Sprawozdanie z laboratorium elektroniki
Temat ćwiczenia:	Stabilizatory
Sprawozdanie wykonał: Daroń Krzystof	Zespół: 5	Rok: I	Semestr: I	Grupa: IZ-11
Data:	Ocena: ……..………	Podpis prowadzącego: ………..………………………………...

Spis treści:

1. Opis teoretyczny.

2. Spis przyrządów.

3. Schemat połączenia.

4. Tabela z wynikami pomiarów.

5. Interpretacja wyników.

6. Wykres.

7. Analiza metrologiczna wyników.

8. Wnioski.

1. Opis teoretyczny

Stabilizatory napięć i prądów stałych są układami elektronicznymi, których zadaniem jest utrzymywanie na zadanym poziomie stałej wartości napięcia lub prądu wyjściowego niezależnie od zmian: napięcia zasilania, parametrów odbiornika oraz temperatury.

Stabilizator napięć i prądów stałych można ogólnie podzielić na układy o działaniu ciągłym i układy impulsowe. Stabilizatory impulsowe stosuje się przede wszystkim ze względu na ich wysoką (ok. 98%) sprawność. Czasami tego typu stabilizatory realizują wstępną stabilizację i zasilają zespół wyjściowy stabilizatorów o działaniu ciągłym. Ze względu na topologię układu stabilizatora wyróżnia się układy parametryczne i układy ze sprzężeniem zwrotnym czasami nazywane także układami kompensacyjnymi. W zależności od sposoby włączenia elementu regulującego napięcie lub prąd, np. łącznika energoelektronicznego w obwodzie stabilizatory można podzielić na szeregowe i równoległe.

W układzie stabilizatora parametrycznego efekt stabilizacji uzyskuje się wykorzystując kształt charakterystyk elementu regulacyjnego, stabilistora, np. diody Zenera.

Decydujący wpływ na jakość stabilizacji mają: wartości rezystancji dynamicznej
i współczynnik temperaturowy
stabilistora.

Zasada działania stabilizatora kompensacyjnego polega na zmianie rezystancji statycznej elementu regulacyjnego (np. tranzystora mocy), który jest sterowany różnicą napięć (tzw. sygnał błędu -
), uzyskiwaną na drodze ciągłego porównywania wartości napięcia wyjściowego
lub jego części z wartością napięcia odniesienia (tzw. napięcie referencji).

Stabilizatory kompensacyjne mogą pracować w układzie szeregowym lub równoległym. Decyduje o tym sposób włączenia elementu regulacyjnego - szeregowo lub równolegle w stosunku do odbiornika. Aby uzyskać niezbędne dla działania tych układów ujemne sprzężenie zwrotne, źródło odniesienia dołączone jest w stabilizatorach szeregowych do nieodwracającego wejścia wzmacniacza operacyjnego, a w równoległych do wejścia odwracającego. Zmiany napięcia wyjściowego stabilizatora powodują zmiany sygnału błędu. Sygnał błędu jest wzmacniany przez wzmacniacz operacyjny
razy i zmienia wysterowanie tranzystora regulacyjnego, tzn. jego rezystancję statyczną. Zmiany następują, aż do momentu pełnego skompensowania sygnału błędu. W idealnym wypadku, gdy
napięcie referencyjne równe jest napięciu wyjściowemu (lub jego części
).

Decydujący wpływ na parametry stabilizatorów kompensacyjnych mają:

• dokładność źródła referencji (wzorcowego napięcia odniesienia),

• wzmocnienie napięciowe zastosowanego wzmacniacza.

Scalone układy stabilizatorów kompensacyjnych, najczęściej szeregowych, zawierają wszystkie podzespoły niezbędne do uzyskania wysokich parametrów użytkowych układu: precyzyjne skompensowane źródło napięcia referencji (odniesienia), wzmacniacz błędu, tranzystor regulacyjny (stopień mocy) oraz układy zabezpieczenia prądowego i termicznego. Najliczniejszą grupę stanowią tu układy serii 78XX i 79XX o stałej wartości napięcia wyjściowego, gdzie wartość tego napięcia jest zapisana w oznaczeniu typu elementu, np. 7805 (5 V), 7815 (15 V), 7915 (-15 V), 7924 (-24 V) oraz układy serii 78G lub LM317 o zadawanej za pomocą dzielnika rezystancyjnego R1, R2 wartości napięcia wyjściowego.

2. Spis przyrządów

1. Uniwersalny przyrząd cyfrowy, nr. DF: 0840767

2. Stanowisko laboratoryjne Analog Lab , nr.010760

3. Zasilacz do zestawu, nr. DE-60-24

3.Schemat połączenia

a) Stabilizator z diodą Zenera

b) Stabilizator scalony

R₁=1500Ω R₂=820Ω R₃=550Ω

R₄=390Ω R₅=330Ω R₆=270Ω

4. Tabela z wynikami pomiarów

a) Stabilizator z diodą Zenera

Io = 0 Io = Uc/Ro[mA] Ro=330

L.p	Ua[V]	Uc[V]	Io[mA]	Ua [V]	Uc [V]	Io[mA]
1	0	0	0	0	0	0
2	1	1,01	0	2	1,37	6,06
3	2	2,05	0	4	2,7	12,12
4	3	3,12	0	6	4,01	18,18
5	4	4,17	0	8	5,3	24,24
6	5	5,19	0	10	6,11	30,30
7	6	6,05	0	11	6,15	33,33
8	7	6,13	0	12	6,18	36,36
9	8	6,16	0	13	6,21	39,39
10	9	6,20	0	14	6,25	42,42
11	10	6,25	0	15	6,28	45,45

