№ варианта	Задание 1	Задание 2	Задание 3	Задание 4
18	9,19,29,30	2,12,24,29,30	2,12,22,38	1,2,3,4

Задание 1

Задача 9. Поясните принцип параметрической стабилизации на примере работы стабилитрона.

В большинстве случаев радиоэлектронные устройства требуют для своей работы стабильного напряжения, которое не должно зависеть от колебаний сетевого напряжения, а также от изменения тока в нагрузке. Для стабилизации напряжения применяются параметрические и компенсационные стабилизаторы.

Действие параметрических стабилизаторов основано на использовании нелинейности вольт-амперной характеристики некоторых элементов.

 В схемах параметрических стабилизаторов постоянного напряжения используются полупроводниковые кремниевые стабилитроны (при напряжении до 180 В), а также газонаполненные стабилитроны тлеющего и коронного разряда (при напряжениях выше 80 В).

Схемы включения указанных стабилитронов приведены на рисунке ниже (рисунок 2).

Рассмотрим типовую вольтамперную характеристику стабилитрона (рисунок 1).

При включении стабилитрона в прямом направлении его характеристика напоминает характеристику обычного кремниевого диода. При включении стабилитрона в обратном направлении (на аноде - «минус», на катоде - «плюс») ток через него вначале растёт очень незначительно, но при определённом значении напряжения возникает «пробой» - режим, при котором незначительное приращение напряжения вызывает значительный ток через стабилитрон (вертикальный участок обратной ветви). Напряжение пробоя называется напряжением стабилизации. В начале пробоя через стабилитрон протекает ток Iст.мин.  Чтобы стабилитрон не вышел из строя, ток через него ограничивают с помощью резистора до значения Iст.макс. При изменении тока через стабилитрон от минимального до максимального значения напряжение на нём остаётся практически постоянным.

Рисунок 1 – Вольтамперная характеристика стабилитрона.

Схема представляет делитель напряжения, состоящий из балластного (гасящего) резистора Rб и стабилитрона V, параллельно которому подсоединено сопротивление нагрузки Rн. При изменении напряжения питания U изменяется ток через резистор. Стабилитрон принимает эти токовые изменения на себя: изменяется ток, проходящий через него, а напряжение на нём, а значит и на сопротивлении, нагрузки остаётся без изменения. Если будет изменяться сопротивление нагрузки, то ток через стабилитрон также будет изменяться, а напряжение на нагрузке не изменится.

Рисунок 2 – Схемы параметрических стабилизаторов напряжения

 

Схема представляет делитель напряжения, состоящий из балластного (гасящего) резистора Rб и стабилитрона V, параллельно которому подсоединено сопротивление нагрузки Rн. При изменении напряжения питания U изменяется ток через резистор. Стабилитрон принимает эти токовые изменения на себя: изменяется ток, проходящий через него, а напряжение на нём, а значит и на сопротивлении, нагрузки остаётся без изменения. Если будет изменяться сопротивление нагрузки, то ток через стабилитрон также будет изменяться, а напряжение на нагрузке не изменится.

При повышении напряжения питания ток через стабилитрон резко возрастает, что приводит к увеличению падения напряжения на ограничивающем резисторе R, а выходное напряжение остается почти неизменным.

При изменении напряжения питания приращение напряжения на резисторе R равно приближенно приращению входного напряжения. При изменении тока нагрузки, например увеличении, ток через стабилитрон уменьшается, а суммарный ток через резистор R остается величиной неизменной. В обоих случаях выходное напряжение стабилизатора изменяется незначительно.

Основным параметром всех стабилизаторов является коэффициент стабилизации К, представляющий собой отношение относительных изменений входного и выходного напряжений стабилизатора:

где n_ст = Е₀/Е_ст; I_ст – ток через стабилитрон; R – ограничивающее сопротивление; R_дин –динамическое сопротивление стабилитрона.

R_дин определяется из вольт-амперной характеристики стабилитрона по формуле

При выборе стабилитрона рекомендуется, чтобы ток нагрузки схемы стабилизатора I_н не превышал 70 – 80% максимально допустимого тока через стабилитрон, указанного в справочниках.