3.2. Порядок выполнения лабораторной работы.

Для выполнения лабораторной работы используются лабораторный стенд, вольтметр цифровой В7-38, осциллограф С1-76.

Схема лабораторного стенда представлена в Приложении А на рисунке А.1. В лабораторном стенде расположены исследуемые стабилизаторы.

Вольтметр применяется для измерения постоянного и действующего значения переменного напряжения в схеме.

Осциллограф применяется для визуального наблюдения в схеме формы напряжения в зависимости от времени.

1. Провести исследование однокаскадного ПСН (рис. 3.1). Для этого собрать его схему:

• переключатели S1, S5 должны быть в положении «ВКЛ»;

• переключатель S6 перевести в положение «1»;

• переключатель S7 перевести в положение «ВКЛ» (положению «ВКЛ» переключателя S7 соответствует схема параметрического стабилизатора, положению «ВЫКЛ» ‑ схема стабилизатора с эмиттерным повторителем);

• переключатель S8 перевести в положение «2».

При этом входом исследуемой схемы является разъем Х3, выходом – Х4.

Включить питание стенда и приборов.

Установить на стенде заданное преподавателем переменное сопротивление R5, которое входит в состав сопротивления нагрузки R_н стабилизатора. Сопротивление нагрузки R_н стабилизатора представляет собой эквивалент потребителя электрической энергии и состоит из последовательно соединенных между собой переменного резистора R5, выведенного на переднюю панель стенда, и постоянного резистора R6.

Вычислить сопротивление нагрузки R_н стабилизатора. При этом номинал резистора R6 приведен в перечне элементов приложения А.

Перед началом работы с осциллографом необходимо выставить нулевой уровень сигнала (ось времени). Для этого на осциллографе переключатель вида подаваемого на вход сигнала перевести в положение «┴», что соответствует нулевому уровню сигнала на входе осциллографа. Ручкой «УСИЛИТЕЛЬ» установить положение луча (ось времени) внизу экрана электронно-лучевой трубки осциллографа. Затем осциллограф перевести в режим « » для измерения постоянного и переменного напряжения.

2. Рассчитать схему ПСН (рис.3.1). Расчет схемы заключается в вычислении балансного сопротивления R_б. Для этого перевести вольтметр в режим измерения постоянного напряжения «=» и подключить его к разъему Х3. Измерить входное напряжение U_вх стабилизатора.

По измеренному значению U_вх рассчитать величину балансного сопротивления R_б

, (3.3)

где U_ст – номинальное напряжение стабилизации, указанное в таблице 3.1;

I_cт – ток стабилизации;

I_н – ток нагрузки.

, (3.4)

где R_н – сопротивление нагрузки стабилизатора.

Величина тока стабилизации выбирается из условия

, (3.5)

где I_max – предельно допустимый ток стабилизации из таблицы 3.1.

Таблица 3.1. – Параметры стабилитрона Д814Б.

Uст, В	Iст, мА	Rдиф, Ом	Pmax, мВт
8 – 9,5	3 – 36	10	340

Полученное значение сопротивления R_б представляет собой сумму сопротивлений переменного резистора R3, выведенного на переднюю панель стенда, и постоянного R4 (рис. А.1).

Рассчитать сопротивление R3 из состава балансного сопротивления R_б

, (3.6)

где значение R4 приведено в перечне элементов приложения А.

Выставить на лабораторном стенде рассчитанное сопротивление R3.

3. При подключении осциллографа к схеме с помощью проводников необходимо соблюдать соответствие контактов прибора и схемы (общий провод прибора подключается к общему проводу схемы «┴», а сигнальный – к сигнальному). У проводников принято, что общим проводом «┴» является длинный проводник, а сигнальный ‑ коротким.

Подключив осциллограф к разъему Х3 зарисовать полученную осциллограмму входного напряжения стабилизатора u_вх(t). По необходимости на осциллографе переключателями масштаба по времени и напряжению добиться отображения нескольких периодов осциллограммы с максимально возможной амплитудой. Для обеспечения неподвижности осциллограммы использовать ручку «СИНХРОНИЗАЦИЯ».

Переведя вольтметр в режим измерения переменного напряжения «~», подключить его к разъему Х3 и измерить амплитуду пульсаций входного напряжения стабилизатора u_вх(t).

4. Подключив осциллограф к разъему Х4 зарисовать полученную осциллограмму выходного напряжения стабилизатора u_ст(t).

Переведя вольтметр в режим измерения переменного напряжения «~», подключить его к разъему Х4 и измерить амплитуду пульсаций выходного напряжения стабилизатора u_ст(t).

5. Рассчитать коэффициент стабилизации по формуле

. (3.7)

6. Подключив вольтметр к разъему Х4, перевести его в режим измерения постоянного напряжения «=» и измерить выходное стабилизированное напряжение при заданном значении R_н стабилизатора.

Подключив вольтметр к разъему Х4, снять зависимость

7. Подключив вольтметр к разъему Х4, снять зависимость

8. Подключив вольтметр к разъему Х4, снять зависимость при заданном значении R_н.

9. Подключив вольтметр к разъему Х4, снять зависимость при заданном значении R_н.

10. Провести исследование стабилизатора с эмиттерным повторителем (рис. 3.2). Для этого собрать его схему: установить R_н в первоначальное положение и перевести переключатель S7 в положение «ВЫКЛ», что соответствует схеме стабилизатора с эмиттерным повторителем (рис. 3.2). Рассчитать схему стабилизатора с эмиттерным повторителем. Расчет схемы заключается в вычислении балансного сопротивления R_б. Для этого определить выходное напряжение стабилизатора по формуле

, (3.8)

где U_бэ=0,6 В.

Величина коллекторного тока

. (3.9)

Ток базы, являющийся током нагрузки стабилитрона, можно вычислить

, (3.10)

где ‑ статический коэффициент передачи тока базы транзистора КТ315Г, используемого в стенде.

Величина балансного сопротивления R_б определяется аналогично формуле (3.3) только вместо тока I_н используется ток I_б, а ток стабилизации I_ст выбирается из условия

(3.11)

Примечание: Если полученное значение R_б превышает 1,5 кОм необходимо изменить выбор I_ст.

Рассчитать по формуле (3.6) сопротивление R3 из состава балансного сопротивления R_б.

Выставить на лабораторном стенде рассчитанное значение R3.

11. Выполнить пункты 3 ‑ 9 для стабилизатора с эмиттерным повторителем.