Экспериментальная проверка работы параметрического стабилизатора

Входное напряже-­ ­ние Uвх, В Ток стабилитро­­на Iстаб, мА Ток нагрузки Iн, мА Выходное напряже­- ние Uвых, В
min =6.12 ном.=7.65 max =9.18 min =14.518 ном.=49.301 max =84.53 min =9.938 ном.=10.0 max =10.028 min =5.068 ном.=5.1 max =5.114

Дифференциальное сопротивление стабилитрона находится из:

Ома.

Коэффициент стабилизации теоретический по rдиф

.

Коэффициент стабилизации экспериментальный по табл.17.3

.

Совпадение теоретического и экспериментального значений коэффициента стабилизации достаточно хорошее. Стандартная величина коэффициента стабилизации параметрического стабилизатора лежит в пределах Кст = 10...30. Для получения коэффициента стабилизации напряжения с уровнями до 1000 и более применяют компен­сационные стабилизаторы.

6. Находим нестабильность выходного напряжения:

%.

Компенсационные стабилизаторы напряжения.Компенса­ционные стаби­лизаторы являются устройствами автоматического регулирования выходной величины. Стабилизатор напряжения поддерживает на­пряжение на нагрузке в заданных пределах при изменении входного напряжения и выходного тока. По сравнению с параметрическими стабилизаторами компенсационные отличаются большими выход­ными токами, меньшими выходными сопротивлениями, большими коэффициентами стабилизации. В состав компенсационного стаби­лизатора напряжения обычно входят следующие устройства: регу­лирующий компонент РК, устройство измерения УИ, усилитель постоян­ного тока УПТ. Регулирующий компонент включается последова­тельно (рис.17.10, а) или параллельно (рис.17.10,б) нагрузке. Чаще всего применяют стабилизаторы с последовательным РК, благода-

­ря высокому коэффициенту стабилизации и более высокому КПД. Стабилизаторы с параллельным РК используются в схемах с пере­груз­ка­ми по току и короткими замыканиями в нагрузке.

Рис.17.10. Структурные схе­­­­мы компенсаци­он­ных ста­­­би­­лиза­то­ров с последовательным (а) и параллель-­­­

­­ным­ (б) включением РК

В зависимости от тока нагрузки в качестве регулирующего ком­понента используется один или несколько транзисторов. На рис.17. 11 приведены схемы регулирующих компонентов, отличающиеся чис­лом используемых транзисторов и их соединением. Минимальное па­дение напряжения Uр.к.min в схеме, представленной на рис.17.11,а, оп­ределяется зависимостью Uр.к.min= UКЭ1нас + UЭБ2, где UКЭ1нас - на­пряжение коллектор-эмиттер транзистора VT1 в режиме насыщения; UЭБ2 - напряжение эмиттер-база транзистора 2.

Для регулирующего элемента, приведенного на рис.17.11,б, спра­ведливо равенство Uр.к.min =UКЭ1нас+UЭБ2+UЭБ3, где UЭБ3 - напряже­ние эмиттер-база транзистора VT3.

 

Рис.17.11. Регулирующие компоненты на транзисторах: составные на двух

транзисторах (а, д) и составные на трех транзисторах (б, в, г, е)

 

В схемах стабилизаторов, представленных на рис.17.11, позиции в, г, е, ис­пользуется дополнительный источник напряжения Uдоп, благодаря чему снижается минимальное падение напряжения. Для схемы на рис.17.11,в, имеем Uр.к.min = UКЭ2нас+UЭБ3.

Для схемы, приведенной на рис.17.11,г, Uр.к.min определяется за­висимостью Uр.к.min = UКЭ3нас.

В схеме регулирующего компонента с дополнительной симметрией и стабилизатором тока СТ Uр.к.min = UЭБ2 + UКЭ1нас.

В данном случае уменьшение Uр.к.min достигается благодаря тому, что при дополнительной симметрии напряжение насыщения UКЭ1нас меньше напряжения база-эмиттер UЭБ1.

