ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9. ИСТОЧНИКИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ НА ОУ: ЗАДАНИЕ

1.Соберите схему источника напряжения, показанную на рис. 1.

Рис. 1. Схема источника напряжения на ОУ

В качестве источника опорного напряжения используется микросхема TL431 (традиционно изображаемая на схеме как «стабилитрон» с третьим выводом), специально предназначенная для построения таких источников. Микросхема имеет вход управления, который позволяет регулировать выходное опорное напряжение; в представленной на рис. 1 схеме вход управления соединен с «катодом» TL431, что обеспечивает выходное напряжение UОП, приблизительно равное 2.5 В. Сопротивление резисторов R1 и R2, задающих коэффициент усиления (и, соответственно, выходное напряжение схемы UВЫХ), возьмите из табл. 1 согласно номеру вашего рабочего стола.

Табл. 1. Значение сопротивлений резисторов в схеме источника напряжения

2.Установите выходное положительное напряжение источника питания стенда +UП = 12 В. Включите собранную схему c нагрузкой RН = 680 Ом и при помощи мультиметра измерьте точное значение величины UОП. Оно не будет меняться в течение всей лабораторной работы.

3.При помощи мультиметра измерьте ряд значений выходного напряжения схемы UВЫХ, поочередно подключая к ней различные сопротивления нагрузки RН (см. табл. 2).

Табл. 2. Выходное напряжение источника напряжения при различных сопротивлениях нагрузки

4. Соберите схему источника тока с выходным n-канальным полевым транзистором согласно рис. 2. В качестве нагрузки включите последовательно четыре светодиода DL1 – DL4. Сопротивление резистора-шунта RШ возьмите из табл. 3. При сборке схемы обратите внимание, что защитный резистор сопротивлением 100 Ом в цепи затвора уже установлен на плате стенда рядом с микросхемой МДП транзисторов, а «паразитные» диоды Шоттки являются частью конструкции транзисторов; дополнительный внешний резистор и дополнительные диоды в эту цепь устанавливать не нужно.

Рис. 2. Схема источника тока на ОУ

Табл. 3. Значение сопротивления резистора RШ в схеме источника тока

5.Ток источника измеряется мультиметром, включенным в режим измерения тока. Для использования этого режима переставьте штекер красного щупа мультиметра в гнездо для измерения малых токов «mA» и включите режим измерения малых постоянных токов (выберите режим измерений «mA» и, по необходимости, нажмите кнопку выбора дополнительных опций для перехода в режим измерения постоянного тока «DC»). Запишите показания амперметра при четырех включенных светодиодах.

6.При помощи дополнительного монтажного провода закоротите один, два, три, а затем

ивсе четыре светодиода, каждый раз измеряя ток. Результаты измерений впишите в таблицу, аналогичную табл. 4.

7.Отключите мультиметр от схемы, заменив его перемычкой (т.е. подключите анод светодиода DL4 напрямую к цепи источника питания +UП). Верните штекер красного щупа мультиметра в гнездо для измерения напряжений и сопротивлений. Включите режим измерения постоянного напряжения.

8.Включите в нагрузку источника тока все четыре светодиода (уберите все дополнительные перемычки). При помощи мультиметра измерьте напряжение на стоке транзистора UС (или на катоде светодиода DL1).

9.Действуя аналогично п. 6, при помощи дополнительного монтажного провода закоротите один, два, три, а затем и все четыре светодиода, всякий раз измеряя мультиметром напряжение на стоке UС. Результаты измерений впишите в таблицу, аналогичную табл. 4.

Табл. 4. Результаты измерения параметров источника тока

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9. ИСТОЧНИКИ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ НА ОУ: ШАБЛОН ОТЧЕТА

Составьте отчет по лабораторной работе, включив в него перечисленное

вшаблоне ниже.

1.Источник напряжения на ОУ

Расчет теоретического выходного напряжения:

UВЫХ = (1 + R2 / R1) ∙ UОП = ______________ .

В расчете используйте измеренное значение UОП. Сравните полученное теоретическое значение UВЫХ с измеренным в ходе работы.

Рассчитав по закону Ома для каждого значения резистора нагрузки выходной ток, постройте экспериментальную зависимость выходного напряжения схемы от тока нагрузки (см. табл. 1, рис. 1). Сравните ее с теоретическими соображениями о неизменности выходного напряжения.

Табл. 1. Зависимость выходного напряжения источника напряжения от тока нагрузки

UВЫХ, В

IН, мА

Пример расчета:

IН = UВЫХ / RН = __________________ .

Рис. 1. Зависимость выходного напряжения источника напряжения от тока нагрузки

2. Источник тока на ОУ

Расчет теоретического значения выходного тока:

IВЫХ = UОП / RШ = ___________ .

В расчете используйте измеренное значение UОП. Сравните полученное теоретическое значение IВЫХ с измеренным в ходе работы.

Зная напряжение питания +UП = 12 В, на основе данных, полученных в ходе работы, постройте зависимость выходного тока источника тока от падения напряжения на нагрузке (рис. 2). Сравните ее с теоретическими соображениями о неизменности выходного тока.

Табл. 2. Зависимость выходного тока источника тока от падения напряжения на нагрузке

Рис. 2. Зависимость выходного тока источника тока от падения напряжения на нагрузке UН

Обратите внимание! Это ОДИН график, построенный по пяти точкам, взятым из табл. 2