2.3. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка описана в разд.1.3 (с. 6,7). Выпрямительный мост расположен в верхней части платы (см. рис.2.5) и собран из диодов VD1-VD4 (Д226Б).

Рис.2.4. Электрическая схема сменной платы

13

2.4. Порядок выполнения работы

1. Подключите источник переменного напряжения стенда УМ-16 к гнездам В1 и В2 . Включите стенд , осциллограф С1-68 и вольтметр В7-26. После прогрева приборов в течение 2-3 мин. они готовы к работе.

Измерьте амплитудное значение напряжения источника питания U_m2, действующее значение напряжения U₂и частоту f₂. Зарисуйте с экрана осциллографа форму колебаний.

2. Соберите однополупериодную схему выпрямителя (рис.2.2,а). Для этого используйте специальный провод со встроенным в него диодом. Один конец провода подключите к гнезду В1, а другой к нагрузке (R _н= 100 кОм). Замкните цепь питания. “Минус” схемы соедините с общей шиной (). На нагрузке R_н измерьте среднее значение выпрямленного напряжения U¹_ср и частоту пульсаций f¹_o. Осциллограмму напряжения зарисуйте. Проверьте соответствие полученных результатов формуле (2.1).

3. Соберите мостовую схему выпрямителя (рис.2.2,б). Диагональ питания моста переменным током конструктивно подключена к гнездам В1 и В2. “Минус” моста (гнездо Л1) соедините с (). Сопротивление нагрузки R_нвключите между “плюсом” моста (гнездо П3) и (). На нагрузке R_н измерьте среднее значение выпрямленного напряжения U²_сри частоту пульсаций f²_о. Осциллограмму напряжения зарисуйте. Проверьте соответствие полученных результатов формуле (2.2).

4. Отключите нагрузку и подсоедините емкостной фильтр С3 (47 мкФ) к выходу выпрямителя. Измерьте напряжение на его выходе U_о(U_о= U_с), а вид сигнала зарисуйте.

5. К выходу выпрямителя с емкостным фильтром вновь подключите нагрузку. Дискретно изменяя ее величину от 1 до 100 кОм, с помощью осциллографа измерьте на нагрузке амплитуду пульсаций напряжения U_оа, а с помощью вольтметра - значение U_о. Форму сигнала пульсаций зарисуйте.

Рассчитайте K_ппо итогам эксперимента согласно формуле (2.3) и сравните с результатами, полученными по формуле (2.4).

2.5. Содержание отчета о работе

1. Цель работы и краткие теоретические сведения.

2. Принципиальные электрические схемы по разд.1.2 и 1.4.

3. Сравнительные результаты измерений и расчетов напряжений источника питания, одно- и двухполупериодного выпрямителя в виде таблицы.

4. Расчетные формулы, результаты эксперимента и вычислений коэфициен-

тов пульсаций.

5. Сравнительный анализ выпрямительных схем.

14

2.6. Контрольные вопросы

1. Что понимается под процессом выпрямления переменного тока ?

2. Какие существуют основные схемы однофазных выпрямителей ?

3. Чем вызвана необходимость уменьшения величины пульсаций выпрям-

ленного напряжения на нагрузке?

4. Как работает выпрямитель с емкостным фильтром ?

2.7. Библиографический список

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3 т. : Т.1/ Пер. с англ. - 4-е изд. - М. : Мир, 1993. - 371 с.

2. Прянишников В. А. Электроника: Курс лекций. - СПб. : Корона принт, 1998. - 400 с.

3. Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И. Аналоговая и цифровая электроника . - М. : “Горячая Линия-Телеком”, 2000. - 768 с.

4. Ромаш Э. М. Источники вторичного электропитания радиоэлектрон- ной аппаратуры. - М. : Радио и связь, 1981. - 224 с.

Лабораторная работа № 3

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

3.1. Цель работы

Знакомство с принципом параметрической стабилизации напряжения при использовании стабилитрона.

3.2. Краткие теоретические сведения

Стабильность напряжения питания является необходимым условием работы большей части электронной аппаратуры. Устройство, поддерживающее неизменным напряжение на нагрузке при изменении значений питающего напряжения, сопротивления нагрузки, а также температуры окружающей среды, называется стабилизатором напряжения.

Эффективность стабилизации напряжения характеризуется коэффициентом стабилизации К_ст, который показывает, во сколько раз относительное изменение напряжения на выходе схемы стабилизации меньше, чем относительное изменение напряжения на входе.

, (3.1)

Стабилизатор напряжения, свойства которого целиком определяются параметрами нелинейного элемента, называется параметрическим стабилизатором напряжения. В данной работе в качестве такого элемента используется разновидность кремниевого п/п диода, получившего названиестабилитрон.Его работа основана на явлении электрического (обратимого) пробоя p-n - перехода при включении последнего в обратном направлении.

Типичная ВАХ стабилитрона приведена на рис.3.1. До наступления пробоя (участок ОА) обратный ток достаточно мал, а в режиме пробоя, т. е. в режиме стабилизации (участок АС), он становится такого же порядка, как и прямой ток. Изменение тока через диод в пределах от I_ст.minдо I_ст.max сопровождается лишь небольшим изменением напряженияU_ст.

Промышленность выпускает стабилитроны с напряжением стабилизации от 3,3 до 180 В. Для стабилизации малых напряжений (от 0,7 до 1,9 В) используется прямая ветвь ВАХ диодов, называемых стабисторами.

16

Рис. 3.1. Вольт-амперная характеристика стабилитрона

Основными параметрами стабилитрона являются:

U_ст.ном- номинальное напряжение стабилизации;

I_ст.min- минимально допустимый ток стабилизации;

I_ст.max - максимально допустимый ток стабилизации;

R _диф - дифференциальное сопротивление стабилитрона (R_{диф =}U_ст / I_ст).

Схема простейшего параметрического стабилизатора приведена на рис.3.2. и содержит : U_вх- источник питания; VD- стабилитрон; R_огр- ограничительный резистор; R _н - сопротивление нагрузки.

Рис. 3.2. Схема параметрического стабилизатора напряжения

17

Очевидно, что входное напряжение должно быть больше напряжения

стабилизации. На практике обычно выбирают U_вх= (1,42) U_ст. Избыток

напряжения гасится на R_огр. Величина его сопротивления рассчитывается для средней точки В характеристики стабилитрона (рис.3.1)

(3.2)

где U_вх.ср- среднее значение входного напряжения; I_н- ток нагрузки.

Коэффициент стабилизации определяется по следующей формуле :

, (3.3)

Обычно его величина не превышает 1030. Для улучшения стабильности напряжения на нагрузке возможно применение схемы каскадного соединения стабилитронов или использование более сложных схем компенсационных стабилизаторов.