Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
МОДЕЛЮВАННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЧАСОВИХ ДІАГРАМ СТАБІЛІЗАТОРІВ НАПРУГИ.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2008
Тип роботи:
Інструкція та методичні настанови
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
МОДЕЛЮВАННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ ЧАСОВИХ ДІАГРАМ СТАБІЛІЗАТОРІВ НАПРУГИ
Інструкція до лабораторної роботи № 9
з навчальної дисципліни: “Електроніка та мікросхемотехніка”
для студентів базового напряму 6.0914
«Інформаційна безпека», «Безпека інформаційних і комунікаційних систем», «Системи технічного захисту інформації», «Управління інформаційною безпекою»
Затверджено
на засіданні кафедри
Захист інформації
Протокол № від 2008 р.
Львів – 2008
Моделювання та дослідження часових діаграм стабілізаторів напруги: Інструкція до лабораторної роботи №9 з дисципліни: “Електроніка та мікросхемотехніка” / Укл.: Кеньо Г.В., Собчук І.С. , Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2008. с.
Укладач Кеньо Г.В., к. т. н., доц., Собчук І.С., к.ф.-м.н., доц.
Відповідальний за випуск Дудикевич В.Б., д.т. н., проф.
Рецензенти:
МЕТА РОБОТИ
Ознайомитися з основними параметрами і характеристиками стабілізаторів напруги: параметричного та компенсаційного і практично перевірити їх властивості.
Отримати часові діаграми стабілізаторів напруги.
ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП
Стабілізатори призначені для підтримання значення напруги на навантаженні випрямляча на незмінному рівні при змінах напруги мережі, опору навантаження у заданих межах і дії інших дестабілізуючих факторів.
Стабілізатори поділяються на параметричні, де використовується ефект незмінності напруги в деяких видах електронних приладів при зміні струму, що протікає через них, (наприклад, стабілітрон), і компенсаційні, у яких стабілізація забезпечується за рахунок замкненої автоматичної системи регулювання з негативним зворотним зв’язком, коли, наприклад, опір керованого нелінійного елемента, включеного послідовно або паралельно навантаженню, змінюється за допомогою спеціальної схеми слідкування.
У параметричних стабілізаторах постійної напруги використовуються прилади з нелінійною залежністю напруги від струму навантаження. Електрична принципова схема параметричного стабілізатора на кремнієвому стабілітроні наведена на рис.1 і складається з кремнієвого стабілітрона VD1 і баластного (обмежувального) резистора Rб.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис.1. Параметричний стабілізатор постійної напруги на кремнієвому стабілітроні
В стабілітронів робочим є пробійний участок вольт-амперної характеристики в області звортніх напруг. На цьому участку напруга на стабілітроні залишається практично незмінною при значній зміні струму, який протікає через стабілітрон.
Параметричні стабілізатори на кремнієвому стабілітроні не дають змогу регулювання вихідної напруги, не забезпечують високого коефіцієнта стабілізації і великих значень струмів навантаження. Такі стабілізатори переважно застосовуються як джерела опорної напруги в потужніших компенсаційних стабілізаторах.
В компенсаційних стабілізаторах такого типу як підсилювальний, так і регулювальний елемент використовується один транзистор, увімкнений у схемі зі спільним колектором, на вхід якого подається опорна напруга параметричного стабілізатора на кремнієвому стабілітроні. Електрична принципова схема такого стабілізатора зображена на рис.2.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис.2. Компенсаційний стабілізатор послідовного типу без підсилювального елемента
У нормальному режимі, коли дестабілізація відсутня, режим роботи регулювального транзистора вибирають так, щоб він був не повністю відкритий напругою зміщення база-емітер, яка зазвичай становить 0,10,3 В. Вихідна напруга при цьому практично дорівнює опорній напрузі:
EMBED Equation.3 . (1)
Припустимо, що з якихось причин напруга на виході стабілізатора зменшилась. Напруга на стабілітроні, який увімкнений між від’ємним полюсом джерела напруги і базою регулювального транзистора, при цьому практично не змінюється. Ураховуючи те, що регулювальний транзистор увімкнений за схемою зі спільним колектором, зменшення напруги на опорі навантаження приводить до збільшення від’ємного потенціалу емітера відносно бази (транзистор привідкривається):
EMBED Equation.3 .
Опір транзистора зменшується, а, оскільки транзистор і опір навантаження увімкнені послідовно, спад напруги на опорі навантаження відновлюється до початкового (номінального) значення. Аналогічно працює схема і при підвищенні вихідної напруги.
На рис.3 подана електрична принципова схема транзисторного стабілізатора з однокаскадним підсилювачем постійного струму у колі зворотного зв’язку, яка відрізняється вищим коефіцієнтом стабілізації. У цій схемі транзистор VT2 є порівнювальним та підсилювальним елементом, а транзистор VT1 – регулювальним елементом.
EMBED Visio.Drawing.11
Рис.3. Компенсаційний стабілізатор послідовного типу з однокаскадним підсилювачем постійного струму
Напруга між базою та емітером транзистора VT2 дорівнює різниці між опорною (еталонною) напругою на стабілітроні і напругою на резисторі подільника напруги R2. Якщо з якоїсь причини напруга на навантаженні зросте, то збільшиться напруга на резисторі подільника, яка прикладена у прямому напрямку до емітерного переходу транзистора VT2. Внаслідок цього збільшаться емітерний та колекторний струми цього транзистора. Проходячи через резистор EMBED Equation.3 , колекторний струм транзистора VT2 створює на ньому спад напруги, який за своєю полярністю є зворотним для емітерного переходу транзистора VT1. Емітерний струм VT1 зменшується, що приводить до відновлення номінальної напруги на опорі навантаження.
