POLITECHNIKA RADOMSKA Wydz. Transportu			LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI			Data:
Imię i nazwisko:				Grupa:	Zespół:	Rok akademicki:
Nr ćwiczenia: 5		Temat: Badanie stabilizatorów napięcia i prądu.				Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z rodzajami, budową oraz parametrami stabilizatorów napięcia i prądu.

Przebieg ćwiczenia:

1. Parametryczny stabilizator napięcia.

1. Wyznaczanie charakterystyki przejściowej U_wy=f(U_we).

dla Ro=∞
	RA1			RA2
L.p.	Uwe	Uwy	IDz	Uwe	Uwy	IDz
	[V]	[V]	[μA]	[V]	[V]	[μA]
1	2.5	2.5	0.0045	2.5	2.5	0.05
2	5.4	5.4	9	5.4	5.4	1
3	8.1	8.12	24	8.14	8.15	26
4	10.67	8.58	4000	10.6	8.64	6800
5	13.3	8.67	8700	13.16	8.65	18000
6	15.92	8.63	15000	15.67	8.71	26000
7	16.42	8.63	16200	16.42	8.73	28000
8	21	8.7	25000	20.64	8.84	41000
9	23.6	8.74	29000	23.05	8.9	49000
10	26.2	8.78	34000	25.42	8.96	56000

dla Ro=300Ω
	RA1				RA2
L.p.	Uwe	Uwy	IDz	Io	Uwe	Uwy	IDz	Io
	[V]	[V]	[μA]	[mA]	[V]	[V]	[μA]	[mA]
1	2	0.7	0.014	2.4	2	1	0.014	3.5
2	4.9	1.7	26	5.8	4.9	2.46	0.044	8
3	7.7	2.7	62	9	7.6	3.86	0.2	13
4	10.5	3.73	0.2	12	10.4	5.24	0.8	17
5	13.1	4.7	0.5	15.5	13	6.58	3.8	22
6	15.8	5.64	1.4	18.5	15.6	7.87	15	26
7	16.4	5.86	1.8	19.5	16.4	8.27	34	27.5
8	21	7.5	10	25	20	8.61	14000	28.5
9	23.6	8.4	54	28	23	8.68	22000	29
10	26.2	8.58	4000	28.5	25.3	8.74	29000	29

dla Ro=600Ω
	RA1				RA2
L.p.	Uwe	Uwy	IDz	Io	Uwe	Uwy	IDz	Io
	[V]	[V]	[μA]	[mA]	[V]	[V]	[μA]	[mA]
1	2	1.1	0.016	1.8	2	1.3	0.02	2.3
2	4.9	2.61	0.055	4.4	4.9	3.31	0.14	2.2
3	7.8	4.1	0.28	6.8	7.7	5.2	0.8	8.5
4	10.5	5.55	1.4	9	10.5	7	6.6	11.5
5	13.2	6.97	6.2	11.5	13.1	8.61	900	14.3
6	16	8.37	46	14	15.7	8.68	9300	14.4
7	16.4	8.58	180	14.2	16.4	8.61	14000	14.3
8	21.1	8.67	8600	14.4	26	8.73	27000	14.4
9	23.7	8.63	15000	14.4	23	8.79	35000	14.4
10	26.2	8.97	20000	14.4	25.4	8.85	42000	14.6

Charakterystyka przejściowa Uwy=f(Uwe)
dla Ro=∞
dla Ro=300Ω	dla Ro=600Ω

1.2. Wyznaczanie charakterystyki wyjściowej U_wy=f(I_o).

dla Uwe=10,6V
	RA1			RA2
L.p.	Uwy	Io	IDz	Uwy	Io	IDz
	[V]	[mA]	[μA]	[V]	[mA]	[μA]
1	8.6	0	4000	8.6	0	7000
2	8.57	1	3000	8.62	2	5200
3	8.56	2	2200	8.52	4	3400
4	8.54	3	1200	8.5	6	1500
5	8.45	4	140	8.2	8	30
6	7.93	5	17	7.59	10	10
7	7.4	6	10	6.92	12	6
8	6.81	7	5	6.3	14	3
9	6.22	8	2.6	5.67	16	1.6
10	5.65	9	1.4	5	18	0.9
11	5.1	10	0.8	-	-	-

dla Uwe=16,4V
	RA1			RA2
L.p.	Uwy	Io	IDz	Uwy	Io	IDz
	[V]	[mA]	[μA]	[V]	[mA]	[μA]
1	8.63	0	16000	8.74	0	30000
2	8.62	2	14000	8.67	5	24000
3	8.6	4	12000	8.64	10	18000
4	8.59	6	10000	8.6	15	14000
5	8.63	8	6700	8.56	20	10000
6	8.6	10	4900	8.52	25	2400
7	8.57	12	3000	7.71	30	12
8	8.53	14	1200	6.2	35	3
9	7.93	16	16	4.73	40	0.8
10	6.83	18	5	-	-	-
11	5.78	20	1.7	-	-	-

