Часть 3. Изучение принципа работы компенсационного стабилизатора с усилителем в цепи обратной связи

Принцип работы стабилизатора с усилителем в цепи обратной связи заключается в использовании нелинейного измерительного моста. Измерительный мост состоит из резисторов R3,R5,R6,R7 и стабилитронаVD2. ТранзисторыVT1 иVT2 в совокупности представляют собой составной транзистор, их открывание происходит током, протекающим через резисторыR1,R2. Напряжение на стабилитронеVD2 сохраняется стабильным. При некотором превышении напряжения на выходе стабилизатора напряжение на базе транзистораVD3 увеличивается. Соответственно увеличивается ток базы транзистора, что приводит к увеличению тока его коллектора. При этом ток базы транзистораVT1 уменьшается и, следовательно, уменьшается ток транзистораVT2. Темняется стабильнымез резисторы ставной транзистор, их откровение происходит ительного моста. 000000000000000000000000000000самым, напряжение на выходе стабилизатора поддерживается на некотором заданном уровне. Изменением движка резистораR6 можно регулировать выходное напряжение стабилизатора.

Стабилизаторы постоянного напряжения относятся к системам автоматического регулирования с отрицательной обратной связью, где падение напряжения на стабилитроне относится к заданному сигналу, напряжение между базой и эмиттером транзистора VT3 относится к сигналу рассогласования, а транзисторыVT1 –VT3 образуют регулирующее звено.

3.1. Собрать схему, приведенную на рис.4. Перемычку между гнездами 3 и 4 не устанавливать.

Рис. 3. Соединение элементов установки для исследования стабилизатора постоянного напряжения с усилителем в цепи обратной связи

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

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

Включить питание установки.

Включить источник постоянного напряжения.

Установить U_ВХ = 13,0 В .

Переменным резистором R5 установить напряжение на выходе стабилизатораU_Н = 7 В.

Изменять 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 3.1.

Таблица 3.1

Измерительный прибор	Измеряемая 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.

3.3. Снять зависимость напряжения на нагрузке U_Нот тока нагрузкиI_Нпри неизменном входном напряженииU_ВХ = 13 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 3.2.

Таблица 3.2

Измерительный прибор	Измеряемая величина	Результаты измерения
PV1	UВХ, В	13 В
PA1	IВХ, мА
PV2	UН, В
PA2	IН, мА

Построить зависимость U_Н =f(I_Н) при неизменном входном напряженииU_ВХ = 13 В.

3.4. 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 3.3. В процессе измерений переменным резистором «R_Н точно» поддерживать неизменной величину тока нагрузки I_Н .

Таблица 3.3

Измерительный прибор	Измеряемая величина	Результаты измерения
PV1	UВХ, В	12,0	13,0	14,0
PV2	UН, В
PA2	IН, мА

В качестве U_ВХ и U_ВЫХ взять средние значения величин из таблицы 4.3.

3.5. 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 = 13,0 В .

Произвести измерения U_НиI_Н при различных значениях сопротивления нагрузки. При этом поддерживать U_ВХ = const = 13,0 В.

3.6. Определить коэффициент полезного действия стабилизатора

.

Вычисления произвести для U_ВХ = 13,0 В .

3.7. Определить параметры стабилизатора аналогично п.п. 4.4 -4.6. при U_ВХ = 15,0 В . Сравнить полученные величины с ранее вычисленными параметрами. Сделать необходимые выводы.

3.8. 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. 3.4 -3.6.

при U_ВХ = 13,0 В . Сравнить полученные величины с ранее вычисленными параметрами. Сделать необходимые выводы.

3.9. Установить перемычку между гнездами 3 и 4.

Установить U_ВХ = 13,0 В . Установить переключатель «R_Н грубо» в положение 2, а переменный резистор «R_Н точно» - в среднее положение.

Переменным резистором R5 установить напряжение на выходе стабилизатораU_Н = 7 В.

Снять зависимость выходного напряжения стабилизатора (напряжения на нагрузке) от напряжения на его входе U_Н =f(U_ВХ) аналогично п. 4.2.

Снять зависимость напряжения на нагрузке U_Нот тока нагрузкиI_Нпри неизменном входном напряженииU_ВХ = 13 В аналогично п. 4.3.

Определить параметры стабилизатора аналогично п.п. 4.4-4.7. при U_ВХ = 13,0 В . Сравнить полученные величины с ранее вычисленными параметрами. Сделать необходимые выводы.

3.10. Сравнить параметры схем рис.2 и рис.4.

Выключить источник постоянного напряжения.

Выключить электропитание установки.