналізу 160.5 KB
  Тема 3 Інформаційне забезпечення та організація економічного аналізу Поняття та принципи інформаційного забезпечення економічного аналізу. Класифікація і характеристика найважливіших груп інформації. Вимоги економічного аналізу до використовуваної ним ...
18504. Аналіз виробництва та реалізації продукції 149 KB
  Тема 4. Аналіз виробництва та реалізації продукції Значення завдання джерела даних та система показників аналізу. Аналіз ринку продукції підприємства. Аналіз обсягу випуску продукції. Аналіз випуску продукції за структурою і асортиментом. Аналіз по...
18505. Аналіз стану і використання основних засобів 124.5 KB
  ТЕМА 5. Аналіз стану і використання основних засобів 1. Значення завдання та джерела даних аналізу. 2. Аналіз виробничих потужностей підприємства. 3. Аналіз складу структури технічного стану і руху основних засобів 4. Аналіз узагальнюючих показників ефективності в
18506. Аналіз забезпеченості підприємства матеріальними ресурсами та їх використання 73 KB
  Тема 6 Аналіз забезпеченості підприємства матеріальними ресурсами та їх використання 1. Значення завдання та джерела даних аналізу предметів праці. 2. Загальна оцінка виконання плану матеріальнотехнічного постачання. 3. Аналіз складських запасів матеріальних ресу
18507. Аналіз використання трудових ресурсів 79.5 KB
  Тема 7. Аналіз використання трудових ресурсів Значення завдання та джерела даних аналізу кадрового потенціалу підприємства. Аналіз стану трудових ресурсів і забезпеченості ними підприємства. Аналіз використання робочого часу. Аналіз продуктивності прац
18508. Аналіз витрат підприємства і собівартості продукції 85.5 KB
  Тема 8 Аналіз витрат підприємства і собівартості продукції Значення завдання та джерела даних аналізу. Оцінка собівартості продукції за узагальнюючими показниками. Аналіз прямих витрат в собівартості продукції. Аналіз комплексних статей витрат.
18509. Аналіз фінансових результатів діяльності підприємства 134.5 KB
  Тема Аналіз фінансових результатів діяльності підприємства Значення система показників завдання та джерела даних аналізу фінансових результатів. Загальна оцінка рівня та динаміки формування фінансових результатів. Аналіз валового прибутку підприємства. ...