Charakterystyka wyjściowa Uwy=f(Io)
dla Uwe=10,6V	dla Uwe=16,4V

2. Tranzystorowy stabilizator napięcia.

1. Wyznaczanie charakterystyki przejściowej U_wy=f(U_we).

	Ro=∞		Ro=200Ω			Ro=100Ω
L.p.	Uwe	Uwy	Uwe	Uwy	Io	Uwe	Uwy	Io
	[V]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[V]	[V]	[mA]
1	2.2	1.68	2	1.3	6.5	1.9	1.2	12
2	5.2	4.58	4.7	4	20	4.5	3.76	38
3	8.0	7.46	7.3	6.61	33	3.9	6.16	62
4	10.5	8.13	9.8	8	40	9.2	8	80
5	12.9	8.14	12.1	8	40	11.5	8	80
6	15.2	8.16	14.4	8	40	13.7	8	80
7	16.6	8.16	16.5	8	40	16.4	8	80
8	19.5	8.18	18.7	8	40	17.9	8	80
9	21.7	8.19	20.8	8.1	40	19.9	8.1	80
10	23.8	8.21	22.8	8.1	40	21.9	8.1	80

2. Wyznaczanie charakterystyki wyjściowej U_wy=f(I_o).

	Uwe=10,5V		Uwe=16,5V
L.p.	Uwy	Io	Uwy	Io
	[V]	[mA]	[V]	[mA]
1	8.16	0	8.2	0
2	8.03	50	8.1	25
3	7.9	100	8.09	50
4	7.35	150	8.08	75
5	6.54	200	8.07	100
6	-	-	8.07	125
7	-	-	8.07	150
8	-	-	8.04	175
9	-	-	8.0	200

Charakterystyka przejściowa Uwy=f(Uwe)	Charakterystyka wyjściowa Uwy=f(Io)

3. Kompensacyjny stabilizator napięcia.

1. Wyznaczanie charakterystyki przejściowej U_wy=f(U_we).

	Ro=∞		Ro=200Ω			Ro=100Ω
L.p.	Uwe	Uwy	Uwe	Uwy	Io	Uwe	Uwy	Io
	[V]	[V]	[V]	[V]	[mA]	[V]	[V]	[mA]
1	2.3	1.28	2.1	0.8	4	2	0.7	7
2	5.2	4	4.8	3.3	16.4	4.6	3	30
3	8	6.8	7.4	5.8	29	7.1	5.2	52
4	10.8	8.8	9.9	8.2	41	10.2	7.4	74
5	13.5	8.96	12.5	8.9	45	11.7	8.8	86
6	16.4	9	15.1	8.9	45	14.2	8.9	88
7	16.5	9	16.4	8.9	45	16.4	8.9	88
8	22	9	20.5	9	45	19.3	9	88
9	24.7	9	23.1	9	45	21.8	9	88
10	27.5	9	25.7	9	45	24.3	9	88

2. Wyznaczanie charakterystyki wyjściowej U_wy=f(I_o).

	Uwe=10,7V		Uwe=16,5V
L.p.	Uwy	Io	Uwy	Io
	[V]	[mA]	[V]	[mA]
1	8.8	0	9	0
2	8.6	25	9	25
3	7.9	50	9	50
4	7.3	75	8.98	75
5	6.8	100	8.98	100
6	6.3	125	8.97	125
7	5.8	150	8.97	150
8	-	-	8.97	175
9	-	-	8.96	200

Charakterystyka przejściowa Uwy=f(Uwe)	Charakterystyka wyjściowa Uwy=f(Io)

4. Stabilizator prądu.

1. Wyznaczanie charakterystyki przejściowej I_o=f(U_we).

	Ro=0		Ro=2kΩ		Ro=3kΩ
L.p.	Uwe	Io	Uwe	Io	Uwe	Io
	[V]	[mA]	[V]	[mA]	[V]	[mA]
1	2.1	1.2	2.1	1.2	2.1	0.7
2	5	3.5	5	2.8	4.5	1.4
3	7.8	6	7.9	4.4	7.9	2
4	10.5	7	10.6	6	10.7	2.75
5	13.3	7.1	13.3	7.1	13.5	3.7
6	16	7.1	16	7.15	16.1	5.6
7	16.5	7.1	16.5	7.2	16.5	5.8
8	21.3	7.15	21.3	7.25	21.4	7.2
9	24	7.2	24	7.25	24.1	7.2
10	26.6	7.25	26.65	7.3	26.7	7.25

