ADRIANNA TURKIEW 8.12.97

ROBERT CZAJKOWSKI

LABORATORIUM UKŁADÓW

ELEKTRONICZNYCH.

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU ( ćw. 15).

Kompensacyjny stabilizator napięcia i prądu.

1.1. Pomiary stabilizatora napięcia.

* Należy zauważyć, że wartości napięcia wyjściowego U₀₀ różnią się tylko nieznacznie przy załączonej i odłączonej pętli kompensacyjnej. W związku z tym, obliczając współczynnik stabilizacji i rezystancję wyjściową r_wy ograniczymy się do jednej wartości.

1.1.1. Pomiar U₀₀= f ( U_WE ), R₀₀ = parametr. Rys.1.

* Zakres stabilizacji oznaczono liniami czerwonymi.

* Wyznaczenie współczynnika stabilizacji: S_u = U₀₀ / U_WE

- dla R₀₀ = 12 [].

S_u = (4,28 [V] - 3,48 [V]) / (40 [V] - 25 [V])

S_u = 5,33 [%]

- dla R₀₀ = 68 [].

S_u = (10,13 [V] - 9,31 [V]) / (40 [V] - 19 [V])

S_u = 3,90 [%]

- dla R₀₀ = 820 [].

S_u = (10,23 [V] - 9,68 [V]) / (40 [V] - 19 [V])

S_u = 2,62 [%]

* WNIOSKI : Jak stwierdziliśmy wcześniej nie widoczne są różnice między pomiarami przy załączonej i odłączonej pętli kompensacji. Skutki tego widoczne są również na wykresie. Charakterystyki dla tych samych wartości R₀₀ pokrywają się. Obliczony współczynnik stabilizacji dla wszystkich wartości obciążenia jest stosunkowo duży dlatego też, badany układ nie może służyć za wzorzec napięcia. Zgodnie jednak z założeniami teoretycznymi S_u maleje wraz ze wzrostem rezystancji obciążenia.

1.1.2. Pomiar U₀₀ = f ( I₀₀), U_WE = parametr.Rys.2.

* Zakres stabilizacji oznaczono liniami czerwonymi.

* Wyznaczenie rezystancji wyjściowej stabilizatora:

r_wy = |U₀₀ / I₀₀|

- dla U_WE = 30 [V]

r_wy = |(9,6 [V] - 9,9 [V]) / (209 [mA] - 12,7 [mA])|

r_wy = 1,5 []

- dla U_WE = 35 [V]

r_wy = |(9,8 [V] - 10 [V]) / (209 [mA] - 12,7 [mV])|

r_wy = 1,01 []

- dla U_WE = 40 [V]

r_wy = |(10 [V] - 10 [V]) / (209 [mA] - 12,7 [mA])|

r_wy = 0 []

* WNIOSKI: Dla tego samego układu zmierzono również charakterystykę wyjściową dla dwóch napięć zasilających jako parametrów. Interpretację graficzną tego pomiaru przedstawia rysunek 2. Jak wynika z wykresu układ był stabilny w całym paśmie. Na podstawie pomiarów, możemy wyznaczyć rezystancję wyjściową stabilizatora kompensacyjnego. Wynoszą one odpowiednio U_WE = 30,35,40 [V], to r_wy = 1,5; 1,01; 0 []. Różnice między załączoną a odłączoną pętlą kompensacji są dopiero widoczne przy I₀₀ = 200 [mA] ale jest to maksymalna wartość prądu jaką mogliśmy uzyskać w tym układzie.

1.2. Pomiar stabilizatora prądu.

1.2.1. Pomiar I₀₀ = f (U_WE), R₀₀ = parametr.Rys.3.

* Zakres stabilizacji oznaczono liniami czerwonymi.

* Wyznaczenie współczynnika stabilizacji:

S_u = I₀₀ / U_WE

- dla R₀₀ = 12 [].

S_u = (116,1 [mA] - 113,9 [mA]) / (40 [V] - 20 [V])

S_u = 11 [%]

- dla R₀₀ = 68 [].

S_u = (115,3 [mA] - 110,5 [mA]) / (40 [V] - 20 [V])

S_u = 24 [%]

- dla R₀₀ = 820 [].

S_u = (41,2 [mA] - 31[mA]) / (40 [V] - 30[V])

S_u = 100 [%]

* WNIOSKI: Analizowany przez nas układ miał również możliwość pracy jako źródło prądowe. Przy tym trybie pracy nieaktywne były jednak pętle kompensujące Udowodniliśmy to mierząc układ w obu przypadkach. Otrzymane wartości wskazywały jednoznacznie brak wpływu pętli kompensującej na wynik końcowy. Metoda pomiarowa jest analogiczna jak przy analizie stabilizatora napięcia, zmienia się jednak stabilizowany parametr wyjściowy. W tym przypadku jest to prąd wyjściowy I₀₀. Charakterystykę stabilizacji prądowej od napięcia zasilania dla różnych rezystancji obciążenia przedstawiono na rys.2. Z wykresu można odczytać w przybliżeniu nominalną wartość prądu stabilizatora, wynosi on ok. 110 [mA]. Należy zwrócić uwagę na fakt, że przy dużym obciążeniu R₀₀ = 820 [] układ nie stabilizuje. Zjawisko to jest wadą stabilizatorów prądowych sterowanych napięciem.

