Экспериментальная часть. Испытать три рассмотренные схемы стабилизации

Задание

Испытать три рассмотренные схемы стабилизации. В первых двух схемах снять зависимости U_вых (U_вх), в третьей – I_н (U_вх). Уяснить влияние ёмкостей С₁ и С₂, а также сопротивления нагрузки на выходные величины.

Порядок выполнения эксперимента

· Соберите цепь согласно монтажной схеме (рис. 4.5.3). Схема состоит из трёх блоков: мостовой выпрямитель с ёмкостным сглаживающим фильтром (С = 100 мкФ), собственно стабилизатор напряжения (микросхема L8505 с конденсаторами C1 = 1 мкФ и С2 = 0,1 мкФ) и дополнительный источник опорного напряжения (резистор 1 кОм и стабилитрон). На выходе схемы включено сопротивление нагрузки 220 Ом. На входе и выходе включены мультиметры для измерения постоянных напряжений и двухканальный осциллограф для наблюдения формы сигналов. Дополнительный источник опорного напряжения вначале отключён, т.е. общий вывод микросхемы подключён к «-» выпрямителя.

Рис. 4.5.3

· Включите блок генераторов напряжений и мультиметры, настройте осциллограф.

· Регулируя входное переменное напряжение от 0 до максимального значения, пронаблюдайте за изменением формы входного и выходного сигналов. Снимите зависимость U_вых (U_вх). Результаты занесите в табл. 4.5.1.

· На рис. 4.5.5 постройте график U_вых (U_вх).

· Уберите из схемы и вновь включите ёмкости С₁ и С₂, уясните их влияние на работу стабилизатора.

· Уменьшите сопротивление нагрузки, например, до 47 Ом и уясните влияние сопротивления нагрузки на работу стабилизатора. При этом во избежание перегрева микросхемы не увеличивайте длительно входное напряжение выше 10 В!

· Восстановите сопротивление нагрузки 220 Ом и переключите общий вывод микросхемы на катод стабилитрона (показано на рис. 4.5.3 пунктиром).

· Вновь снимите зависимость U_вых (U_вх) и постройте график на рис. 4.5.5.

Таблица 4.5.1

Uвх, В
(1)Uвых, В
(2)Uвых, В

Примечание:⁽¹⁾ – без стабилитрона, ⁽²⁾ – со стабилитроном.

· Соберите цепь стабилизатора тока (рис. 4.5.4) с добавочным сопротивлением, например, 100 Ом и нагрузкой 33 Ом.

Рис.4.5.4

· Регулируя входное переменное напряжение от 0 до максимального значения, пронаблюдайте за изменением формы входного и выходного сигналов. Снимите зависимость I_вых (U_вх). Результаты занесите в табл. 4.5.2.

· На рис. 4.5.5 постройте график I_вых (U_вх).

· Замените сопротивление нагрузки 33Ом сопротивлением, например 100 Ом, повторите опыт и постройте график.

Таблица 4.5.2

Uвх, В
Uвых, В (Rн=….Ом)
Uвых, В (Rн=….Ом)

Рис. 4.5.5

Ознакомление с принципом действия широтно-импульсного преобразователя постоянного напряжения

Общие сведения

Широтно-импульсный преобразователь, исследуемый в настоящей работе, преобразует постоянное напряжение источника питания 30 В в регулируемое постоянное напряжение от 0 до 30 В по принципу «модуляция – демодуляция».

Его принципиальная схема приведена на рис. 4.6.1а, а на рис. 4.6.1б – поясняющие временные диаграммы.

На инвертирующий вход компаратора подаётся опорное напряжение u_оп треугольной формы, а на неинвертирующий вход - регулируемое постоянное напряжение U_ВХ. На выходе компаратора получаются импульсы, длительность которых зависит от постоянного напряжения на входе компаратора, а частота следования остаётся постоянной. Импульсы подаются на базу биполярного транзистора, который работает в ключевом режиме, включая и выключая нагрузку. Тем самым осуществляется широтно-импульсная модуляция второго рода (ШИМ II). Среднее напряжение на нагрузки пропорционально отношению длительности включённого состояния к длительности цикла: U_Н = U_ПИТT_ВКЛ/T.

Рис. 4.6.1

Для сглаживания пульсаций (демодуляция) используется индуктивно-ёмкостный фильтр, вход которого зашунтирован диодом для замыкания тока во время отключённого состояния транзистора.