LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH	środa godz. 17^05
Grupa 6. Grzegorz Gołąbek Krzysztof Hanusyk	Sprawozdanie z ćwiczenia nr 15. Temat: „Stabilizatory napięcia i prądu.”
Data wykonania: 27.11.1996.	Ocena:

1. Pomiary stabilizatora napięcia.

a) pomiar U_oo=f(U_we), R_oo=82Ω

- zmierzoną charakterystykę przedstawia wykres nr 1,

- zakres stabilizacji zaznaczony na wykresie wynosi ΔU_oo= 0.8V,

- współczynnik stabilizacji napięcia wynosi .

b) pomiar U_oo=f(I_oo), U_we=35V.

- zmierzoną charakterystykę przedstawia wykres nr 2,

- zakres stabilizacji zaznaczony na wykresie wynosi ΔU_oo=0.6V,

- rezystancja wyjściowa stabilizatora wynosi

c) pomiar U_oo=f(I_oo), U_we=35V. (przy załączonych pętlach kompensacyjnych)

Wykres nr 3 przy załączonej pętli kompensacji zmian napięcia wyjściowego,

wykres nr 4 przy załączonej pętli kompensacji zmian napięcia wejściowego.

- zakresy stabilizacji wynoszą odpowiednio:

dla wykresu nr 3 ΔU_oo=0.1V,

dla wykresu nr 4 ΔU_oo=0.49V,

- rezystancje wyjściowe stabilizatora wynoszą:

r_wy=0.1/0.1848=0.541Ω (załączona pętla kompensacji zmian napięcia U_wy),

r_wy= 0.49/0.23125=2.12Ω (załączona pętla kompensacji zmian napięcia U_we),

2. Pomiary stabilizatora prądu.

a) pomiar I_oo=f(U_we), R_oo=82Ω

- zmierzoną charakterystykę przedstawia wykres nr 5,

- zakres stabilizacji zaznaczony na wykresie wynosi ΔI_oo=5.8mA,

- współczynnik stabilizacji prądu wynosi:

,

b) pomiar I_oo=f(U_oo), U_we=35V

- zmierzoną charakterystykę przedstawia wykres nr 6,

- zakres stabilizacji zaznaczony na wykresie wynosi ΔI_oo=1.4mA,

- rezystancja wyjściowa stabilizatora wynosi:

.

3. Pomiary parametrycznego stabilizatora napięcia z diodą Zenera.

a) pomiar U_oo=f(U_we), R_oo=350Ω, 500Ω, 10000Ω, ∞

- zmierzone charakterystyki przedstawia wykres nr 7,

- zakresy stabilizacji zaznaczone na wykresie wynoszą:

ΔU_oo =0.31V (dla R_oo=350Ω),(zakres stabilizacji praktycznie nieokreślony)

ΔU_oo =0.095V (dla R_oo=500Ω),

ΔU_oo =0.18V (dla R_oo=1kΩ),

ΔU_oo =0.359V (dla R_oo=∞).

- współczynniki stabilizacji napięcia wynoszą:

S_u=0.375 (dla R_oo=350Ω),

S_u=0.038 (dla R_oo=500Ω),

S_u=0.043 (dla R_oo=1kΩ),

S_u=0.038 (dla R_oo=∞).

b) pomiar U_oo=f(I_oo), U_we=16V

- zmierzoną charakterystykę przedstawia wykres nr 8,

- zakres stabilizacji zaznaczony na wykresie wynosi ΔU_oo=0.4V,

- rezystancja wyjściowa wynosi r_wy=34.5Ω .

4. Pomiar stabilizatora kompensacyjnego UL 7741.

a) pomiar U_oo=f(U_we), R_oo=100Ω, 200Ω, 1000Ω, ∞

- zmierzone charakterystyki przedstawia wykres nr 9,

- zakresy stabilizacji wynoszą:

ΔU_oo=0.027V (dla R_oo=100Ω),

ΔU_oo=0.034V (dla R_oo=200Ω),

ΔU_oo=0.031V (dla R_oo=1kΩ),

ΔU_oo=0.024V (dla R_oo=∞).

- współczynniki stabilizacji napięcia wynoszą:

S_u=0.0038 (dla R_oo=100Ω),

S_u=0.0044 (dla R_oo=200Ω),

S_u=0.031 (dla R_oo=1kΩ),

S_u=0.024 (dla R_oo=∞).

b) pomiar U_oo=f(I_oo), U_we=16V

- zmierzoną charakterystykę przedstawia wykres nr 10,

- zakres stabilizacji zaznaczony na wykresie wynosi ΔU_oo=0.007V ,

- rezystancja wyjściowa wynosi r_wy=0.084Ω.