2. Wyznaczanie charakterystyki wyjściowej I_wy=f(R).

	Uwe=10,68V		Uwe=16,48V
L.p.	R	Iwy	R	Iwy
	[Ω]	[mA]	[Ω]	[mA]
1	0	7	0	7.4
2	50	7	500	7.4
3	100	7	1000	7.4
4	150	7	1500	7.4
5	200	7	2000	7.4
6	250	7	2500	7.4
7	300	6.8	3000	5.3
8	350	6	3500	4.5
9	400	5.5	4000	3.4
10	450	5.2	4500	2.8
11	500	5	5000	2.4

Charakterystyka przejściowa Io=f(Uwe)	Charakterystyka wyjściowa Iwy=f(R)

Wnioski:

W ćwiczeniu badaliśmy prosty równoległy stabilizator napięcia, stabilizator z tranzystorem, kompensacyjny oraz prosty stabilizator prądu z tranzystorem. Są to stabilizatory o działaniu ciągłym. Głównym celem było wykreślenie charakterystyk przejściowych oraz wyjściowych tych układów dla różnych wartości obciążenia oraz ewentualnie różnych rezystorów szeregowych.

W parametrycznych stabilizatorach napięcia (pierwsze dwa układy) rezystancja elementów zależy od przyłożonego do nich napięcia. Element nieliniowy tym lepiej spełnia swoją rolę w układzie, im wyraźniejsze jest zagięcie jego charakterystyki napięciowo-prądowej w określonym punkcie. Działanie stabilizujące układu polega na tym, że do chwili osiągnięcia przez napięcie na obciążeniu pewnej wartości następuje szybkie zwiększenie prądu płynącego przez diodę Zenera. Kompensuje ono przez zmianę spadku napięcia na rezystorze liniowym R_A przyrost napięcia wejściowego i utrzymuje napięcie na obciążeniu na poziomie prawie stałym, mimo dalszego zwiększania napięcia wejściowego.

W badanym parametrycznym stabilizatorze prądu elementem nieliniowym jest sterowany tranzystor włączony szeregowo z obciążeniem. Działanie stabilizujące układu przy zmianach napięcia wejściowego polega na tym, że prąd obciążenia wzrasta wraz ze wzrostem napięcia wejściowego aż do pewnej wartości (I_S ≈ 7,2mA). Ponieważ rezystancja tranzystora jest w tym zakresie mała, więc spadek napięcia na tym elemencie jest również mały. Po osiągnięciu przez prąd obciążenia wartości I_S następuje gwałtowne zwiększenie rezystancji tranzystora. Dalszy wzrost napięcia wejściowego powoduje już tylko nieznaczne zmiany prądu obciążenia, ponieważ dodatkowy przyrost napięcia jest przejmowany przez tranzystor. Podobnie, przy zmianach rezystancji obciążenia, zmianę napięcia na obciążeniu kompensuje zmiana napięcia na tranzystorze przy zachowaniu stałej wartości prądu obciążenia równej I_S .

Stabilizatory kompensacyjne o działaniu ciągłym zawierają element regulacyjny, którego rezystancja zależy od poziomu sygnału doprowadzonego za pośrednictwem układu porównująco-wzmacniającego. Działanie stabilizujące układu polega na zmianie rezystancji elementu regulacyjnego tak, by przy zmianach napięcia wejściowego i rezystancji obciążenia utrzymać możliwie małą różnicę między napięciem odniesienia i napięciem wyjściowym lub jego częścią.

Dla stabilizatorów napięcia widzimy, że przy zwiększaniu od zera napięcia wejściowego, napięcie na wyjściu rośnie liniowo do pewnej wartości, a następnie stabilizuje się na poziomie ok. 9V. W stabilizatorze z tranzystorem napięcie na wyjściu jest niższe Jest to spowodowane spadkiem napięcia na tranzystorze szeregowym. Zasada działania stabilizatora prądu jest podobna, z tym, że prąd na obciążeniu rośnie do wartości ok. 7,2mA.

Z charakterystyk wyjściowych widać, że równoległy stabilizator z diodą Zenera posiada najgorsze właściwości i może znaleźć zastosowanie w układach o małym poborze prądu. Stabilizatory parametryczne stosuje się tylko przy małych mocach wyjściowych i raczej niedużych wymaganiach dotyczących parametrów elektrycznych, ponieważ mają one małą sprawność, a stabilność napięcia lub prądu przy zmianach napięcia zasilającego lub rezystancji obciążenia jest umiarkowana. Pod tym względem stabilizator kompensacyjny posiada najlepsze parametry.

1

---