Включение в схему стабилизатора дополнительного источника напряжения и стабилизатора тока снижает падение напряжения, минимальное значение которого Uр.к.min = UЭБ2 + UКЭ1min - Uдоп, при этом должно соблюдаться условие Uдоп ≥ UЭБ2 + UКЭ1min - UЭБ2.

При выполнении указанного условия напряжение Uр.к.min можно уменьшить до значения, близкого к UКЭ1нас.

Усилитель постоянного тока может быть выполнен вместе с устройством из­мерения. На рис.17.12,а приведена простая схема УПТ,

со­­­держащая один транзис­тор 1, делитель выходного напряже­ния R3,R4,R5, источник опорного напря­жения (стабилитрон VD1) и дополни­тельный источник напряжения Uдоп для обеспечения необходимого режима работы транзистора 1. Напряжение к коллектору транзистора может подаваться не от дополнительного источника, а с выхода

Рис.17.12. Схемы УПТ с од­­ним транзистором и од­ним дополнительным источником (а) и одним тран­зистором и двумя дополни­тельными ис­точ­­ника­­ми (б)

 

стабилизатора напряже­ния. Выходное напряже­ние Uвых в рассматри­ваемой схеме выше опорного Uоп. Если необходимо по­лу­чить выходное напряжение ниже опорного, то можно применить схе­му с двумя дополнительными источниками Uдоп1 и Uдоп2 (рис.17.12,б).

В стабилизаторах напряжения в качестве УПТ можно использо­вать операционный усилитель. Это позволяет повысить коэффициент стабилизации по сравнению с однокаскадными УПТ. В качестве при­мера на рис.17.13 приведена схема компенсационного стабилизатора напряжения с операционным усилителем (ОУ) типа К153УТ1.

Осо­бенностью дан­ной схемы является на­ли­чие входного делителя напряжения R1, R2, напряжение с которого через диод подается на неинвертирующий вход операционного усилителя. Такое схемное ре­шение применено для обеспечения надежно­го включения стабилизатора в режим стаби­лизации при подаче входного напряжения. В некоторых случаях в процессе включения имеет место сбой в связи с тем, что при доста­точно большом напряжении смещения ОУ его выходной каскад входит в режим насыще­ния и его выходное напряжение не превыша­ет десятых долей вольта. Это напряжение ниже уровня, необходимого для открывания транзистора регулирующего компонента.

Рис.17.13. Схема компенсационного стабилизатора напряжения с ОУ

типа К153УТ1 (1-8 выводы микросхемы)

Сопротивление входного делителя напряжения выбирают из условий:

; , (17.17) где UVD1max – максимальное падение напряжения на диоде VD1; Uвх.min и Uвх.max – минимальное и максимальное входные напряжения стабилизатора; Uсм.max – максимальное напряжение смещения ОУ; Uн.вх – напряжение на неинвертирующем входе ОУ при номинальном режиме стабилизатора.

Диод VD1 выбирают с малым значением обратного тока.

Операционные усилители применяются в основном в ИЭП с выходным напряжением свыше 30В.

 

Контрольные вопросы

1. Виды выпрямителей и их характеристики, классификация выпрямителей? Схемы одно-, двух-, трёхфазных выпрямителей – временные диаграммы, сравнительные характеристики, мостовые схемы?

2. Как определить амплитудное значение напряжения переменного тока по показаниям прибора, измеряющего действующее его значение?

3. В чём преимущества трёхфазной мостовой схемы выпрямления переменного тока (схемы Ларионова) перед всеми остальными?

4. Стабилизаторы напряжения и тока – основные соотношения?

5. Параметрические стабилизаторы напряжения – схемное построение, основные соотношения, температурная стабилизация, практическая работа?

6. Как обеспечить экспериментальное определение дифференциального сопротивления стабилитрона?

7. Проведите инженерный расчёт параметрического стабилизатора на выходное напряжение Uвых=12 вольт и ток нагрузки Iн=30 мА?

8. Как при проектировании параметрического стабилизатора обеспечить условие превышения тока стабилитрона над током нагрузки, если стабилитроны имеют какие-то фиксированные значения номинальных токов?

