Электроника и схемотехника / ЭиС Бунина А.В. ЛР2

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное

учреждение высшего образования

«Юго-Западный государственный университет»

Лабораторная работа №2

По дисциплине «Электроника и схемотехника»

Выполнил: Бунина А.В.

студент группы ИБ-01б

Проверил: Брежнева Е.Ю.

доцент

Курск, 2022

Цель работы

1. Формирование навыков проектирования электронных устройств в средах автоматизированного проектирования.

2. Изучение принципа работы и расчета простейшего параметрического стабилизатора напряжения.

Ход выполнения работы

Построена схема параметрического стабилизатора. Она изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема параметрического стабилизатора

Выполняем расчеты. Значения, данные по условию задания: U_вых = 6.5В.

R_{н мин} = 0,8 кОм. U_вх = 15%.

По заданному напряжению U_{вых ном} выберем стабилитрон КС168А, имеющий рабочие параметры: U_{cт ном}=6,8 В (I_{ст ном}=10 мА), r_ст=7 OM; и предельные параметры: U_{cт мин}=6,12В (I_{ст ном}=10 мА); U_{ст макс}=7,48 В (I_{ст ном}=10 мА); I_{ст мин}=3 мA; I_{ст макс}=45 мA;

Из допустимого диапазона I_{ст мин} … I_{ст макс} зададимся минимальным и максимальным рабочим током стабилитрона: I_{ст раб мин} =5 мA, I_{ст раб макс}= 30 мA.

Найдем соответствующие этим токам возможные напряжения на выходе стабилизатора.

Значение номинального входного напряжения U_{вх ном} и сопротивление резистора R_б найдем из следующих соотношений:

Решение системы линейных уравнений дает: ; . Принимаем стандартные значения: и . Минимальное и максимальное входные напряжения, соответственно равны: U_{вх мин}  0,8; U_{вх ном}  9,6 В; U_{вх макс} 1,2; U_вхном 14,4В.

Найдем коэффициент стабилизации по приближенной формуле:

Таблица 1 – Сравнение результатов.

Параметр	Uвых мин,В	Uвых макс, В	δ Uвых, %	kст, %
Расчет	6, 04	6, 765	6	2,49
п.2	6,872	6,912	2,9	5,63
п.3	6,843	6,932	6,5	2,31

Рисунок 2 – Минимальное и максимальное выходное напряжение

Рисунок 3 – Передаточная характеристика

Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы сформированы навыки проектирования электронных устройств в средах автоматизированного проектирования. Изучены структура, принцип работы и расчета простейшего параметрического стабилизатора напряжения.

Контрольные вопросы

1. Какие физические эффекты используются в исследованном параметрическом стабилизаторе для стабилизации напряжения?

Ответ: Параметрические стабилизаторы осуществляют стабилизацию напряжения за счет особых свойств (параметров) вольтамперных характеристик полупроводниковых приборов: стабилитронов, стабисторов, транзисторов и др.

2. Чем отличаются такие параметры как нестабильность напряжения и коэффициент пульсаций напряжения?

Ответ: Нестабильность выходного напряжения (статическая ошибка) измеряется как отношение изменения выходного напряжения к его номинальному значению.

Коэффициент пульсаций – отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе выпрямителя к среднему значению напряжения или тока.

3. Можно ли определить коэффициент пульсаций выходного напряжения через коэффициент пульсаций входного напряжения и коэффициент стабилизации?

Ответ: да, , k_пдоп – коэффициент пульсации входного напряжения, а коэффициент стабилизации выражается по формуле

4. Какова основная причина пульсаций напряжения на входе параметрического стабилизатора? Какова, по вашему мнению, частота этих пульсаций?

Ответ: низкие КПД и нагрузочная способность (малые токи нагрузки), отсутствие возможности регулирования выходного напряжения, небольшой коэффициент стабилизации.