Io = Uc/Ro[mA] Io = Uc/Ro[mA]

L.p	Ua[V]	Uc[V]	Io[mA]	Ua[V]	Uc[V]	Io[mA]
1	10	6,22	4,15	15	6,39	4,26
2	10	6,22	7,59	15	6,39	7,79
3	10	6,19	11,25	15	6,39	11,62
4	10	6,17	15,82	15	6,36	16,31
5	10	6,14	18,61	15	6,35	19,24
6	10	6,02	22,30	15	6,32	23,41

b) Stabilizator scalony

Ro=0 Ro=550 Ro=270

L.p	Ua[V]	Uc[V]	Ua[V]	Uc[V]	Ua[V]	Uc[V]
1	0	0	0	0	0	0
2	1	0	1	0	1	0
3	2	0	2	0	2	0
4	3	0,34	3	0,02	3	0,31
5	4	2,74	4	2,5	4	2,68
6	5	4,43	5	3,85	5	4,39
7	6	5,37	6	4,88	6	5,33
8	7	6,32	7	5,8	7	6,27
9	8	7,13	8	6,67	8	7,12
10	9	7,82	9	7,63	9	7,82
11	10	7,82	10	7,82	10	7,82

Io = Uc/Ro[mA] Io = Uc/Ro[mA]

L.p	Ua[V]	Uc[V]	Io[mA]	Ua[V]	Uc[V]	Io[mA]
1	10	7,82	5,21	15	7,82	5,21
2	10	7,82	9,54	15	7,82	9,54
3	10	7,82	14,22	15	7,82	14,22
4	10	7,82	20,05	15	7,82	20,05
5	10	7,82	23,70	15	7,82	23,70
6	10	7,82	28,96	15	7,82	28,96

5. Interpretacja wyników

1. W pierwszym badanym układzie sprawdzaliśmy stabilizator napięciowy zbudowany na bazie diody Zenera. Układ stabilizował napięcie od napięcia wejściowego około 7 V dla I₀=0. Napięcie było dość stabilne, jednak powoli narastało wraz ze wzrostem napięcia wejściowego, co sygnalizuje średnią jakość takiego stabilizatora.

W badaniu charakterystyki obciążenia (zewnętrznej) wraz ze spadkiem wartości rezystancji napięcie na wyjściu. Spadek ten pokazuje również niedoskonałość takiego rozwiązania w stabilizacji napięcia.

2. W drugim z badanych układów do stabilizacji użyliśmy stabilizatora scalonego L7808C-V. W tym układzie napięcie było stabilizowane od poziomu 9 V napięcia wejściowego. Napięcie było stabilne, nie zmieniało się wcale, co sugeruje bardzo dobrą jakość takiego stabilizatora.

W badaniu charakterystyki obciążenia (zewnętrznej) pomimo spadku wartości rezystancji, napięcie na wyjściu układu nie zmienia się, a prąd zerowy rośnie. Brak zmian wartości pokazuje jakość takiego rozwiązania w stabilizacji napięcia.

Obliczenia:

Przykładowe obliczenia dla drugiej tabelki:

Wyznaczenie rezystancji wyjściowej stabilizatora

Stabilizator na diodzie Zenera:

Dla U_WE=10V:

Stabilizator na stabilizatorze scalonym L7808C-V

(dla obu napięć wejściowych takie same wyniki):

Wyznaczenie bezwzględnego i względnego współczynnika stabilizacji (stabilizator na L7808C-V):

Dla I₀₁=0:

Dla R₀₂=550Ω:

Dla R₀₃=270Ω:

7.Analiza metrologiczna wyników

Podczas wykonywania pomiarów mogły pojawić się błędy. Mogą one wynikać z rodzaju i jakości użytych przyrządów pomiarowych. W badaniach używane były mierniki analogowe, na których odczyt jest dość utrudniony, ich dokładność jest też dość niska. Do mierzenia napięcia był również używany miernik cyfrowy, którego niepewność systematyczna jest dość mała. Dokładności przyrządów zostały przedstawione w tabeli poniżej.

Przyrząd	Dokładność
Woltomierz analogowy	ΔU = ±1V
Woltomierz cyfrowy, zakres V	ΔU = ±0,01V

Inne błędy mogły pojawić się w związku z nieidealnością wykorzystanych elementów elektronicznych przy budowie układu. W celu wyznaczenia niepewności tych elementów (konkretnie rezystorów) zmierzyliśmy ich rezystancję za pomocą omomierza, wyniki przedstawione są w poniższej tabelce.

8. Wnioski

• Stabilizator napięcia oparty na diodzie Zenera jest średniej jakości stabilizatorem, napięcie na jego wyjściu ulega wahaniom.

• Stabilizator napięcia oparty na stabilizatorze scalonym L7808C-V jest stabilizatorem bardzo dobrej jakości, ponieważ na jego wyjściu napięcie nie ulega wahaniom.

• Bezwzględny współczynnik stabilizacji dla układu scalonego wynosi ponad 1 co jest dobrą wartością.

• We wzmacniaczu z diodą Zenera wraz ze wzrostem rezystancji wewnątrz układu (zmieniane rezystory) prąd zerowy w układzie rośnie, a napięcie wyjściowe spada.

• We wzmacniaczu z układem L7808C-V wraz ze wzrostem rezystancji wewnątrz układu (zmieniane rezystory) prąd zerowy w układzie rośnie, a napięcie wyjściowe zachowuje wartość stałą.

---