Установка напряжения стабилизации компенсационного стабилизатора напряжения

Приведите схему инвертирующего ОУ, объясните принцип ее работы.

Потенциал на неинвертирующем входе UВ = 0. Так как ОУ находится в линейном режиме, из (1) следует UВ - UА = Uвых/К₀. Например, при Uвых ~ 5 В, К₀ ~2*105 получаем UА ~ 25 мкВ. Такое малое напряжение (оно сравнимо с величиной термо-э.д.с. при ∆Т~1°С) даже невозможно измерить обычным цифровым вольтметром. Отсюда следует, что потенциалы на входах ОУ можно с хорошей точностью считать равными. Если один из входов ОУ заземлить, на втором входе будет

также поддерживаться нулевой потенциал, хотя напрямую входы ОУ гальванически не связаны.

Этот эффект называется виртуальным или мнимым заземлением.

Таким образом, из UВ = 0 следует UА = 0,

вх A вх U U U = − (падение напряжения на R1);

(падение напряжения на R2). Поскольку входной ток ОУ очень мал (Iвх-<<I1), им можно пренебречь.

6. Какие параметры схемы на рисунке 5.5 влияют на ее коэффициент уси­ления?

* входное, выходное сопротивление и сопротивление ОС.

7. Как достигается изменение коэффициента передачи усилителя?

* изменением сопротивления ОС.

Схема макета:

Рис.1

Порядок выполнения:

1) Подключил к разъему источник регулируемого напряжения VPS + станции NI ELVIS, к разъему – цифровой мультиметр DMM в режиме измерения постоянного напряжения на пределе 10 В. Подключил щуп к выходу стабилизатора (контакты 2).

2) Включил измерительную станцию, запустил программу NI ELVIS и выбрал из перечня приборов VPS и DMM.

3) На панели VPS установил максимальное положительное напряжение (12 В).

4) Изменяя положение движка потенциометра , установил на выходе напряжение примерно 6 В.

2. Измерение амплитудной передаточной характеристики .

1) Вывел движок резистора против часовой стрелки до упора (максимальное сопротивление 4,7 кОм).

2) Изменяя напряжение на выходе VPS от 0 до 12 В с шагом 1 В, измерил вольтметром напряжение на входе (контакты 1) и выходе (контакты 2) стабилизатора для двух значений нагрузки: (контакты 3 разомкнуты) и кОм (контакты 3 замкнуты). Данные занес в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	, В	, В ()	, В ( кОм)
	0,045		-0,001
	1,043	0,513	0,028
	1,942	1,347	0,097
	3,035	2,312	0,194
	4,028	3,145	0,290
	4,922	3,884	0,382
	6,019	4,792	0,502
	7,015	5,603	0,593
	7,910	5,807	0,626
	9,007	5,881	0,647
	10,001	5,928	0,660
	10,902	5,968	0,673
	11,998	6,005	0,681

Обработка результатов.

Построил графики АПХ стабилизатора и определил участки, на которых схема работает в режиме стабилизации выходного напряжения. Определил минимальные допустимые уровни входного напряжения.

Рис. 2

– минимальный допустимый уровень входного напряжения при .

Рис. 3

- минимальный допустимый уровень входного сопротивления для .

Используя данные из таблицы, соответствующие режиму стабилизации, по приращениям входного и выходного напряжений рассчитал коэффициенты стабилизации для каждого значения нагрузки.

кОм

Используя эквивалентные схемы СН, представленные на рисунке 2и данные из таблицы, запишем систему уравнений для выходного напряжения и, разрешив её, найдём выходное сопротивление стабилизатора.

Рис. 4

Система уравнений для выходного напряжения:

Решим систему уравнений:

Вывод:

В данном эксперименте лабораторной работы были построены графики АПХ стабилизатора напряжения при различных значениях нагрузки и . По графикам АПХ заметно, что стабилизация напряжения начинается примерно при таких напряжениях и соответственно различным значениях нагрузки.

Вычислены коэффициенты стабилизации и соответственно при различных значения нагрузки и .

Составлена система уравнений, при помощи эквивалентных схем выходной цепи. Разрешив систему, относительно выходного сопротивления было найдено выходное сопротивление равное - .

3. Измерение нагрузочной характеристики стабилизатора .

1) Установил на выходе VPS напряжение 12 В.

2) Замкнул перемычкой контакты 3 и вывел движок резистора против часовой стрелки до упора (максимальное сопротивление).

3) Подключил вольтметр к контактам 8 для измерения напряжения на резисторе , пропорционального току нагрузки.

4) Поворачивая движок резистора по часовой стрелке, определил диапазон изменения напряжения на резисторе . Разбил диапазон на 11 частей и определил шаг изменения напряжения (0,047 В). Снял зависимость выходного напряжения стабилизатора от напряжения на резисторе , постепенно поворачивая движок резистора и производя измерения напряжений в точках, соответствующих шагу изменения напряжения на . Заполнил таблицу 2.

Таблица 2

№ п/п	, В	, В	, А
	0,535	0,681	0,033
	0,500	3,710	0,031
	0,452	5,650	0,028
	0,402	5,862	0,025
	0,354	5,885	0,022
	0,300	5,905	0,019
	0,253	5,919	0,016
	0,200	5,938	0,013
	0,153	5,950	0,010
	0,103	5,967	0,006
	0,062	5,980	0,004

Обработка результатов.

Рассчитал ток нагрузки по формуле и дополнил таблицу 2. Построил нагрузочную характеристику стабилизатора и определил ток срабатывания защиты по уровню выходного напряжения 0,9 от максимального.

Рис. 5

Из графика видно, что ток срабатывания защиты от короткого замыкания:

.

Вывод:

В данном эксперименте был построен график нагрузочной характеристики СН . По графику был найден ток срабатывания защиты от короткого замыкания .

При коротком замыкании на выходе в схеме стабилизатора напряжения ток регулирующего БТ увеличивается до уровня, превышающего предельное значение, что выводит БТ из строя. Защита реализуется путём введения в схему нелинейной отрицательной обратной связи по току (VT3 и R₃).

Переход база-эмиттер транзистора защиты VT3 открывается, если ток нагрузки возрастает до максимально допустимого уровня. Транзистор переходит из отсечки в активный режим. Появляется ток коллектора, за счёт которого происходит нарастание токов базы и эмиттера, регулирование БТ VT1 прекращается. Следовательно, ток нагрузки стабилизатора напряжения ограничивается на указанном уровне.

Действие обратной связи по току проявляется только при токе нагрузки, близкому к максимально допустимому.

Дата добавления: 2015-05-06