Лабораторні работи / Дослідження параметричного стабілізатора напруги

2012/2013 н.р.

Лабораторне заняття № 4

Дослідження параметричного стабілізатора напруги

Мета роботи: 1. Навчитися розраховувати та досліджувати параметричні стабілізатори напруги з використанням ВАХ стабілітронів.

Для дослідження використано три моделі стабілітронів 1N4734, 1N4739 та 1N4740.

Їхні ВАХ описуються наступними виразами.

Стабілітрон 1N4734:

; (1)

стабілітрон 1N4739:

; (2)

стабілітрон 1N4740:

. (3)

Для усіх виразів напруга виражена у вольтах, а струм в міліамперах.

Хід роботи:

1. За допомогою Mathcad побудувати графічне зображення ВАХ досліджуваного стабілітрона (задається індивідуально). А також графічні зображення залежностей статичного та динамічного опорів стабілітрона від струму.

Для статичного опору:

; (4)

та для динамічного опру:

. (5)

Множник 1000 необхідний для того, щоб результат отримати в омах, оскільки струм задається в міліамперах.

Змінюючи струм від 0 до 100 мА, побудувати усі графічні залежності на окремих графіках. Оскільки інтерес представляє величина та характер зміни статичного та динамічного опорів в області робочих струмів, то межі виведення отриманих залежностей на графіки встановити самостійно.

2. Розрахунок параметричного стабілізатора. Вхідні дані зведені в Таблицю 1.

Таблиця 1

стабілітрон	1N4734	1N4739	1N4740
UВХ, В	9	11	12
δUВХ, В	± 0,4	± 0,5	± 0,6
UСТАБ, В	5,7	9,2	10,1
RH, кОм	1	3	4

Примітка: Вважаємо, що опір навантаження є стабільним.

Для заданих вхідних даних порядок розрахунку є наступним:

2.1. Використовуючи результати розрахунку ВАХ стабілітронів, визначити струм стабілітрона I_СТАБ при якому забезпечується задана напруга стабілізації U_СТАБ.

2.2. Визначити струм навантаження:

(6)

2.3. Розрахувати величину баластного опору:

(7)

Де U_ВХ – вхідна напруга;

δU_ВХ – відхилення вхідної напруги за рахунок нестабільності;

U_СТАБ – задана напруга на стабілітроні;

І_СТАБ – струм через стабілітрон при заданій напрузі;

І_Н – струм через навантаження.

2.4. Розраховувати коефіцієнт стабілізації

(8)

де – динамічний опір стабілітрона, який визначається при заданому струмі І_СТАБ. через стабілітрон за допомогою виразу (5);

U_вих =U_Н =U_СТАБ.

2.5. Розрахувати коефіцієнт корисної дії:

(9)

2.6. На робочому полі програми зібрати схему для дослідження параметричного стабілізатора та встановити параметри елементів відповідно до вхідних даних та результатів розрахунку.

Рис. 1. Схема дослідження параметричного стабілізатора

Для моделювання нестабільності вхідної напруги зручно використати джерело змінної напруги з .

2.7. Визначити коефіцієнт стабілізації за допомогою осцилографа, використовуючи вираз:

, (10)

де U_вих =U_Н =U_СТАБ;

ΔU_вх=2·δU_вх.

Рис. 2. До визначення коефіцієнта стабілізації за допомогою осцилографа

2.8. Повторити розрахунки при мінімально-допустимому струмові через стабілітрон. Можна вибрати в межах 2…3 мА. Напруга стабілізації при цьому дещо зміниться, що слід врахувати у виразах (6)-(10)

Порівняти отримані результати. Зробити висновки.

Звіт: схема експерименту;

результати вимірювань та розрахунку;

осцилограми та графіки;

висновки.

3