ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 15

Стабилизаторы положительного напряжения

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить работу стабилизаторов положительного напряжения.

ОБОРУДОВАНИЕ

Персональный компьютер IBM PC на базе процессоров Intel Pentium (и выше). Программа моделирования, основанная на использовании SPICE моделей.

ВВЕДЕНИЕ

Почти любая электронная схема – от простых транзисторных схем и операционных усилителей и до сложных цифровых и микропроцессорных систем – требует для своей работы одного или нескольких стабильных источников питания постоянного тока. Простые нерегулируемые источники питания типа трансформатор – мостовой выпрямитель – конденсатор не годятся, поскольку их выходное напряжение зависит от тока нагрузки и напряжения в сети, кроме того, это напряжение пульсирует с частотой 100 Гц.

Одна из схем стабилизатора положительного напряжения представлена на рис.1. Данная схема представляет собой эмиттерный повторитель у которого в качестве входного сигнала используется напряжение стабилизации стабилитрона. Выходное напряжение задается стабилитроном D1. Эта схема способна коммутировать выходные токи до нескольких сотен миллиампер.

Рис. 1

Можно построить источник стабильного питания, если использовать отрицательную обратную связь и сравнивать выходное постоянное напряжение с некоторым постоянным эталонным напряжением.

На рис.2 представлена принципиальная схема стабилизатора положительного напряжения на базе операционного усилителя LM324. Параметры схемы рис.2 задаются стабилитроном D2 и резистором R5. Конденсатор емкостью 100 пФ добавлен для обеспечения устойчивости при включении обратной связи.

Используя эту схему, можно получить стабилизированное напряжение (задается стабилизатором D2) до напряжения питания и выходными токами до 1 ампера.

Напряжение питания схем Ucc не должно падать ниже +9.5 вольт – это уровень, необходимый для питания. Питание нестабилизированное.

Рис. 2

Источник стабильного питания можно охарактеризовать, как и любую другую схему, внутренним сопротивлением схемы. Так как напряжение на выходе стабилизировано, то при изменении сопротивления нагрузки напряжение, в идеале, не должно меняться, следовательно внутреннее сопротивление таких схем должно стремиться к 0 Ом. Идеальный источник питания сделать невозможно, поэтому выходное напряжение не будет постоянным. Величина, позволяющая охарактеризовать относительность этого явления называется коэффициентом пульсации.

Кпульс = Δ Uвых / ΔUcc

Для идеального источника Кпульс = 0.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1. Собрать схемы для изучения работы , приведенные на рис.1,2 и подобрать элементы по заданному стабилизированному напряжению и максимальному выходному току.

При малых токах (токах коллектора до 200мА) можно использовать транзисторы npn типа: BC547, BC550, MJE350 и pnp типа: BC557, BC560B, MJE340.

При больших токах (порядка несколько ампер) используют транзисторы npn типа: 2N3055, 2N4063 и pnp типа: MJE4919, MJE4923, 2N4919, 2N5980, 2N6021, 2N6026.

2. Пронаблюдать как проявляется эффект стабилизации в этих схемах при различных частотах входного напряжения.

3. Сравнить схемы на рис. 1 и 2, рассчитав для них внутреннее сопротивление и коэффициент пульсации. (Коэффициент пульсации представить в децибеллах).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. // Т.1-2, М.:Мир,1983.

2. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. // Т.1-3, М.:Мир,1993.

3. Жеребцов И.П. Основы электроники. // Л.:Энергоатомиздат,1989.

4. Иванов-Цыганов А.И. Электротехнические устройства радиосистем. // М.: Высшая школа, 1979.

5. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. / Томпкинс У., Уэбстр Дж. - М.:Мир,1992.

6. Кар Дж. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры. // М.:Мир,1986.

7. Ленк Дж. Электронные схемы. Практическое руководство. // М.:Мир,1985.

8. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. // М.:Мир,1982.

9. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. // М.:Мир,1985.

10. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. // М.:Мир,1991.

11. Кауфман М., Сидман А. Практическое руководство по расчетам схем в электронике. // Т.1-2, М:Энергоатомиздат,1991.

12. Пейтон Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. // М.:БИНОМ, 1994.

13. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника. // М.: Гелиос АРВ, 2002.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Список элементов:

Описание	Название элемента	Название библиотеки
резистор	R	analog.slb
Транзисторы	NPN PNP	PWRBJT.slb EBIPOLAR.slb
операционный усилитель		opamp.slb
источник напряжения	Vsrс	sourse.slb
Источник синусоидального сигнала	Vsin	Sourse.slb
“земля”	AGND	port.slb
соединители	bubble	port.slb

4