Программа выполнения работы
Ознакомиться с расположением органов управления стендом и включить его. Номинальное значение входного напряжения 10 – 12 В.
1. Исследование стабилизатора без УПТ и с линейным балластным резистором.
Переключатели установить в следующие положения: S1 – 1, S2 2, S3 “Вкл” (кнопка не подсвечена), S4 2.
1.1. Снять зависимость напряжений на стабилитроне Uб и на нагрузке Uн, токов базы регулирующего транзистора Iб, балластного резистора I0 и стабилитрона Iстаб = I0 – Iб от напряжения на входе стабилизатора Uвх: Uб, Uн, Iб, I0, Iстаб = f(Uвх). Входное напряжение изменять в пределах 9 – 16 В. Построить графики. Вычислить сопротивление балластного резистора R3 = (Uвх – Uб)/I0. Сопротивление нагрузки Rн в процессе эксперимента поддерживать постоянным (положение 6 или 7).
По графику определить диапазон изменения входного напряжения стабилизатора, в пределах которого наблюдается эффект стабилизации напряжений Uб, Uн. По данным, полученным в ходе эксперимента, на участке стабилизации по соотношению (1) определить коэффициент стабилизации выходного напряжения Uн и коэффициент стабилизации внутреннего параметрического стабилизатора с выходным напряжением Uб в соответствии с равенствами
KU1 = (Uвх/Uвх)/(Uн/Uн) ; KU2 = (Uвх/Uвх)/(Uб/Uб).
Для выполнения п.1.2 установить входное напряжение Uвх в пределах 10 –12 В.
1.2. Снять зависимости напряжений Uб, Uн и токов Iб, I0, Iстаб от тока нагрузки Iн, изменяемого переключением сопротивления нагрузки Rн. Входное напряжение стабилизатора при этом не изменять. Построить графики Uб, Uн, Iб, I0, Iстаб = f(Iн). По данным эксперимента вычислить выходные сопротивления стабилизаторов Rвых 1 = Uн/Iн; Rвых 2 = –Uб/Iб.
2. Исследование стабилизатора без УПТ и с нелинейным балластным резистором.
Переключатели установить в следующие положения: S1 – 2, S2 2, S3 “Вкл”, S4 2. Потенциометром R2 установить ток I0 близким к значению, полученному в п.1.2 при номинальном токе нагрузки (положение 6 переключателя Rн).
Повторить пп.1.1 и 1.2 исследований. По данным экспериментов рассчитать и построить вольт-амперную характеристику нелинейного токостабилизирующего двухполюсника: I0 = f(Uвх – Uб). Вычислить динамическое сопротивление нелинейного двухполюсника Rдин. Сопоставить с отношением Rдин/R3 степень изменения коэффициента стабилизации и выходного сопротивления стабилизатора при замене линейного балластного резистора нелинейным сопротивлением.
3. Исследование компенсационного стабилизатора с УПТ в цепи обратной связи и линейной нагрузкой УПТ.
Переключатели установить в следующие положения: S1 – 1, S2 1, S3 “Вкл”, S4 1, Eэт = 2,5 В.
Потенциометром R12 (Uос) установить выходное напряжение в пределах 5 – 6 В.
3.1. Снять зависимости напряжения на нагрузке Uн, тока I0 через балластный резистор, тока базы транзистора VT4 Iб и коллекторного тока транзистора VT3 Iк.VT3 = I0 – Iб от напряжения на входе стабилизатора Uвх (напряжение изменять в пределах 9 – 16 В). Сопротивление нагрузки Rн в процессе эксперимента поддерживать постоянным (положение 5 или 6). Построить графики: Uн, I0, Iб, Iк.VT3, η = f(Uвх), при вычислении КПД (η) считать входной ток стабилизатора равным выходному. По данным эксперимента вычислить коэффициент стабилизации по напряжению.
Для выполнения п.3.2 установить входное напряжение Uвх в пределах 10 –12 В.
3.2. Снять зависимость напряжения Uн, токов I0, Iб, Iк.VT3 от тока нагрузки Iн, изменяемого переключением сопротивления нагрузки Rн. Входное напряжение стабилизатора поддерживать постоянным в пределах 10 – 12 В. Построить графики: Uн, I0, Iб, Iк.VT3, η = f(Iн). По данным эксперимента вычислить выходное сопротивление стабилизатора Rвых = Uн/Iн.
4. Исследование компенсационного стабилизатора с УПТ в цепи обратной связи и с токостабилизирующим двухполюсником в цепи нагрузки УПТ.
Переключатели установить в следующие положения: S1 – 2, S2 1, S3 “Вкл”, S4 2. Потенциометром R2 установить ток I0 близким к значению, полученному в п.3.2 при номинальном токе нагрузки (положение 6 переключателя Rн).
Повторить эксперимент, описанный в пп. 3.1 и 3.2. Сопоставить с отношением Rдин/R3 степень изменения коэффициента стабилизации и выходного сопротивления стабилизатора при замене линейной нагрузки УПТ нелинейной.
5. Исследование схемы защиты стабилизатора.
Установить переключатели в следующие положения: S2 – 1, S1 – произвольное. Потенциометром R12 (Uос) получить максимальное значение выходного напряжения. Снять нагрузочные характеристики стабилизатора (т. е. зависимость Uн = f(Iн) при изменении сопротивления нагрузки Rн) и построить графики для следующих вариантов схемы защиты:
– высокое сопротивление датчика тока Rд.т и отсутствие связи по напряжению (переключатели S4 в положении 1, S3 – “Вкл”),
– низкое сопротивление датчика тока Rд.т и отсутствие связи по напряжению (переключатели S4 в положении 2, S3 – “Вкл”),
– низкое сопротивление датчика тока Rд.т и наличие связи по напряжению (переключатели S4 в положении 2, S3 – “Выкл” – кнопка S3 подсвечена).
6. Моделирование температурной нестабильности выходного напряжения стабилизатора.
Переключатели установить в следующие положения: S1 – 1 или 2, S2 1, S3 “Вкл”, S4 1.
Потенциометром R12 (Uос) установить выходное напряжение в пределах 10 – 12 В.
Снять зависимость дрейфа напряжения на нагрузке Uн от времени при прогреве сначала одного из транзисторов дифференциального усилителя УПТ, затем обоих транзисторов (включить подогрев второго без отключения подогрева первого), а потом при одновременном отключении подогрева обоих транзисторов. На каждом из этих режимов с интервалом 1 мин снять по 3 – 4 отсчета напряжения на нагрузке Uн. Результаты эксперимента представить в виде единого графика. Определить температурные погрешности стабилизации на каждом участке: δU T = | Uн max/Uн |.