Часть 2. Изучение компенсационного стабилизатора с последовательным регулирующим транзистором

Принцип работы компенсационного стабилизатора постоянного напряжения с последовательным регулирующим транзистором заключается в том, что напряжение стабилизации снимают со стабилитрона через переход база-эмиттер транзистора. Транзистор – усилительный элемент, в результате чего основной ток нагрузки протекает через коллектор-эмиттер транзистора, а ток базы в β раз меньше тока нагрузки.

где β – коэффициент усиления по току транзистора в схеме с общим эмиттером.

Переход база-эмиттер транзистора представляют собой обычный p-n– переход. Отсюда напряжение на выходе стабилизатора или на нагрузке будет равно сумме падений напряжений на стабилитроне и на переходе база-эмиттер транзистора. Так как падение напряжения наp-n– переходе в прямом направлении мало зависит от тока то, следовательно выходное напряжение стабилизатора будет стабильным.

2.1. Собрать схему, приведенную на рис. 2.

Рис. 2. Соединение элементов установки для исследования работы стабилизатора с последовательным регулирующим транзистором

Установить переключатель «R_Н грубо» в положение 2, а переменный резистор «R_Н точно» - в среднее положение.

Включить питание установки.

Включить источник постоянного напряжения.

2.2. Снять зависимость выходного напряжения стабилизатора (напряжения на нагрузке) от напряжения на его входе U_Н =f(U_ВХ).

Для этого увеличивать напряжение на выходе источника постоянного напряжения от минимального до максимального. Фиксировать величины входного тока I_ВХ,напряжения U_Ни токаI_Ннагрузки.

Результаты измерений занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1

Измерительный прибор	Измеренная величина	Результаты измерения
PV1	UВХ, В
PA1	IВХ, мА
PV2	UН, В
PA2	IН, мА

Построить зависимость напряжения на нагрузке от напряжения на входе стабилизатора U_Н=f(U_ВХ) при неизменном сопротивлении нагрузки. Определить диапазон входных напряжений, при которых схема выполняет функции стабилизатора напряжения.

2.3. Снять зависимость напряжения на нагрузке U_Нот тока нагрузкиI_Нпри неизменном входном напряженииU_ВХ = 15 В.

Для этого увеличивать ток через сопротивление нагрузки переключателем «R_Н грубо». Фиксировать величины напряжения на нагрузкеU_Ни тока нагрузкиI_Н. При этом напряжение на входе стабилизатора поддерживать неизменным.

Результаты измерений занести в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Измерительный прибор	Измеренная величина	Результаты измерения
PV1	UВХ, В	15 В
PA1	IВХ, мА
PV2	UН, В
PA2	IН, мА

Построить зависимость U_Н =f(I_Н) при неизменном входном напряженииU_ВХ = 15 В.

2.4. Определить коэффициент стабилизации по входному напряжению

при I_Н = const ,

где ∆U_ВХ , ∆U_ВЫХ - соответственно приращения входного и выходного напряжений стабилизатора при неизменном токе нагрузки; U_ВХ и U_ВЫХ - номинальные значения входного и выходного напряжений стабилизатора.

Установить переключатель «R_Н грубо» в положение 2, а переменный резистор «R_Н точно» - в среднее положение.

Установить значения входного напряжения согласно таблице 2.3. В процессе измерений переменным резистором «R_Н точно» поддерживать неизменной величину тока нагрузки I_Н .

Таблица 2.3

Измерительный прибор	Измеренная величина	Результаты измерения
PV1	UВХ, В	16,0	17,0	18,0
PV2	UН, В
PA2	IН, мА

В качестве U_ВХ и U_ВЫХ взять средние значения величин из таблицы 2.3.

2.5. Определить выходное сопротивление стабилизатора

R_i = | ∆U_Н / ∆I_Н | при U_ВХ = const ,

где ∆U_Н - приращение выходного напряжения стабилизатора,

∆I_Н - приращение тока нагрузки .

Установить U_ВХ = 17,0 В .

Произвести измерения U_НиI_Н при различных значениях сопротивления нагрузки (например в крайних положениях переменного резистора «R_Н точно»). При этом поддерживать U_ВХ = const = 17,0 В.

2.6. Определить коэффициент полезного действия стабилизатора

.

Вычисления произвести для U_ВХ = 17,0 В .

2.7. Определить параметры стабилизатора аналогично п.п. 2.4 -2.6. при U_ВХ = 16,0 В . Сравнить полученные величины с ранее вычисленными параметрами. Сделать необходимые выводы.

2.8. Уменьшить величину сопротивления нагрузки. Для этого установить переключатель «R_Н грубо» в положение 4, а переменный резистор «R_Н точно» - в среднее положение.

Определить параметры стабилизатора аналогично п.п. 2.4 -2.6.

при U_ВХ = 17,0 В . Сравнить полученные величины с ранее вычисленными параметрами. Сделать необходимые выводы.

2.9. Сравнить параметры схем рис.1 и рис.2. Сделать необходимые выводы.

Выключить источник постоянного напряжения.

Выключить электропитание установки.