Электроника - лекции, лабораторные работы

Алгебра
Задачи

Сопромат

Физика
Реактор

Простейший аналоговый стабилизатор напряжения постоянного тока – параметрический стабилизатор изображен на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема параметрического стабилизатора положительного напряжения.

Суть процесса стабилизации заключается в том, что любое изменение входного напряжения Е1 и/или сопротивления нагрузки RН приводят к изменениям общего тока и перераспределению токов между диодом и нагрузкой. При этом UН = UСТ практически не изменяется, благодаря работе стабилитрона на участке ВАХ с малым дифференциальным сопротивлением и изменением падения напряжения на резисторе R.

Среди параметров, характерных для стабилизаторов напряжения, наиболее распространенными являются:

- нестабильность выходного напряжения по сети (line regulation) - процентное изменение выходного напряжения в ответ на изменение входного напряжения

,

где использованы сокращения:

o – out, hi – high, lo – low, in – input,

т.е. речь идет об изменении выходного напряжения при высоком и низком уровнях входного, отнесенного к выходному напряжению при номинальном входном;

- нестабильность выходного напряжения по нагрузке (load regulation) - процентное изменение выходного напряжения в ответ на изменение тока в нагрузке от половины до полного номинального значения

,

где   - номинальное выходное напряжение на холостом ходу при номинальном ;

- общий КПД (overall efficiency), показывающий разработчику, сколько тепла будет выделяться внутри изделия и потребуется ли в физической конструкции какой-либо теплоотвод

КПД=.

При определении указанных параметров стабилизатора на макете находим соответствие: входные напряжения  (Е1) изменяются с помощью перестраиваемого источника (Variable Power Supply), выходное напряжение UСТ = .

4. Программа лабораторной работы:

4.1. Исследование схем однополупериодного выпрямителя:

Осуществите запуск программного обеспечения NI ELVIS и его инициализацию.

Соберите схему для снятия ВАХ диодов: VD1-кремниевого точечного диода, VD3- кремниевого стабилитрона. Сохраните данные по ВАХ в виде файлов с целью дальнейшего использования и распечатки для отчета. Пункт выполняется, если утеряны данные, полученные в лабораторной работе №1.

Соберите схему однополупериодного выпрямителя, работающего на активную нагрузку (рисунок 5, отключив емкость C10). В качестве источника переменного напряжения используйте генератор FGEN, используя выводы FGEN и Ground. Установите на генераторе амплитуду гармонического сигнала Е~ = Uвх~ = 2.5В и частоту f = 1 кГц.

Инициируйте генератор и осциллограф и пронаблюдайте временные диаграммы выходного напряжения(CHA+) и тока диода (CHB+) выпрямителя. Измерьте осциллографом амплитуды сигналов и определите период входного напряжения и временной интервал ненулевого тока диода. Определите угол отсечки тока Q. Данные зафиксируйте для их дальнейшей обработки. Временные диаграммы входного напряжения и полученных сигналов синхронизируйте.

Изменяйте частоту гармонического напряжения с генератора и пронаблюдайте на повышенных частотах проявляются ли инерционные свойства диода. Зафиксируйте временные диаграммы выходного напряжений и тока диода и синхронизируйте их с входным гармоническим сигналом.

Соберите схему однополупериодного выпрямителя, работающего на активно-емкостную нагрузку, восстановив схему рисунка 5 и частоту генератора f = 1 кГц. При сборке схемы используйте также четыре соединенные друг с другом гнезда макета.

Пронаблюдайте временные диаграммы выходного напряжения(CHA+) и тока диода (CHB+) выпрямителя. Если на выходном напряжении пульсации плохо наблюдаются, то закройте вход канала А осциллографа и увеличите чувствительность по этому каналу. Зафиксируйте временные диаграммы выходного напряжений и тока диода и синхронизируйте их с входным гармоническим сигналом.

Изменяйте частоту гармонического напряжения с генератора и пронаблюдайте, как с вариацией частоты изменяется амплитуда пульсаций. Полученные данные, как минимум на трех частотах, зафиксируйте.

 Установите f = 1 кГц и снимите  зависимость Uвых= = f(Uвх~), изменяя амплитуду входного напряжения генератора FGEN U вх~от 2,5В до 1,1в ЧЕРЕЗ 0,2в. Значения Uвых= получайте или в виде данных измерителя канала CHA+ осциллографа, или инициируя вместо осциллографа цифровой вольтметр DMM. Сформируйте массив данных и сохраните их для дальнейшего использования.

4.2. Исследование работы схемы последовательного ограничителя:

Соберите схему последовательного ограничителя, изображенную на рисунке 8.

Рисунок 8. Схема последовательного диодного ограничителя

 Инициируйте генератор, регулируемый источник питания (Variable Power Supplies) и осциллограф. Установите амплитуду гармонического сигнала Е~ = 6В на частоте f = 1 кГц и значение напряжения E1 источника SUPPLY+ равное 3В.

Исследуйте работу схемы последовательного ограничителя, изучив временные диаграммы сигналов на входе и выходе при различных значениях и полярности подпирающего напряжения Е1 (два-четыре значения по выбору). Сохраните для отчета полученные в ходе экспериментов файлы синхронизированных сигналов.

Курс электрических цепей