9. Поясните смысл термина «коэффициент стабилизации» параметрического стабилизатора?

10. Как определить выходное сопротивление стабилизатора?

11. Компенсационные стабилизаторы напряжения – структурные схемы, основные соотношения, преимущества, практическая реализация?

 

 

ВЫВОДЫ

 

В настоящей книге авторы постарались в доступной форме изложить совокупность тех вопросов, которые должны усвоить студенты направления 230100 «Информатика и вычислительная техника» для успешного понимания в дальнейшем дисциплин аппаратного цикла, а также должны знать специалисты в области электроники, автоматики, вычислительной техники.

Элементная и компонентная базы электроники быстро изменяются. Для их освоения и грамотного использования необходима достаточно глубокая теоретическая подготовка. Без неё тяжело или невозможно выполнять проектирование электронных функциональ­ных узлов даже при использовании таких эффективных пакетов САПР, как Multisim, Micro-Cap V, P-Spice и др. Основные подходы и идеи работы электронных схем мало зависят от типа компонентной базы и определяются степенью понимания человеком основных законов электротехники и электроники. Успех определяется совокупностью базовых знаний учащегося, в том числе - в большей степени - глубиной знаний школьной программы и наличием навыков практического их использования.

В рамках своего понимания важности и значимости отдельных вопросов и целостности и системности знаний авторы пытались сохранить баланс между простотой изложения, строгостью и обоснованностью доказательств наиболее необходимых положений. Насколько это удалось – судить Вам, уважаемый читатель.

Мы надеемся, что учебное пособие будет полезно студентам, аспирантам и инженерам и как справочное пособие при изучении, разработке и эксплуатации технических средств электроники и вычислительной техники. Успехи развития технической базы этих областей знания, обеспечившие появление телевидения, компьютера, сотовой связи, – придали серьёзное ускорение темпам развития цивилизации человеческого общества в ХХ веке. Прогресс в этой области будет оказывать влияние на жизнь общества и в ХХ1 веке.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учебное пособие посвящено изучению элементной базы электронных устройств, пониманию работы основных функциональных блоков аналого-цифровой техники, способов обработки информации. Вопросы, рассмотренные в книге, в различном объёме и с разной степенью подробности изучаются везде, где речь идёт об автоматизации, электронике, об устройствах вычислительной техники, связи и т.д.

Катаклизмы в этой области знаний, начавшиеся в стране в 1991 г. и идущие до сегодняшнего дня, привели к тому, что качество знаний школьников существенно снизилось, уровень общей технической культуры инженеров и техников стал неприемлемо низким. Перестали функционировать многие научно-исследовательские институты и большинство научных коллективов при кафедрах учебных заведений. Специалисты в области электроники и вычислительной техники в значительной степени поменяли место работы и ушли в бизнес или в сферы обслуживания. Вместе с ними из обращения исчезли многочисленные книги, изданные в период расцвета этой области знаний.

Социальные изменения в обществе привели к возрождению вечернего и заочного обучения, привели к появлению дистанционного образования. В учебном процессе на дневных отделениях всё больший упор начали делать на самостоятельную работу студентов. Поэтому сейчас, как никогда ранее, стал актуальным вопрос изложения в ограниченном количестве источников совокупности тех сведений, которые важны для профессиональной подготовки специалиста.

Данное учебное пособие и направлено на заполнение создавшегося вакуума в области литературы по электронной и вычислительной техники. Рассматривается элементная база устройств полупроводниковой электроники, их классификация, вольтамперные и частотные характеристики. Определены основные схемы включения и особенности применения конкретных приборов в различных режимах работы. Излагаются принципы построения типовых аналого-цифро­вых устройств. Книга позволит учащимся ликвидировать пробелы в знаниях, исполняя роль справочного пособия.

В заключение мы хотели бы принести извинения читателям за те неточности и опечатки, без которых издание книги затруднено. Надеемся, что их немного.

 








Дата добавления: 2016-01-29; просмотров: 1082;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.018 сек.