Якщо необхідне плавне регулювання вихідної напруги, то у вихідне коло стабілізатора вмикають подільник напруги R1, R2, R3, і за допомогою потенціометра R2, який під’єднується до бази транзистора VT2, здійснюють регулювання напруги.
Таким чином, подільник напруги у схемі стабілізатора зменшує коефіцієнт стабілізації схеми і підвищує вихідний опір стабілізатора. Коефіцієнт стабілізації схеми тим більший, а вихідний опір тим менший, чим більший коефіцієнт підсилення підсилювача постійного струму на транзисторі VT2. Тому для покращення роботи стабілізаторів використовують транзистор з високим коефіцієнтом підсилення , а в коло колектора цього транзистора вмикають високоомний резистор R0. Для підвищення коефіцієнта стабілізації і зменшення вихідного опору стабілізатора для змінного струму необхідно збільшувати сумарний коефіцієнт підсилення за струмом.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
Синтезувати стабілізатори рис.4, за допомогою системи схемотехнічного моделювання Micro-Cap8(MC8).
Провести аналіз перехідних процесів: отримати часові характеристики вхідної напруги V(v1), вихідної напруги V(1), вихідної напруги на випрямлячі V(3) для схеми 4а. Зробити висновок про форму та фазу отриманих сигналів.
Провести аналіз перехідних процесів: отримати часові характеристики вхідної напруги V(v1), вихідної напруги V(6), вихідної напруги на випрямлячі V(3), а також напруги на стабілітроні D1 – V(1) для схеми 4б. Зробити висновок про форму та фазу отриманих сигналів.
Провести аналіз перехідних процесів: отримати часові характеристики вхідної напруги V(v1), вихідної напруги V(5), вихідної напруги на випрямлячі V(2) для схеми 4в. Зробити висновок про форму та фазу отриманих сигналів.
а)
б)
в)
Рис.4. Стабілізатори напруги: а) параметричний, б) компенсаційний з підсилювальним елементом, в) компенсаційний без підсилювального елемента.
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
В схемах стабілізаторів використані діоди – 1N4942 і стабілітрон – 1N3017A. За допомогою інструментів Компоненты можна вибрати світові аналоги у розділі Passive Components(рис.5).. Джерела сигналу вибриємо в розділі Компоненты див.рис.6. Для схем: 4 а), б), в) рекомендовані такі параметри джерела сигналу – див.рис.7 з частотою -60 Гц.
У схемі 4 б) використані транзистори – Q1(2N1132) та Q2(2N2904), а в схемі 4 в) транзистор - Q1(2N3903).
Рис.5. Вікно вибору пасивних елементів(стабілітрона).
Рис.6. Вікно вибору типу джерела сигналу.
Рис.7. Вибір параметрів джерела сигналу у схемі 4 а), б), в).
Проведемо аналіз часових залежностей вхідних та вихідних та інших характеристик, для цього виберемо з меню команд Анализ/Переходные процессы. Задамо параметри аналізу , де діапазон часу – 0.3(с), по осі Х(XExpression) задаємо час Т, по осі Y(YExpression) задаємо номери вузлів у яких ми хочемо отримати значення величини сигналу (наприклад v(6) – вихідна напруга або V(v1) – вхідна напруга див.рис.8, вузли вказані для схеми 4,б). Мінімальні та максимальні значення величин по осях X таY(XRange та YRange) при першому запуску рекомендується встановити Auto, оскільки нам невідомо верхня межа значень у заданих вузлах.
Рис.8. Вікно аналізу перехідних процесів.
Після натискання кнопки Запуск ми отримаємо на екрані віртуальні залежності напруги від часу в заданих вузлах схеми.
ЗМІСТ ЗВІТУ
Звіт про пророблену роботу повинен містити:
Точну назву і мету роботи.
Схеми стабілізаторів з короткою характеристикою елементів, які входять в них.
Графіки часових залежностей для кожної схеми.
Короткі висновки: про форму та фазу вихідних сигналів .
Контрольні запитання та завдання
Назвіть схеми стабілізаторів, що досліджуються у даній роботі.
Вкажіть призначення стабілізаторів напруги і поясніть принцип роботи параметричного і компенсаційного стабілізаторів.
Наведіть схему компенсаційного стабілізатора напруги і поясніть принцип його дії.
Наведіть схему і поясніть принцип дії параметричного стабілізатора.
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
Разевиг В.Г. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap 6.- М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 344 с., ил.
Кардашов Г.А. Виртуальная електроника. Компьютерное моделирование аналогових устройств.- М.: Горячая линия – Телеком, 2006. – 260 с., ил.
Бойко В.И. и др.. Схемотехника электронных систем. Аналоговые ы импульсные устройства.- СПб.: БХВ-Петербург, 2004.-496 с., ил.
Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Електроніка і мікросхемотехніка: Підручник / За ред. А.Г. Соскова - К.: Каравела, 2006. - 384 с.
Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікросхемотехніка: теорія і практикум: Навч. посіб. / За ред. А.Г. Соскова. 2-е вид. - К.: Каравела, 2004. - 432 с.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора