Внимание! все изменения номиналов производить только при выключенном стенде 87л-01 и блока питания б5-47!
Работа №4. Исследование компенсационного стабилизатора напряжения.
Цель работы: изучение процесса стабилизации напряжения компенсационным методом, определение параметров схемы в различных режимах при изменении напряжения питания и нагрузки.
Теоретическая часть
Компенсационные стабилизаторы напряжения бывают двух типов: с параллельным (рис. 1) и последовательным (рис.2) регулирующими элементами.
Рис.1. Функциональная схема компенсационного стабилизатора напряжения с параллельно включенным регулирующим элементом
Рис.2. Функциональная схема компенсационного стабилизатора напряжения с последовательно включенным регулирующим элементом
В
схеме, показанной на рис. 1, регулирующий
элемент РЭ
включен
параллельно нагрузке
и его сопротивление задается выходным
сигналом управляющего элемента УЭ,
на вход которого поступают выходные
напряжения
и
соответственно стабилизатора и источника
опорного напряжения ИОН
(обычно
это параметрический стабилизатор). При
увеличении входного напряжения
(или нагрузки
)
увеличивается
выходное
.
Сигнал рассогласования
,
усиливаемый
управляющим элементом УЭ,
уменьшает сопротивление РЭ.
При
этом токи
и
,
увеличиваются, увеличивая падение
напряжения
на
балластном резисторе
,
частично
компенсируя рост
.При
уменьшении входного напряжения
(или
нагрузки
)
происходит
обратное: ток
и напряжение
уменьшаются,
частично компенсируя уменьшение
.
В
схеме, показанной на рис. 2, регулирующий
элемент РЭ
включен
последовательно нагрузке
.При
увеличении
увеличиваются
,
сигнал рассогласования
и
сопротивление регулирующего элемента
РЭ.
При
этом напряжение
увеличивается, частично компенсируя
рост
.
Рис.3. Схема компенсационного стабилизатора
Компенсационный
стабилизатор напряжения на транзисторах
(рис. 3) имеет цепь тока нагрузки, состоящую
из двух участков: промежутка коллектор
– эмиттер, регулирующего транзистора
(так
выполнен регулирующий элемент) и
резистора нагрузки
.Входное
напряжение распределяется между этими
участками цепи, т.е.
.
Усилитель
сигнала рассогласования выполнен на
транзисторе
,
на
переходе база - эмиттер которого поступает
напряжение рассогласования
,где
-
напряжение базы, пропорциональное
напряжению
.
нагрузки;
- коэффициент пропорциональности.
Вырабатываемое параметрическим
стабилизатором на диоде
опорное
напряжение
не
зависит от напряжения
и
тока
нагрузки
.
При
подаче усиленного сигнала рассогласования
на
базу регулирующего транзистора
,
потенциал
эмиттера которого равен напряжению
нагрузки
,
напряжение
на эмиттерном переходе
.
При
увеличении входного напряжения
напряжение нагрузки
,
растет
и увеличивается напряжение базы
и
токи
транзистора
.
При
этом уменьшаются напряжения
и
и
соответственно токи базы и эмиттера
транзистора
.
Это
равноценно увеличению сопротивления
промежутка коллектор - эмиттер транзистора
и
падения напряжения на нем, т. е. почти
все приращение приходится на регулирующий
транзистор.
При уменьшении входного напряжения уменьшаются сопротивление промежутка коллектор - эмиттер транзистора и напряжение на этом транзисторе останется неизменным.
Практическая часть
Оборудование.
Лабораторный стенд 87Л-01.
Блок питания БП-47.
Задание.
Ознакомиться с компенсационным стабилизатором напряжения и его основными параметрами и характеристиками.
Порядок выполнения работы.
1. Соберите
схему стабилизатора, используя сменную
панель №11
и коммутирующую
плату №1, не устанавливая диоды
...
и конденсатор
,
установите
вместо диодов
и
перемычки
и следующие съемные элементы:
- 1,6 кОм, 
- 200 Ом,
- 2,2 кОм (переменный),
- 1 кОм,
-
510
Ом,
-
20 мкФ
х 25В
транзисторы типа МП40 - 2 шт., стабилитрон
Д814А.
2. Соедините гнезда «+» и «-« блока питания Б5-47 с гнездами 4 и кОм
Резистор установите в среднее положение.
На блоке питания Б5-47 установите напряжение 10В и ограничение тока 40 мА.
Включите стенд 87Л-01 и блок питания Б5-47.
Повышая напряжение на блоке питания Б5-47 (через 1В) снимите характеристику стабилизатора, занесите показания в таблицу.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Измените номинал резистора на 1 кОм и повторите п.6.
8. Измените номинал резистора на 1,6 кОм и повторите п.6.
9. Отчет должен содержать схему электрическую принципиальную стабилизатора и данные согласно
п. 6-8.