1.2.2. Pomiar I₀₀ = f (U₀₀), U_WE = parametr.Rys.4.

* Zakres stabilizacji oznaczono liniami czerwonymi.

* Wyznaczenie rezystancji wyjściowej stabilizatora: r_wy = |U₀₀ / I₀₀|

- dla U_WE = 35 [V]

r_wy = |(1,4 [V] - 5,3 [V]) / (115 [mA] - 114,4 [mA])|

r_wy = 6,5 []

- dla U_WE = 40 [V]

r_wy = |(1,5 [V] - 5,3 [V]) / (114,8[mA] - 114,4 [mA])|

r_wy = 9,5 []

* WNIOSKI: Analizując wykreśloną charakterystykę można wyciągnąć następujące wnioski: zakres stabilizacji zależy od napięcia wejściowego, które w tym pomiarze jest parametrem. Dla wyższych napięć U_WE wartość prądu wyjściowego i zakres stabilizacji są większe (wykres różowy), niż dla U_WE mniejszego. Również rezystancja wyjściowa r_wy jest większa dla U_WE = 40[V].

2. Parametryczny stabilizator napięcia z diodą Zenera.

Pomiar U₀₀ = f (U_WE), R₀₀ = parametr. Rys.5.

* Zakres stabilizacji oznaczono liniami czerwonymi.

* Wyznaczenie współczynnika stabilizacji: S_u = U₀₀ / U_WE

- dla R₀₀ = 350 [].

S_u = (9,51 [V] - 8,93 [V]) / (20 [V] - 12 [V])

S_u = 7,25 [%]

- dla R₀₀ = 500 [].

S_u = (9,51 [V] - 8,82 [V]) / (20 [V] - 12 [V])

S_u = 8,62 [%]

- dla R₀₀ = 1000 [].

S_u = (9,54 [V] - 9,08 [V]) / (20 [V] - 12 [V])

S_u = 5,75 [%]

* WNIOSKI: Charakterystyka jest analogiczna jak dla kompensacyjnego stabilizatora napięcia i prądu. Różnią się jedynie zakresami i współczynnikiem stabilizacji. W tym przypadku wartość U₀₀ stabilizuje się już przy wartościach U_WE>12[V]. Wadą tego układu jest natomiast dużo większy współczynnik stabilizacji w stosunku do porównywanego układu.

2.2. Pomiar U₀₀ = f (I₀₀), U_WE = {15 [V] - 20[V]}. Rys.6.

* Zakres stabilizacji oznaczono liniami czerwonymi.

* Wyznaczenie rezystancji wyjściowej stabilizatora:

r_wy = |U₀₀ / I₀₀|

- dla U_WE = 35 [V]

r_wy = |(1,4 [V] - 5,3 [V]) / (115 [mA] - 114,4 [mA])|

r_wy = 6,5 []

- dla U_WE = 40 [V]

r_wy = |(1,5 [V] - 5,3 [V]) / (114,8[mA] - 114,4 [mA])|

r_wy = 9,5 []

3. Pomiary stabilizatora kompensacyjnego UL7741.

3.1. Pomiar U₀₀ = f (U_WE), R₀₀ = parametr.

* Zakres stabilizacji oznaczono liniami czerwonymi.

* Wyznaczenie współczynnika stabilizacji:

S_u = U₀₀ / U_WE

- dla R₀₀ = 100 [].

S_u = (9,36 [V] - 9,24 [V]) / (20 [V] - 10 [V])

S_u = 1,2 [%]

- dla R₀₀ = 200 [].

S_u = (9,36 [V] - 9,24 [V]) / (20 [V] - 10 [V])

S_u = 1,2 [%]

- dla R₀₀ = 1000 [].

S_u = (9,36 [V] - 9,28 [V]) / (20 [V] - 10 [V])

S_u = 0,8 [%]

* WNIOSKI: Stabilizator kompensacyjny UL77741 ma stosunkowo największy zakres stabilizacji i najmniejszy współczynnik stabilizacji. Nie ma również większego znaczenia wartość obciążenia R.

Pomiar U₀₀ = f (I₀₀), U_WE = parametr.Rys.7.

* Zakres stabilizacji oznaczono liniami czerwonymi.

* Wyznaczenie rezystancji wyjściowej stabilizatora:

r_wy = |U₀₀ / I₀₀|

- dla U_WE = 15 [V]

r_wy = |(9,32 [V] - 9,32 [V]) / (9,28 [mA] - 0,43 [mA])|

r_wy = 0 []

- dla U_WE = 20 [V]

r_wy = |(9,36 [V] - 9,36[V]) / (9,28 [mA] - 0,43[mA])|

r_wy = 0 []

* WNIOSKI: Podobnie jak przy stabilizacji napięcia również stabilizator prądu charakteryzuje się największym zakresem stabilizacji, współczynnikiem stabilizacji oraz rezystancją obciążenia.

---