Politechnika Lubelska
w Lublinie
|
Laboratorium elektroniki
Ćw. nr 4
|
|||
Nazwisko:
Szczęśniak
Sulej
Łęcki |
Imię:
Mirosław
Radosław
Piotr |
Semestr
IV |
Grupa
ED 4.5 |
Rok akademicki
1996/97 |
Temat ćwiczeń: Stabilizacja napięcia |
Data wykonania:
1997.02.21 |
OCENA:
|
Cel ćwiczenia:
Zapoznanie się z elementami służącymi do stabilizacji napięcia i ich działaniem:
stabilizacja parametryczna przy użyciu diody Zenera;
stabilizacja stabilizatorem tranzystorowym przy użyciu układów kompensacyjnych.
Przebieg ćwiczenia:
Badanie diody Zenera:
Wyznaczanie charakterystyki statycznej ( napięciowo-prądowej ) diody Zenera;
Charakterystyka stabilizacji;
Wyznaczanie charakterystyki obciążenia.
Badanie stabilizatora tranzystorowego prądu stałego:
Charakterystyka stabilizacji Uwy=f(Uwe) przy prądzie obciążenia Io=const;
Charakterystyka obciążenia ( zewnętrzna );
Charakterystyka zasilacza Z1 bez stabilizatora ( zewnętrzna ).
Użyte przyrządy:
- zasilacz tranzystorowy ZS-100;
- woltomierze cyfrowe;
- miliamperomierz;
- opornik suwakowy;
- dioda Zenera BZP620 D5V6;
- tranzystorowy stabilizator napięcia;
Wszystkich pomiarów napięcia dokonano woltomierzem cyfrowym, co pozwoliło pominąć dość kłopotliwą metodę kompensacyjną uchybu.
Wykonanie ćwiczenia:
1. Badanie diody Zenera:
1.1 Wyznaczanie charakterystyki statycznej ( napięciowo-prądowej ) diody Zenera;
Schemat do wyznaczania charakterystyki statycznej diody Zenera:
Tabela 1.1
U1 |
V |
1 |
2 |
4 |
5 |
5.5 |
6 |
6.5 |
7 |
7.5 |
8 |
8.5 |
9 |
9.5 |
10 |
10.5 |
10.9 |
U2 |
V |
1 |
2 |
4 |
4.98 |
5.45 |
5.88 |
6.18 |
6.32 |
6.39 |
6.42 |
6.45 |
6.48 |
6.52 |
6.52 |
6.54 |
6.56 |
I |
mA |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
6 |
14 |
24 |
34 |
45 |
55 |
66 |
80 |
90 |
100 |
Wykres 1.1 - charakterystyka statyczna diody Zenera
Charakterystyka stabilizacji
Schemat do wyznaczania charakterystyki stabilizatora i charakterystyki obciążenia
( punkty 1.2 i 1.3 )
Tabela 1.2
R21»60W |
R22»50W |
R23»40W |
||||||||||||
U1 |
U2 |
I1 |
I2 |
I3 |
U1 |
U2 |
I1 |
I2 |
I3 |
U1 |
U2 |
I1 |
I2 |
I3 |
V |
V |
mA |
mA |
mA |
V |
V |
mA |
mA |
mA |
V |
V |
mA |
mA |
mA |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0.86 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0.8 |
2 |
0 |
4 |
1 |
0.7 |
5 |
0 |
7 |
2 |
1.70 |
5 |
0 |
8 |
2 |
1.61 |
7 |
0 |
9 |
2 |
1.39 |
12 |
0 |
13 |
3 |
2.55 |
9 |
0 |
10 |
3 |
2.43 |
11 |
0 |
12 |
3 |
2.07 |
19 |
0 |
20 |
4 |
3.38 |
13 |
0 |
14 |
4 |
3.22 |
16 |
0 |
17 |
4 |
2.76 |
27 |
0 |
27 |
5 |
4.20 |
16 |
0 |
17 |
5 |
4.03 |
21 |
0 |
21 |
5 |
3.5 |
34 |
0 |
33 |
6 |
5.10 |
20 |
0 |
20 |
6 |
4.83 |
25 |
0 |
25 |
6 |
4.18 |
41 |
0 |
39 |
7 |
5.81 |
26 |
2 |
22 |
7 |
5.6 |
31 |
1 |
29 |
7 |
4.88 |
49 |
0 |
45 |
8 |
6.28 |
38 |
10 |
26 |
8 |
6.18 |
40 |
6 |
31 |
8 |
5.52 |
57 |
0 |
51 |
9 |
6.41 |
59 |
29 |
26 |
9 |
6.4 |
60 |
23 |
31 |
9 |
6.09 |
67 |
5 |
56 |
10 |
6.47 |
82 |
50 |
26 |
10 |
6.45 |
81 |
43 |
32 |
10 |
6.36 |
83 |
18 |
59 |
10.5 |
6.50 |
88 |
62 |
26 |
10.5 |
6.48 |
89 |
55 |
32 |
10.5 |
6.41 |
90 |
28 |
59 |
Wykres 1.2 - charakterystyka stabilizacji
Wyznaczanie charakterystyki obciążenia.
Schemat jak wyżej.
