Рекомендации по проведению измерений

Рис. 8.10. Электрическая схема проведения измерения параметров стабилизатора (а); схема компенсационного метода измерений (б)

Блок-схема стенда при исследовании стабилизаторов одна и та же для всех схем (рис.8.10,а). При проведении экспериментов необходимо пользоваться указаниями и ограничениями, представленными на стенде. Для стабилизаторов в силу их стабилизирующих свойств ожидаются весьма малые изменения выходного напряжения U₂ как при изменении входного напряжения, так и тока нагрузки. Малые изменения удобно исследовать компенсационным методом (рис. 8.10, б). . В таком случае вольтметр V₂ измеряет раз-ницу между напряжением стабилизатора и эталонным напряжением. Это позволяет использовать вольтметр V₂ на более чув-ствительных диапазонах. При монтаже необходимо обратить внимание на полярность включения ис-следуемого и эталонного источников напряжения.

Задание по изучению стабилизатора постоянного напряжения

1. Снять и построить зависимости U₂, (DU₂) = f₁(I₂), I₁ = f (I₂), при этом поддерживать U₁ = const. Для стабилизаторов параллельного типа изменение I₂ проводить от 0 до I_КЗ, для стабилизаторов последовательного типа – до величины, указанной на стенде. По результатам определить r_ВЫХ и K_НI стабилизатора.

2. Снять и построить зависимости U₂, I₁, I₂ = f (U₁) при R_Н = const. Ток нагрузки выбрать в рабочем диапазоне стабилизатора. По результатам определить K_НU.

3. Для рабочих режимов стабилизатора построить зависимости тока потребления собственного I_ПОТ и КПД = f₁(U₁,) при I₂=const, а также I_ПОТ и КПД = f₂(I₂). Для исследованных схем рассчитать теоретически K_НU, K_НI, r_ВЫХ и КПД стабилизатора, сравнить с экспериментальными данными.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шило В.Л.Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. – М.: Сов. радио, 1979. С. 238–261.

2. Степаненко И.П.Основы микроэлектроники. – М.: Сов. радио, 1980. С. 335–340.

3. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы/ Под ред. С.В. Якубовского – М.: Радио и связь, 1985. С. 377–385.

Лабораторная работа № 9 Работа стабилизатора постоянного напряжения от сети переменного тока

Цель работы: Изучение работы стабилизатора постоянного тока от выпрямленного напряжения.сети f = 50 Гц при работе на активно-емкостную нагрузку

Выпрямитель. Работа на активно-емкостную нагрузку

Для получения постоянного напряжения при наличии сети переменного тока требуется выпрямитель. Широко распространенной схемой выпрямителя является мостовая двухполупериодная схема, собранная на четырех диодах VD1-VD4 (рис. 9.1 а).

Рис. 9.1 Пример схемы выпрямителя (а), характерные осциллограммы токов и напряжений (б)

В каждый полупериод сетевого синусоидального напряжения U прямо включенными оказываются два диода моста. Например: при положительной полярности напряжения U прямо включенными оказывают-ся диоды VD1, VD2, диоды VD3, VD4 при этом – заперты. В отрицательный полупериод U прямо включенными оказывают-ся диоды VD3, VD4, а диоды VD1, VD2 – запертыми. Таким образом, ток в нагрузке принимает одно и то же направление (указано стрелкой), т.е. происходит выпрямление. Если нагрузка является чисто активной, то осциллограмма выпрямленного напряжения будет иметь вид, представленный на рис. 9.1, б (пунктир). Амплитуда выпрямленного напряжения (U_1m) будет связана с ЭДС в обмотке трансформатора (e_1m) соотношением

U_1m = e_1m - 2U_D – I_Нm R_T, (9.1)

где 2U_D –падение напряжения на диодах моста, I_Нm – амплитуда тока в нагрузке, R_T – выходное сопротивление трансформатора.

Такая форма выпрямленного напряжения непригодна для питания большинства усилительных схем – необходимо сгладить пульсацию напряжения. Для этого используют сглаживающий фильтр в виде емкости C1, подключенной параллельно нагрузке (Рис. 9.1). Постоянная времени – = R_НC₁ выбирается много больше (T) – периода следования полуволн напряжения U (T = 0, 01 с для сети 50 Гц).

Выпрямитель при работе на активно-емкостную нагрузку работает следующим образом. Емкость C₁ относительно быстро заряжается через диодный мост до напряжения близкого к амплитудному значению. При уменьшении мгновенного значения напряжения U все диоды моста окажутся запертыми, и емкость C₁ будет разряжаться током нагрузки – напряжение U₁ будет уменьшаться.

В следующий полупериод мгновенное значение напряжения U возрастает и в момент времени t₁ превысит напряжение U₁. Это приводит к открыванию соответствующей пары диодов моста и быстрой подзарядке емкости C₁. Напряжение U₁ вновь нарастает, практически, до амплитудной величины. При уменьшении мгновенного значения напряжения U в момент времени t₂ вновь закрываются все диоды моста, и емкость C₁ вновь частично разряжается на нагрузку. Так формируется выпрямленное пульсирующее напряжение U₁. Результирующая осциллограмма представлена на рис. 9.1, б.

Необходимо обратить внимание, что ток, протекающий в активную нагрузку, непрерывен, при малой пульсации практически постоянен, и составляет I₁ =U₁/R_Н, в то время, как ток, потребляемый с обмотки трансформатора через диоды, протекает в относительно короткие промежутки времени открытого состояния диодов (t₁ - t₂). Следовательно, его величина может во много раз (десятки раз!) превышать ток, протекающий в активную нагрузку.

Пульсация напряжения U₁=U_C может быть оценена, исходя из соотношения, описывающего разряд конденсатора на активную нагрузку

U_C (t) = U_{C m} exp(- t/ ). (9.2)

Если пульсация U₁ = (U_{C m} - U_C (t₁)) относительно невелика и U_C /U_{C m}  20%, то можно воспользоваться соотношением

U_C = I_Н T / C₁. (9.3)