Сдавалось в: << смотреть
Номер записи: 10571
Хочешь скидку? Узнай как получить
К этой записи 0 комментария (-ев)

Лабораторная работа № 6 Исследование параметрического стабилизатора

Цена: 200.00руб.

Выберите нужный вариант - отобразится его стоимость - нажмите Купить:

Очистить

#СибГУТИ Другие лабораторные по этому курсу Вы можете найти по ссылке >>>>>

Изучение процессов в схеме параметрического стабилизатора напряжения постоянного тока и оценка влияния параметров стабилитрона на характеристики стабилизатора в целом.

Вариант 01

Вариант 01

Вариант 02

Вариант 02

Вариант 03

Вариант 03

Вариант 05

Вариант 05

Вариант 09

Вариант 09

 

 

 

6.1           Литература

 

1 Иванов–Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства РЭС: Учебник для вузов по специальности “Радиотехника”. – М.: Высш. шк., 1991. – 272 с., илл., ISBN.5–06–001896–2.

  • Электропитание устройств связи: Учебник для вузов/ А.А. Бокуняев, Б.М. Бушуев, А.С. Жерненко и др. Под ред. Ю.Д. Козляева. – М.: Радио и связь,1998. – 328 с., ил.
  • Электропитание устройств связи: Учебник для вузов/ О.А. Доморацкий, А.С. Жерненко, А.Д. Кратиров и др. – М.: Радио и связь, 1981. – 320 с., ил.

6.3 Пояснения к работе

 

В параметрических стабилизаторах         напряжения режим стабилизации осуществляется за счет нелинейности вольт–амперной характеристики (ВАХ)

регулирующего элемента. От ВАХ зависит качество стабилизации. В параметрических стабилизаторах напряжения находят применение элементы, ВАХ которых представлена на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1– ВАХ нелинейного элемента

 

Степень нелинейности ВАХ на рабочем участке ВС оценивается отношением динамического и статического сопротивлений.

Статическое сопротивление RС – это сопротивление, которое оказывает нелинейный элемент постоянному по величине току в выбранной рабочей точке характеристики (точка А): RС = U0 / I0 tg a .

Динамическое сопротивление элемента RД равно отношению приращения напряжения на элементе DU к приращению тока DI, протекающего через элемент. Динамическое сопротивление является тем сопротивлением, которое оказывает элемент изменениям тока: RД = DU / DI tg b .

Статическое и динамическое сопротивления не равны между собой и изменяются в зависимости от величины напряжения и тока: Ð a > Ð b; RС > RД.

В качестве нелинейных элементов в параметрических стабилизаторах напряжения обычно используются полупроводниковые стабилитроны. Такие стабилизаторы   применяются при мощности в нагрузке до нескольких ватт. Их достоинство – простота схемы, недостаток – низкий КПД, отсутствие плавной регулировки и точной установки выходного напряжения.

Схема простейшего стабилизатора (рисунок 6.2) состоит из гасящего сопротивления RB , включенного последовательно с нагрузкой, и стабилитрона

VD, включенного параллельно нагрузке.

 

Рисунок 6.2 – Однокаскадный параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне

Рассмотрим принцип действия данного стабилизатора. На  рисунке 6.3

изображены ВАХ стабилитрона и нагрузки. Так как сопротивление нагрузки и

 

 

Рисунок 6.3 – ВАХ стабилитрона и нагрузки

 

стабилитрон включены параллельно, то для построения суммарной характеристики необходимо сложить характеристики сопротивления RН (прямая ОА ) и стабилитрона VD по оси токов. Полученная кривая представляет собой зависимость U2 = f (IН + IСТ ). Рабочий участок этой кривой получается смещением характеристики стабилитрона на величину тока нагрузки IН . Отложив на оси ординат величину входного напряжения U1, строим из этой точки характеристику сопротивления RB . Точка пересечения

этой характеристики с суммарной характеристикой сопротивления нагрузки и стабилитрона определяет установившийся режим для данной величины входного напряжения. При изменении входного напряжения характеристика сопротивления RВ перемещается и соответственно перемещается рабочая точка на суммарной характеристике U2 = f (IН + IСТ ).

Как видно из рисунка 6.3, при изменении входного напряжения от U1MIN до U1MAX напряжение на сопротивлении нагрузки изменятся от U2(1) до U2(2) , причем изменение выходного напряжения DU2 значительно меньше изменения

напряжения на входе DU1 .

Для определения основных показателей качества параметрического стабилизатора постоянного напряжения представим его эквивалентной схемой для изменений напряжения на входе (рисунок 6.4). Считая, что стабилизатор

Рисунок 6.4 – Эквивалентная схема параметрического стабилизатора постоянного напряжения для изменения напряжения

 

нагружен на активное сопротивление RН , изменение DU1 является медленным, а дифференциальное сопротивление стабилитрона неизменно в пределах рабочего участка характеристики стабилитрона. Тогда, передаточная функция, связывающая возмущение на входе DU1 с реакцией на выходе DU2 , представляется коэффициентом деления

 

(6.1)

Преобразуя (6.1),  найдём

(6.2)

Из (6.1) определяем

(6.3)

Отношение DU1/DU2 является дифференциальным коэффициентом стабилизации KСТ. Д., который связан с коэффициентом стабилизации KСТ. U выражением

(6.4)

где K0 = U2/U1– коэффициент передачи постоянной составляющей напряжения стабилизатора.

Коэффициент стабилизации схемы рисунка 6.2 может быть увеличен:

— каскадным (последовательным) включением параметрических стабилизаторов;

— включением вместо резистора RB токостабилизирующего двухполюсника;

—    применением мостовых схем стабилизаторов.

