LABORATORIUM POMIARÓW I PODZESPOŁÓW ELEKTRONICZNYCH I-25	Ćwiczenie Nr. 3	TEMAT ĆWICZENIA Elementy stabilizacyjne			UWAGI
Ćwiczenie wykonywali: TOMASZ MAJCHROWSKI ŁUKASZ BIAŁAS	Symbol Gr. Stud. Pn 14
				OCENA ZA:
				Odpow.	Wykon.	Sprawdz.
Sprawozdanie opacował: TOMASZ MAJCHROWSKI	Data wyk. ćwicz. 25.X.1999

1. PROGRAM ĆWICZENIA.

• Wyliczenie prądu maksymalnego diody,

• Pomiar charakterystyki I=f(U) diody Zenera metodą „punkt po punkcie”,

• Projekt prostego stabilizatora,

• Badanie współczynnika stabilizacji k zaprojektowanego stabilzatora,

2. SPIS UŻYTYCH PRZYRZĄDÓW.

• Dioda Zenera BZP 620 C9V1

• Zasilacz napięciowy D.C. Power Supply P317 ( I-25/JA/285)

• Digital Multimetr VC-10T ( I-25 IVa -3146)

• Digital Multimetr 1321 (I-25 Iva -3848)

3. WYLICZANIE PRĄDU MAKSYMALNEGO DIODY.

Z oznaczeń na diodzie odczytujemy, następujące jej parametry:

P_max = 1 W przy 25^oC - moc admisyjna

U_z = 9,1 V - nominalne napięcie stabilizacji

I_zmax = P_max/U_z = 1W/9,1V = 0,109A = 109,8 mA

4. POMIAR CHARAKTERYSTYKI I=f(U) DIODY ZENERA METODĄ

„ PUNKT PO PUNKCIE”.

Rys.1. Układ do pomiaru charakterystyki prądowo-napięciowej diody Zenera metodą „punkt po punkcie".

Metoda pomiaru polega na zmianie napięcia na zasilaczu regulowanym z ograniczeniem prądowym (ograniczenie ustawiono na 100mA). Wraz ze zmianą napięcia w obwodzie zmienia się prąd Iz oraz napięcie Uz. Dzięki obserwacji napięcia Uz i Iz, można wyznaczyć wartość napięcia dla której występuje gwałtowny wzrost prądu.

Wyniki pomiarów Uz od numeru 8 do 11 są tej samej wartości, przy wzroście Iz. Spowodowane jest to ograniczeniami woltomierza (zakres, dokładność). W rzeczywistości wyniki te różnią się stosunkowo minimalnie.

Wyniki pomiarów:

Tabela 1.

Lp.	Uz	Iz
	[V]	[mA]
1.	6,16	0,06
2.	8,41	0,4
3.	8,50	0,5
4.	8,59	0,8
5.	8,69	1,4
6.	8,74	2,1
7.	8,79	7,1
8.	8,80	18,3
9.	8,80	33,9
10.	8,80	50,7
11.	8,80	64,8
12.	8,81	71,6

I_zmax=109,8 mA

I_zmin=0,4mA - określone na podstawie charakterystyki.

5. PROJEKT PROSTEGO STABILIZATORA.

Rys.2. Układ do pośredniego pomiaru współczynnika stabilizacji zaprojektowanego stabilizatora

Wyznaczenie wartości minimalnej i maksymalnej rezystancji szeregowej R_s.

Uz=8,8V określone na podstawie charakterystyki.

Uwe=1,5*Uz =1,5*8,8V=13,2

ΔUwe = ±10% =  1,32 V

ΔUwe = 2,64V
Izmax=109,8mA
Izmin=0,4mA
Ro = 10k

Problem właściwego zaprojektowania stabilizatora sprowadza się do problemu prawidłowego dobrania wartości R_S. Obliczenia określają dozwolony zakres wartości Rs. Dla uzyskania możliwie małych wartości k wybieramy oczywiście wartość rezystora możliwie bliską wartości R_Smax.

Przyjmujemy R_S=1k 

6. BADANIE WSPÓŁCZYNNIKA STABILIZACJI K ZAPROJEKTOWANEGO STABILIZATORA.

Aby obliczyć współczynnik stabilizacji k należy zmierzyć zmiany napięcia wyjściowego w zależności od zmian napięcia na wejściu.

Wzór 1.Wzór na współczynnik stabilizacji k.

Wyniki pomiarów:

Tabela. 2.

Uwe	Uwy
[V]	[V]
10,56	8,79
13,2	8,81
15,84	8,82

U_we=1,5Uz=13,2V  U_wy=8,81V
U_we+ΔU_we=15,84V  U_wy+ΔU_wy=8,82
U_we-ΔU_we =10,56V  U_wy-ΔU_wy=8,79

ΔU_we=2,64V ΔU_wy=0,02V

Współczynnik k można wyznaczyć również z wzoru:

Wzór 2. Wzór na współczynnik stabilizacji k.

Gdzie r_s-rezystancja dynamiczna diody

7. WNIOSKI.

Aby układ był dobrym stabilizatorem, prąd I_Z musi zawierać się w przedziale

I_zmin - I_zmax. W naszym przypadku 0,4mA-109,8mA. Poniżej wartości I_zmin układ przestaje stabilizować (zmienia się charakterystyka diody - ściśle mówiąc jej kształt). Zaś powyżej wartości I_zmax istnieje ryzyko termicznego zniszczenia elementu.

Jakość stabilizacji jest uzależniona od współczynnika stabilizacji k (stosunek względnej zmiany napięcia wyjściowego do względnej zmiany napięcia wejściowego). Im ten współczynnik jest mniejszy, tym układ jest lepszym stabilizatorem. Jako rezystancję szeregową wybraliśmy rezystor 1 k. Jest to możliwie największa wartość rezystancji z przedziału R_Smin-R_Smax ( 64,1 robiliśmy tak dlatego, że im wartość R_S jest bliższa wartości R_Smax tym mniejsza będzuie wartość k. A w związku z tym układ będzie lepszym stabilizatorem.

Błędy w liczeniu współczynnika stabilizacji z wzoru pierwszego kryją się najprawdopodobniej w niemożliwości dokładnego odczytu zmian napięcia na wyjściu miernikami (zbyt małą dokładność ). Wszystkie obiekty wzoru drugiego były stosunkowo dobrze znane. Wartości współczynników stabilizacji produkowanych stabilizatorów wynoszą na ogół 0,02÷0,05. Wynika z tego, że stabilizacja diody Zenera jest na pewno dostatecznie dobra, by wykorzystywać ten element do tego celu

Charakterystykę diody Zenera mierzyliśmy metodą techniczną "punkt po punkcie". Pochłania ona więcej czasu, ale jest w miarę dokładna.

---