5. Pomiary stabilizatora scalonego z UL 7505.

a) pomiar U_oo=f(U_we), R_oo=100Ω, 200Ω, 1000Ω, ∞

- zmierzone charakterystyki przedstawia wykres nr 11,

- zakresy stabilizacji zaznaczone na wykresie wynoszą:

ΔU_oo=0.005V (dla R_oo=100Ω),

ΔU_oo=0.006V (dla R_oo=200Ω),

ΔU_oo=0.006V (dla R_oo=1kΩ),

ΔU_oo=0.007V (dla R_oo=∞).

- współczynniki stabilizacji napięcia wynoszą:

S_u=0.00048(dla R_oo=100Ω),

S_u=0.00046 (dla R_oo=200Ω),

S_u=0.00048 (dla R_oo=1kΩ),

S_u=0.00048 (dla R_oo=∞).

6. Wnioski.

Przy pomiarach kompensacyjnego stabilizatora napięcia zauważamy, że im większa jest rezystancja obciążenia, tym mniejszy jest współczynnik stabilizacji, mniejsze wartości współczynnika stabilizacji otrzymujemy przy pomiarach stabilizatora z załączonymi pętlami kompesacyjnymi. Dla większego napięcia wejściowego rezystancja wyjściowa stabilizatora maleje. (wykres 2) Przy załączonej pętli kompensacyjnej (Uwe,Uwy) rezystancja ta jest znacznie mniejsza (wykresy 3 i 4) niż przy odłączonej pętli (z 2.62Ω na 0.541Ω przy kompensacji Uwy).

Przy pomiarach kompensacyjnego stabilizatora prądu zauważamy mniejszą wartość współczynnika stabilizacji oraz wyższy poziom rezystancji wyjściowej (5.276kΩ), który powoduje, że stabilizatory tego typu odznaczają się dużą wrażliwością na przenikanie zakłóceń wynikających m.in. z dołączanych równolegle woltomierzy czy innych mierników. W oparciu o charakterystykę I_oo=f(U_oo) przedstawioną na wykresie nr 6 wnioskujemy, że wartości parametrów tego stabilizatora spadają wraz ze spadkiem napięcia wejściowego.

Przy pomiarach stabilizatora parametrycznego z diodą Zenera współczynnik stabilizacji zawiera się w okolicach 0.038 (wykres 7). Stabilizacja napięcia za pomocą stabilizatora parametrycznego wyraźnie zależy od rezystancji obciążenia, dla małych wartości R_oo stabilizacja praktycznie nie występuje. W porównaniu z wcześniejszym układem stabilizatora napięcia dostrzegamy różnicę w wartości rezystancji wyjściowej (34.5Ω). W stabilizatorach parametrycznych rezystancja wyjściowa jest na ogół znaczna (np. rzędu kilkunastu Ω), co jest cechą niekorzystną, natomiast w stabilizatorach ze sprzężeniem zwrotnym rezystancja ta może być znacznie mniejsza (np. rzędu kilku Ω). Można powiedzieć ogólnie, że rezystancja wyjściowa stabilizatora reprezentuje podatność napięcia wyjściowego na zmiany prądu wejściowego. Dzięki ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu rezystancja wyjściowa w układzie ze sprzężeniem zwrotnym jest bardzo mała w porównaniu do rezystancji wyjściowej tego samego układu przy rozwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Połączenie więc stabilizatora z obciążeniem za pomocą długich i niezbyt grubych przewodów może w znacznym stopniu zniweczyć nam uzyskaną niską wartość rezystancji wyjściowej, gdyż będą się składać na nią głównie rezystancje przewodów doprowadzających.

W prostych stabilizatorach parametrycznych wartość współczynnika stabilizacji zwykle mieści się w zakresie 0.1 - 0.01, w stabilizatorach ze sprzężeniem zwrotnym S_u jest przeciętnie rzędu 0.0001.

Odnośnie do stabilizatora kompensacyjnego UL7741 zauważamy bardzo mały wpływ rezystancji obciążenia na stabilizację napięcia. (wykres nr 9)

Jednak najlepsze wartości parametrów zostały otrzymane z pomiarów stabilizatora napięcia na bazie układu scalonego UL 7505 (wykres nr 11)

i analogicznie do stabilizatora kompensacyjnego wpływ R_oo na stabilizację napięcia jest również niewielki.

Stabilizatory o działaniu ciągłym mają małą sprawność energetyczną, która zależy przede wszystkim od poboru prądu przez obciążenie (większa sprawność przy dużych prądach). Sprawność ta nie przekracza 60%, w przypadku stabilizatorów parametrycznych nie przekracza 10%. Oczywiście najlepszą (największą) sprawnością wyróżniają się stabilizatory o pracy impulsowej.

Co do używanych obecnie głównie stabilizatorów monolitycznych (np.μA723) jako jedną z niewielu wad należy wymienić małą dopuszczalną moc strat spowodowanych ich strukturą wewnętrzną.

---