Лабораторная работа №4 / Ответы на контрольные вопросы Лр №4

1. По схеме рис.9 объясните назначение:

• трансформатора Т1;

• резисторов R1, R2, R3, R4, R20;

• узла VD5, VD6, C3;

• диода VD7

Ответ:

• Силовой трансформатор T1 используется для преобразования уровней напряжения. Он может повышать или понижать напряжение, обеспечивать изоляцию между цепями или передавать электрическую энергию между цепями.

• На стабилитроне VD3 и резисторе R1 введён параметрический стабилизатор напряжения для стабилизации напряжения питания УПТ, Т, эталонного источника и части элементов драйвера

• На резисторах R2-R4 и стабилитроне VD4 выполнен эталонный источник

• Резисторы R20… R22 выполняют роль выходного сравнивающего делителя, входящего в состав схемы сравнения.

• Диоды VD5, VD6 включенные параллельно конденсатору С3 необходимы прежде всего для стабилизации напряжения на этом конденсаторе, которое должно быть меньше предельно допустимого значения для перехода база-эмиттер транзистора VT7.

• В конденсаторе С3 создаётся цепь разряда при открытии транзистора VT6, что приводит к запиранию транзистора VT7 и силового транзистора VT8.

• диод VD7 вместе с конденсатором C4 и дросселем L2 образуют выходной фильтр нижних частот.

2. В чем смысл выполнения УПТ по схеме дифференциального усилителя?

Ответ: УПТ выполнен по схеме дифференциального усилителя с целью усиления разности напряжений двух входных сигналов.

3. Покажите цепи базовых токов транзисторов VT7, VT8, VT9

Ответ: Уменьшение выходного напряжения стабилизатора ниже определенного уровня или полное его отсутствие, что имеет место при пуске стабилизатора, приводящее к переводу транзистора триггера VT4 в состояние отсечки, вызывает перевод транзисторов драйвера VT5 и VT6 в режим отсечки. В результате создается цепь базового тока для транзистора VT7 (+U0→RШ→переход эб VT7→диоды VD5, VD6→резисторы R15, R16→- U0→+U0) и перевод его в состояние насыщения, что в свою очередь приводит к переводу силового транзистора VT8 в режим насыщения.

Поскольку параллельно резистору R22 подключен вход эмиттерного повторителя, выполненного на транзисторе VT9 и резисторах R18, R19, то изменение напряжения на R22 вызывает соответствующее изменение коллекторного тока VT9 и, следовательно, изменение напряжения на резисторе R18.

4. Объясните формы кривых тока эмиттера VT8, диода VD7 и дросселя L2

Ответ: при переводе силового транзистора VT8 в режим насыщения, начинается процесс увеличения тока дросселя L2 и увеличение выходного напряжения диода VD7.

5. Назовите основные причины изменения выходного напряжения стабилизатора

Ответ: Выходное напряжение релейного стабилизатора может изменяться по разным причинам:

1. Изменение входного напряжения: Релейные стабилизаторы напряжения работают, корректируя входное напряжение до номинального уровня. Если входное напряжение сильно колеблется, это может привести к изменению выходного напряжения.

2. Состояние силовых реле: Силовые реле в стабилизаторе выполняют переключение трансформаторных витков, чтобы обеспечить номинальные выходные параметры напряжения. Если реле не работают должным образом, это может привести к изменению выходного напряжения.

3. Состояние автотрансформатора: Автотрансформатор в стабилизаторе выполняет коррекцию напряжения. Если он поврежден или не работает должным образом, это может привести к изменению выходного напряжения.

4. Перегрузка или короткое замыкание: если стабилизатор подвергается токовым перегрузкам или коротким замыканиям, это может привести к изменению выходного напряжения.

6. Перечислите достоинства и недостатки импульсного стабилизатора напряжения по сравнению с линейным

Ответ: Достоинства импульсного стабилизатора напряжения по сравнению с линейным:

• Значительно меньшие потери в регулирующем элементе при той же выходной мощности, а значит, будут более высокий КПД и существенно меньшие габариты радиатора охлаждения

• В низковольтных стабилизаторах используются полевые транзисторы вместо диодов в LCD фильтре, что также является преимуществом.

Недостатки импульсного стабилизатора напряжения по сравнению с линейным:

• Сложность дизайна

• Возможность генерации шума и помех

• Потребность в качественных компонентах для обеспечения стабильности и долговечности

7. Объясните принцип действия триггера Шмитта.

Ответ: на рис. 7а изображена схема с эмиттерной связью (триггер Шмитта). Триггер может находиться в одном из двух устойчивых состояний. В первом состоянии транзистор T₁ закрыт, а T₂ - открыт и насыщен. Переход триггера из одного состояния в другое происходит очень быстро (лавинообразно) при воздействии определенной величины на базу транзистора T₁. Существуют две критические величины сигнала, при которых происходит срабатывание и отпускание триггера. Под срабатыванием триггера будем понимать переход транзистора T₁ в открытое состояние, а транзистора T₂ - в закрытое. Отпускание триггера – переход его в исходное положение (транзистор T₁ закрыт, а T₂ - открыт). Когда напряжение, приложенное к базе транзистора T₁, достигает некоторого значения U_ср, триггер срабатывает. Возврат триггера в исходное положение происходит при другой величине управляющего напряжения на базе транзистора T₁ – U_отп (напряжение отпускания). Эти напряжения U_ср и U_отп являются основными величинами характеризующими работу триггера как релейного элемента, причем всегда U_ср > U_отп. Интервал между величинами этих напряжений характеризует зону нечувствительности релейного элемента, т.е. когда величина входящего сигнала находится в пределах U_ср>U_упр>U_отп, то состояние триггера не может быть однозначно определено.

8. В схеме рис.2 есть три вольтметра и два амперметра. Укажите системы приборов и поясните, на какие величины реагируют эти измерительные приборы.

Ответ: Определение значения выходного напряжения и тока, потребляемого стабилизатором от регулируемого выпрямителя, осуществляется с помощью вольтметра U₀ и амперметра I₀. Ток нагрузки определяется с помощью амперметра I_Н. U_Н определяет среднее значение выходного напряжения стабилизатора. U₁ определяет входное напряжение.