ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №20 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Изучить принципиальную схему полупроводникового стабилизатора напряжения компенсационного типа. 2. Снять основные характеристики. 3. Определить коэффициент стабилизации и внутреннее сопротивление стабилизатора. 1. Описание лабораторной установки Компенсационный стабилизатор напряжения представляет собой систему автоматического регулирования, в которой производится сравнение фактической величины выходного напряжения с его заданным значением и в зависимости от величины и знака рассогласования автоматически осуществляется корректирующее воздействие. На схеме стабилизатора рис. 1 приняты следующие обозначения: Т - транзистор. Выполняет роль сравнивающего и регулирующего элемента; Д - стабилитрон. Опорный элемент, создает опорное ( эталонное ) напряжение Uст; Rб - балластный резистор опорного стабилитрона; R1 - переменный резистор. Изменяет величину входного напряжения; Rн - нагрузочный резистор. Служит эквивалентом нагрузки стабилизатора; V1 - вольтметр. Измеряет входное напряжение Uвх; V2 - вольтметр. Измеряет выходное напряжение Uвых; A - амперметр. Измеряет ток нагрузки I. Выходное напряжение стабилизатора Uвых равно разности между входным напряжением Uвх и падением напряжения U на регулирующем транзисторе T. Обычно Uвых=(0,6 - 0,7) Uвх. Транзистор p-n-p типа включен по схеме эмиттерного повторителя. Режим транзистора выбран так, чтобы он был частично открыт напряжением эмиттер-база Uэб. Выходное напряжение при этом практически равно эталонному напряжению стабилитрона, поскольку напряжение на участке эмиттер-база Uэб=0,1 - 0,3 В. Потенциал базы транзистора фиксирован опорным напряжением стабилитрона Uст. Допустим, что при постоянном сопротивлении нагрузки Rн входное напряжение Uвх по каким-либо причинам возрастает. Напряжение на выходе Uвых в первый момент времени тоже возрастает. Следовательно, потенциал эмиттера транзистора Т понизится. Потенциал базы, фиксированный опорным стабилитроном Д, останется прежним. Так как снижение потенциала эмиттера равносильно повышению потенциала базы, коллекторный ток транзистора с pn-p структурой уменьшится. Падение напряжения на транзисторе возрастет и выходное напряжение стабилизатора возвратится почти к прежнему значению. Аналогично протекает процесс стабилизации выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки. Зависимость выходного напряжения стабилизатора от входного Uвых=f(Uвх) при постоянном сопротивлении нагрузки Rн имеет следующий вид (рис. 2). 2. Рабочее задание 1. Ознакомьтесь с лабораторным стендом и принципом работы стабилизатора. Запишите технические характеристики электроизмерительных приборов, используемых в работе в таблицу 1. Таблица 1. Наименован ие прибора Тип (марка) Систем Диапазон Класс а измерени точности прибор я а Заводской номер прибора 2. Снимите и постройте зависимость выходного напряжения от входного Uвых=f(Uвх) при Rн=const (значение Rн указывается преподавателем), для этого изменяйте величину входного напряжения резистором R1 и следите за изменениями выходного напряжения. Запишите 10-12 показаний приборов в таблицу 2. Таблица 2. Uвх Uвых В В 3. Снимите и постройте внешнюю характеристику стабилизатора Uвых=f(I) (значение Uвх задается преподавателем), для этого изменяйте ток нагрузочным резистором Rн и запишите показания в таблицу 3. Таблица 3. I Uвых А В 4. По данным пунктов 2 и 3 вычислите коэффициент стабилизации К ст и внутреннее динамическое сопротивление стабилизатора Rст: К ст U вх / U вх .с р. (обычно > 20) U вых / U вых .с р. Rст U вых I (обычно < 1 Ом) 3. Содержание отчета. 1. Наименование и цель работы. 2. Технические данные электроизмерительных приборов. 3. Схема стабилизатора напряжения. 4. Таблицы экспериментальных данных. 5. Графики зависимостей Uвых=f(Uвх) и Uвых=f(I). 6. Расчет Кст и Rст. 7. Выводы о рабочих свойствах стабилизатора. 4. Контрольные вопросы 1. Как работает схема стабилизатора? 2. Какие функции выполняет транзистор в схеме стабилизатора? 3. Каково назначение стабилитрона? 4. Какие требования предъявляются к транзистору в схеме стабилизатора? 5. Как изменится напряжение эмиттер-база транзистора при увеличении входного напряжения? 6. Как изменится напряжение эмиттер-база при увеличении сопротивления Rн? 7. Какой вид имеет зависимость Uвых=f(Uвх)? 8. Какой вид имеет внешняя характеристика Uвых=f(I)? 9. Как определяется коэффициент стабилизации? 10. Где применяются стабилизаторы напряжения? Литература. 1. Основы промышленной электроники. Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: Высшая школа, 1978, с. 190-193. 2. Ушаков В.Н. Основы радиоэлектроники. - М.: Высшая школа, 1979, с. 110-119. 3. Справочник по полупроводниковым приборам, диодам, транзисторам и интегральным схемам. Под ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергия, изд. 4-ое, 1977, с. 139; 329-331.