3. Порядок проведения работы

Рисунок 3.1

3.1 Исследование источника опорного напряжения (схема рисунок 3.1 VT1, VD1 или с R1, VD1).

3.1.1 Определить коэффициент стабилизации напряжения К_сн для двух вариантов схемы источника опорного напряжения: с балластным резистором R1 и полевым транзистором VT1.

Для этого с помощью перемычки подать на вход стабилизатора поочередно два уровня входного напряжения питания U_вх1=E2 и U_вx2=E4, которые необходимо измерить вольтметром. Зафиксировать соответствующие значения выходного напряжения U_вых1 и U_вых2, измеряя его на стабилитроне VD1. Все измерения произвести два раза, подключая перемычкой резистор R1 или транзистор VT1. Произвести расчет коэффициента по формуле:

Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Измерения				Расчет			Вариант схемы
Uвх1=Е2	Uвх2=Е4	Uвых1	Uвых2	Uвх=Е2-Е4	Uвых=Uвых1-Uвых1	Ксu
							R1
							VT1

3.1.2 Определить коэффициент сглаживания пульсаций К_сп для двух вариантов схемы источника опорного напряжения.

Для этого подать на вход стабилизатора напряжения питания U_вх =Е4 и зафиксировать с помощью осциллографа или вольтметра напряжение пульсаций на входе стабилизатора U_{вх. п} и на стабилитроне U_{вых. п}. Измерить также уровни постоянных составляющих напряжений на входе U_вх=E4 и на выходе U_вых=U_ст. Произвести расчет коэффициента К_сп по формуле:

Все результаты занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Измерения				Расчет	Вариант схемы
Uвх.	Uвых	Uвх. м	Uвых. м	Ксп
					R1
					VT1

3.2 Исследование компенсационного стабилизатора напряжения (схема VT1,VD1,A1,VT2)

3.2.1 Определить коэффициент стабилизации напряжения К_сн и влияние на него коэффициента усиления К_у в системе автоматического регулирования стабилизатора.

Для этого подключить перемычкой источник опорного напряжения с транзистором VT1 и зафиксировать напряжения на выходе стабилизатора U_вых1 и U_вых2 при двух уровнях входного напряжения U_вх1=Е₂ и U_вх2=Е₄. Все измерения произвести при двух значениях коэффициента усиления K_y1=R4/R3=10 и К_У2=30000, которые устанавливать с помощью перемычки в цепи обратной связи операционного усилителя А1. Произвести расчет коэффициента К_сн по формуле:

Результаты измерений и расчета занести в таблицу 3.3.

Таблица 3.3

Измерения				Расчет		Ксн	Коэф. усиления
Uвх=Е2	Uвх2=Е4	Uвых	Uвых2	Uвх	Uвых
							КУ1=10
							КУ2=30000

3.2.2 Определить выходное сопротивление стабилизатора R, коэффициент сглаживания пульсаций К и влияние на него сопротивления нагрузки R (при К_у=10).

Для этого подключить перемычкой транзистор VT1, подать напряжение питания U_вх=Е₄ и зафиксировать с помощью осциллографа амплитуды пульсаций напряжений на входе стабилизатора U_{вх. м} и на его выходе U_{вых. м}. Измерить также постоянные составляющие этих напряжений U_вх и U_вых. Все измерения произвести как на холостом ходу (R_н=), так и с нагрузкой (R_н=R₈=300 Ом), которую подключить соответствующей перемычкой. Произвести расчеты тока нагрузки I_н=U_вых2/R_н, выходного сопротивления R_вых=U_вых/I_н и коэффициента:

Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 3.4.

Таблица 3.4

Измерения					Расчет				Нагрузка
Uвх=Е4	Uвых1	Uвых2	Uвх. м	Uвых. м	Uвых	Iн	Rвых	Ксп
									Rн1=
									Rн2=300

3.2.3 Исследовать режим работы стабилизатора напряжения.

Для этого подключить резисторы R1, R4, подать перемычкой входное напряжение питания U_вх=Е₄ и измерить вольтметром напряжение в контрольных точках схемы U_cт, U_у1, U_ос1, U_вых. Повторить измерения U_у2 и U_ос2, подключив R8 параллельно R5. Определить коэффициент передачи усилителя Ky=Uy/Uoc, эмиттерного повторителя Кэп= U_вых / U_у1, цепи обратной связи Koc= U_ос1 / U_вых и рассчитать теоретическое значение выходного напряжения:

,

а также его расхождение с экспериментальной величиной:

.

Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 3.5.

Таблица 3.5

Измерения					Расчет
Режим	Ucт	Uу1,2	Uос1,2	Uвых	Ky	Кэп	Koc	Uвых.м	

3.3 Исследование компенсационного стабилизатора тока (схема VT4,VT5).

3.3.1 Определить коэффициент стабилизации тока К_ст и влияние на него нагрузки R_н.

Для этого подать на вход стабилизатора поочередно два уровня входного напряжения U_вх=Е2 и U_вх=Е4, измерить соответствующие напряжения на нагрузке U_н1 и U_н2 и определить токи нагрузки I_н1 и I_н2 по формуле I_н = U_н /R_н при R_н1=R10=lкOм. Все измерения повторить при нагрузке R_н2=R10 //R12=0,5кOм, для чего подключить перемычкой резистор R=lкОм. Рассчитать коэффициент К_ст по формуле:

.

Результаты измерений и расчета занести в таблицу 3.6

Таблица 3.6

Измерения				Расчет					Нагрузка
Uвх1=Е2	Uвх2=Е4	Uн1	Uн2	Uвх	Iн1	Iн2	Iн	Кст
									R=lкОм
									R=0,5кOм

3.3.2 Определить выходное сопротивление R_вых стабилизатора тока и его режим работы.

Для этого подать напряжение питания U_вх =Е2, измерить напряжение U_н1 на нагрузке R_н1=R10=lkOm и в цепи обратной связи U_ос1 на резисторе R11. Подключить перемычкой дополнительный нагрузочный резистор R12=lkOm и повторить все измерения при R_н2=R10//R12=0, 5kOm.

Определить фактические токи нагрузки I_н1, I_н2 по формуле I_н = U_н /R_н и выходное сопротивление R_вых=U_н/I_н. Рассчитать теоретическое значение тока нагрузки I_нт=U_ос/R110,66R11 при R11=100 Ом. Определить максимальное расхождение теоретических и экспериментальных значений тока нагрузки:

Результаты измерений и расчетов занести в таблицу 3.7

Таблица 3.7

Измерения				Расчет
Uн1	Uн2	Uос1	Uос2	Uн	Iн1	Iн2	Iн	Rвых	Iнт1	Iнт2	макс

4. Контрольные вопросы

4.1. Основные параметры стабилизаторов напряжения и тока.

4.2. Принцип действия стабилизатора напряжения.

4.3. Принцип действия стабилизатора тока.

4.4. Какие преимущества имеет источник опорного напряжения с транзистором вместо балластного резистора? Подтвердить вывод полученными результатами.

4.5. От каких факторов зависит точность стабилизации напряжения и тока в компенсационных стабилизаторах?

4.6. Как влияет К_у на точность стабилизации напряжения? Подтвердить вывод полученными результатами.

4.7. Как влияет сопротивление нагрузки R_н на точность стабилизации напряжения и тока?

4.8. Какова связь между напряжением стабилитрона и выходным сигналом в стабилизаторе напряжения?

4.9. Каковы преимущества компенсационного стабилизатора напряжения по сравнению с параметрическим стабилизатором? Подтвердить вывод полученными результатами.

4.10. Чем определяется величина задающего воздействия в исследуемой схеме стабилизатора тока?

Содержание

Описание лабораторного стенда 3

Лабораторная работа №1

Исследование генераторов периодических сигналов на основе ОУ 4

Лабораторная работа №2

Исследование аналоговых компараторов 11

Лабораторная работа №3

Исследование системы импульсно-фазового управления тиристорами 20

Лабораторная работа №4

Исследование схемы амплитудного модулятора-демодулятора 26

Лабораторная работа №5

Исследование быстродействующего фильтра на основе устройства

выборки-хранения 32

Лабораторная работа №6

Исследование компенсационных стабилизаторов напряжения и тока 40

Составители: Роберт Николаевич Кулагин

Николай Витальевич Казаков

Технические средства автоматизации

Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов сокращенной программы подготовки.

Редактор А.К. Саютина

Темплан 2005, позиция №

Подписано в печать Формат 60x84 1/16. Бумага газетная.

Печать офсетная. Усл. печ. л. Уч. – изд. л.

Тираж экз. Заказ . Бесплатно.

Волгоградский государственный технический университет.

400066 Волгоград, просп. Ленина, 28.

РПК “Политехник”

Волгоградского государственного технического университета

400066 Волгоград, ул. Советская, 35

16