Tabela 1.3
U11=10 V |
U12=8 V |
||||||
U2 |
I1 |
I2 |
I3 |
U2 |
I1 |
I2 |
I3 |
V |
mA |
mA |
mA |
V |
mA |
mA |
mA |
6.46 |
80 |
47 |
33 |
6.28 |
38 |
10 |
28 |
6.47 |
80 |
50 |
29 |
6.27 |
38 |
8 |
30 |
6.47 |
80 |
45 |
35 |
6.20 |
40 |
5 |
35 |
6.47 |
80 |
42 |
38 |
6.08 |
43 |
4 |
40 |
6.47 |
80 |
40 |
40 |
5.95 |
46 |
2 |
45 |
6.46 |
80 |
38 |
42 |
5.79 |
50 |
1 |
50 |
6.45 |
80 |
35 |
45 |
5.62 |
55 |
0 |
55 |
6.44 |
80 |
30 |
50 |
|
|
|
|
6.42 |
80 |
35 |
55 |
|
|
|
|
Wykres 1.3 - charakterystyki obciążenia
2. Badanie stabilizatora tranzystorowego prądu stałego:
Schemat stabilizatora tranzystorowego
Schemat układu pomiarowego do wszystkich punktów w części 2
2.1 Charakterystyka stabilizacji Uwy=f(Uwe) przy prądzie obciążenia Io=const;
Tabela 2.1
Io=0 mA |
Io=30 mA |
Io=50 mA |
|||
Uwe |
Uwy |
Uwe |
Uwy |
Uwe |
Uwy |
V |
V |
V |
V |
V |
V |
9 |
4.56 |
9 |
4.45 |
9 |
4.44 |
10 |
5.18 |
10 |
5.11 |
10 |
5.11 |
11 |
5.2 |
11 |
5.17 |
11 |
5.16 |
12 |
5.21 |
12 |
5.18 |
12 |
5.17 |
13 |
5.22 |
13 |
5.18 |
13 |
5.18 |
14 |
5.22 |
14 |
5.19 |
14 |
5.19 |
15 |
5.23 |
15 |
5.2 |
15 |
5.19 |
16 |
5.23 |
16 |
5.2 |
16 |
5.2 |
17 |
5.23 |
17 |
5.21 |
17 |
5.2 |
18 |
5.23 |
18 |
5.21 |
18 |
5.21 |
19 |
5.24 |
19 |
5.22 |
19 |
5.21 |
20 |
5.24 |
20 |
5.22 |
20 |
5.22 |
21 |
5.24 |
21 |
5.23 |
21 |
5.22 |
22 |
5.25 |
22 |
5.23 |
22 |
5.23 |
23 |
5.25 |
23 |
5.23 |
23 |
5.23 |
24 |
5.25 |
24 |
5.23 |
24 |
5.23 |
25 |
5.26 |
25 |
5.24 |
25 |
5.24 |
Wykres charakterystyk stabilizacji
2.2 Charakterystyka obciążenia ( zewnętrzna );
Tabela 2.2
Uwe=20 V
Io |
mA |
29 |
32 |
35 |
40 |
45 |
50 |
60 |
65 |
70 |
80 |
Uwy |
V |
5.22 |
5.22 |
5.22 |
5.22 |
5.22 |
5.22 |
5.22 |
5.21 |
5.21 |
5.19 |
Io |
mA |
90 |
100 |
110 |
120 |
140 |
Uwy |
V |
4.93 |
4.76 |
4.72 |
4.70 |
4.65 |
2.3 Charakterystyka zasilacza Z1 bez stabilizatora ( zewnętrzna ).
Pomiar ten służy do porównania pracy zasilacza ze stabilizatorem i bez niego. Stabilizator zostaje wyłączony ( zwarte punkty a-c, b-d ). Napięcie wyjściowe Uwe=8 V
Tabela 2.3
Uwy |
V |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
Io |
mA |
44 |
50 |
53 |
60 |
70 |
75 |
Wykres charakterystyki zewnętrznej zasilacza ze stabilizatorem i bez stabilizatora
Wnioski:
W przeprowadzonym ćwiczeniu została zbadana dioda BZP620 D5V6. Jest to dioda
o napięciu Zenera 5,6 V, czyli powinna ona utrzymywać napięcie o tej wartości. Na podstawie pomiarów widzimy, że napięcie przy którym uzyskuje się stabilizację wynosi ok. 6,5 V. Ponieważ jednak mierzone napięcie było łączone z diody i włączonego z nią szeregowo amperomierza, należy przypuszczać, że różnica ok. 0,9 V odkłada się na rezystancji wewnętrznej amperomierza.
Z charakterystyk stabilizacji widzimy, że im większa rezystancja obciążenia, tym dłużej trwa proces dochodzenia do napięcia stabilnego. Natomiast przy małej rezystancji stosunkowo niewielki wzrost napięcia zasilającego spowoduje wzrost napięcia na diodzie do napięcia Zenera.
Rozpatrując charakterystykę obciążenia widzimy, że im większe napięcie zasilające tym mniej czuła jest dioda na wzrost prądu obciążenia.
Z charakterystyk stabilizacji stabilizatora tranzystorowego widać, że zwiększanie prądu obciążenia nieznacznie wpływa na spadek napięcia wyjściowego ze stabilizatora. W zakresie stabilizacji można zauważyć tylko niewielki wzrost napięcia wyjściowego ( rzędu setnych części wolta ) przy wzroście napięcia wejściowego o nawet kilkanaście woltów.
Można zaobserwować, że przy zmianach prądu obciążenia charakterystyka zewnętrzna zasilacza pozostaje stała, natomiast na charakterystykę zewnętrzną stabilizatora ma wpływ prąd obciązenia.