 

Для повышения выходной мощности на выходе включают эмиттерный повторитель (УПТ) как показано на рисунке 6.5

 

Рисунок 6.5 – Параметрический стабилизатор напряжения с усилителем постоянного тока

 

Параметрический    стабилизатор  (резистор RB   и стабилитрон VD)

нагружается входным сопротивлением усилительного каскада, включенного по схеме с общим коллектором (эмиттерный повторитель) .

 

.

 

Любое изменение U2 (например, вызванное изменением RH) приводит к соответствующему изменению UБЭ и последующее «приоткрывание» или «призакрывание» транзистора VT. Таким образом, УПТ выполняет усиление сигнала по мощности.  При  этом, коэффициент стабилизации стремится

к предельной величине:

,

где – статическое сопротивление                                     стабилитрона в рабочей точке.

 

 

6.4           Порядок выполнения работы

 

Модель параметрического стабилизатора приведена на рисунке 6.6. Она позволяет исследовать процессы в параметрическом стабилизаторе напряжения (ПСН) и с усилителем постоянного тока (УПТ) на выходе.

 

Рисунок 6.6 – Модель параметрического стабилизатора с УПТ на выходе (файл SPARUPT)

 

ПСН собран на элементах RB, VD, а УПТ- на транзисторе VT.

Входное напряжение стабилизатору обеспечивает регулируемый источник ЭДС (EDS), который управляется напряжением с потенциометра R1 (клавиша «1») в диапазоне от 0 до 24 вольт с крутизной 2В/В. Это напряжение контролируется вольтметром U1.

Нагрузочный реостат управляется клавишей R на 10 % при каждом нажатии. Назначение других приборов очевидно из схемы.

 

1                        . В соответствии со своим вариантом (номером бригады) выпишите исходные данные из таблицы 6.1.

 

Таблица 6.1 – Исходные данные для параметрического стабилизатора

 

Номер бригады 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Rн , Ом 15 20 25 30 40 50 60 70 80 100
Тип стабилит-рона VD 1N

4733A

1N

4734A

1N

4735A

1N

4736A

1N

4737A

1N

4738A

1N

4739A

1N

4740A

1N

4741A

1N

4742A

Откройте окно (рисунок 6.7) Models стабилитрона VD и установите его тип из библиотеки 1n. Установите сопротивление нагрузки, открыв окно Value RH (рисунок 6.8).

 

 

Рисунок 6.7 Окно Models стабилитрона VD

 

 

Рисунок 6.8 Окно Value RH

 

Закройте окно через клавишу «ОК».

 

2  Установите реостат нагрузки RН в положение 50 % (клавишей R, для движения в другую сторону Shift +R), а резистор R1 – 10 % (клавишей 1).

 

Подготовьте таблицу 6.2.

 

Таблица 6.2 Снятие зависимостей UCT и UH от U1

 

R1, % 10 20 30 40 50 60 80 100
U1, В x x x x x x x x
UCT, В x x x x x x x x
ICT, мА x x x x x x x x
UH, В   x x x x x x x x
IH, мА x x x x x x x x
IK, мА x x x x x x x x

Включите макет с помощью клавиши в правом верхнем углу экрана.   Заполните таблицу, учитывая, что после каждого переключения требуется пауза для завершения переходного процесса в вычислениях. Выключите макет.

3 Постройте зависимости UCT и UH от U1, найдите рабочую область стабилизатора по входному напряжению (где UH не зависит от U1). Выберите рабочую точку в середине этой области, что соответствует номинальному режиму работы схемы.

  • Рассчитайте экспериментальные значения KCT и для ПСН и (ПСН + УПТ) в номинальном режиме:

–   для ПСН

–   для (ПСН + УПТ).

Величину приращения напряжения () для коэффициентов стабилизации берём как разность двух крайних точек рабочей области.

  • С помощью резистора R1 установите номинальный режим работы стабилизатора (в середине рабочей области по входному напряжению). Запишите напряжение U1.

 

  • Подготовьте таблицу 6.3.

 

Таблица 6.3 – Снятие зависимостей Uн и Uст от тока нагрузки Iн

 

, % 100 60 40 20 10 5
Uн, В x x x x x x
Iн, мА x x x x x x
Iк, мА x x x x x x
Uст, В x x x x x x
Iст, мА x x x x x x

 

Включите схему и заполните таблицу, изменяя нагрузку клавишей «R».

  • Постройте в масштабе зависимости Uн и Uст от Iн и найдите внутреннее сопротивление

– для ПСН

–   для (ПСН + УПТ)

  • Определите теоретические значения коэффициентов стабилизации   ПСН и (ПСН + УПТ), если известно, что транзистор имеет коэффициент усиления по току ().

 

–   для ПСН

–   для (ПСН + УПТ)

где .

 

6.5 Результаты работы

 

Подготовьте отчет по лабораторной работе.

 

6.6 Контрольные вопросы

1 Зачем нужны стабилизаторы напряжения и тока? Каким выражением определяется коэффициент стабилизации по напряжению?

  • Приведите принципиальную схему параметрического стабилизатора.
  • Какое назначение имеют основные элементы схем параметрических стабилизаторов?
  • В чем состоит сущность параметрического метода стабилизации?
  • Нарисуйте ВАХ стабилитрона и обоснуйте выбор рабочей точки на ней для параметрического стабилизатора постоянного напряжения.
  • Поясните работу токостабилизирующего двухполюсника.

Обзоры

Отзывов пока нет.

Будьте первым кто оставил отзыв;

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *