Методика выполнения

В отчет необходимо включить задание, выполненные расчеты, исследуемые схемы, полученные результаты, выводы. Обозначения элементов в приводимых схемах должны соответствовать действующим стандартам.

При выполнении работы должен быть рассчитан и исследован стабилизатор с заданными параметрами. Для примера будем считать, что необходимо спроектировать стабилизатор, удовлетворяющий следующим требованиям:

выходное напряжение равно 10 В;

ток нагрузки равен 10 мА;

отклонения входного напряжения относительно номинала и изменения сопротивления нагрузки могут быть от –20% до +20% .

Из таблицы (см. приложение 1) нужно выбрать стабилитрон, напряжение стабилизации которого равно или достаточно близко к заданному номинальному значению выходного напряжения стабилизатора. В рассматриваемом случае можно использовать стабилитрон 1N4740, напряжение стабилизации которого U_ст = 10 В при токе I_ст = 25 мА.

1. Запустите программу моделирования электронных схем.

2. Соберите на монтажном столе схему, приведенную на рис. 1.4,а.

Р и с. 1.4

3. Изменяя входной ток источника тока I (ток через стабилитрон) в диапазоне от 0 до 2I_ст мА, записывайте его значения и показания вольтметра PV (напряжение на стабилитроне при этом токе) в табл. 1.1. При малых токах (до начала стабилизации) снимайте показания чаще, при выходе на режим стабилизации – реже. Для удобства расчетов задавайте значения тока, кратные 2 или 5. Обязательно снимите показания при токе I_ст. Всего снимайте не менее 15 – 20 значений, большая часть которых должна соответствовать рабочей части характеристики стабилитрона (ориентировочно от 0,1I_ст до 2I_ст). В нижних строках таблицы поместите значения динамического сопротивления r_д, вычисленные на различных участках характеристики

Таблица 1.1

Iст,, мА	0			25			2 Iст
Uст, В	0			10
rд = ∆U/∆I

4. Постройте обратную ветвь вольт-амперной характеристики стабилитрона в виде, приведенном на рис. 1.1,б. При необходимости сделайте дополнительные измерения.

5. После снятия характеристики стабилитрона следует выбрать значения минимального и максимального токов, при которых напряжение стабилизации не сильно отличается от значения U_ст. Из характеристики для 1N4740 можно увидеть, что есть смысл принять минимальный ток через стабилитрон равным I_мин=15 мА, при котором U_ст = 9,8 В, а максимальный ток – равным I_мак = 2I_ст = =50мА, при котором U_ст = 10,3 В.

Выбрав рабочий участок характеристики, по выражениям (1.6), (1.7) и (1.1) вычислите соответственно номинальное значение входного напряжения стабилизатора U_вх, сопротивление резистора R1 и динамическое сопротивление стабилитрона r_д на рабочем участке. По (1.11) определите коэффициент стабилизации K_ст, а по (1.8) и (1.9) вычислите мощность, рассеиваемую на стабилитроне и резисторе R1.

6. Соберите схему, приведенную на рис 1.4,б, задав в ней вычисленное значение R1. Проверьте работоспособность стабилизатора при номинальных и предельных значениях параметров. Результаты проверки представьте в виде табл. 1.2.

Таблица 1.2

Uвх	Iн мин = мА (Rн макс = Ом)		Iн средн = мА (Rн средн = Ом)		Iн макс = мА (Rн мин = Ом)
	Uвых	Iстаб	Uвых	Iстаб	Uвых	Iстаб
Uвх мин =
Uвх ном =
Uвх макс =

Сделайте вывод о соответствии расчетных и экспериментальных данных. Определите коэффициент стабилизации и выходное сопротивление стабилизатора.

7. Преобразуйте исследуемую схему в схему последовательного стабилизатора, приведенную на рис. 1.5,а. Транзистор можно взять из библиотеки default, модель ideal (коэффициент усиления этого транзистора по току равен 50). Выполните для нее указанные в п.6 действия, поместив результаты в таблицу, аналогичную табл. 1.2.

Убедитесь, что ток нагрузки теперь может быть во много раз большим. Для этого задайте на входе U_{вх мин} и уменьшайте сопротивление нагрузки до тех пор, пока выходное напряжение стабилизатора еще не выйдет за предел своего минимального значения, которое было получено в п. 6 в схеме параметрического стабилизатора.

8. Преобразуйте исследуемую схему в схему последовательного стабилизатора с регулируемым выходным напряжением, приведенную на рис. 1.5,б.

Убедитесь в возможности регулирования выходного напряжения. Установите при номинальном входном напряжении выходное напряжение стабилизатора, равным целому числу, ближайшему к указанному в задании.

Р и с. 1.5

Выполните для этой схемы указанные в п.6 действия, поместив результаты в таблицу, аналогичную табл. 1.2.