УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ

Задание 1. Запустить программную среду МS10. Открыть файл ЛР2.ms10 или собрать на рабочем поле среды МS10 схему (рис. 2.3) для исследования параметрического стабилизатора.

Установить в диалоговом окне виртуального стабилитрона VC напряжение U_cm.ном = 5 + N, В и ток I_cm.ном = 100 + 2 N, мА, где N – номер записи фамилии студента в учебном журнале группы. Рассчитать (см. п. 2 "Снятие ВАХ стабилитрона" раздела "Теоретические сведения …") и установить параметры элементов схемы (рис. 2.3).

Запустить программу MS10, снять ВАХ стабилитрона (занося показания приборов в составленную таблицу, аналогичную табл. 2.1) и построить (в масштабе) график ВАХ стабилитрона и отражённую ВАХ эквивалентного генератора при разомкнутом ключе Q и ЭДС E = 2 U_cm. Определить рабочую точку А характеристики U_cm (I_ст), ток I цепи, напряжение на стабилитроне VС и на резисторе Rb (см. рис. 2.4). Скопировать схему цепи на страницу отчёта.

Задание 2. Замкнуть ключ Q (см.рис. 2.3). Устанавливая уровни ЭДС Е, равные 1,2; 1.4; 1,6; 1,8; 2 и 2,2 U_cm, заносить значения входного тока I, тока стабилитрона I_ст, тока нагрузки I_n, напряжения U_b на балансном резисторе Rb и на стабилитроне VС U_cm (на нагрузке U_n)в табл. 2.2. Построить на одном рисунке графики U_b (E) и U_n (E) зависимостей напряжения U_b на резисторе Rb и напряжения U_n на нагрузке Rn от ЭДС Е (напряжения) источника питания.

Сделать заключение о качестве стабилизации напряжения на нагрузке при колебаниях напряжения источника питания.

Т а б л и ц а 2.2 - Результаты исследования параметрического

стабилизатора

Провести на выполненном в Задании 1 рисунке с ВАХ стабилитрона отражённую ВАХ эквивалентного генератора при замкнутом ключе Q (см. рис. 2.4); приближённо определить токи и напряжения на резисторах Rb и Rn при ЭДС Е = 2 U_cm и занести их значения в последнюю строку табл. 2.2.

Задание 3. Открыть файл ЛР№2.1.ms10, на рабочем поле среды МS10 схему (рис. 2.6, а) для наблюдения динамической ВАХ стабилитрона на экране двухканального осциллографа.

При этом напряжение u_cт (t) с анода стабилитрона подаётся на вход канала В, а напряжение u_b c резистора Rb, пропорциональное току i (t) стабилитрона, подаётся на вход канала А в режиме А/B сложения сигналов (рис. 2.6, б) или в режиме Y/Т сигналы-время (рис. 2.6, г). Управляемый временем контакт Q (вре­мя включения Time on = 0,01 c; время выключения Time off = 0,04 с) включен в цепь для ограничения времени воздействия на цепь и выбора по­лярности синусоидального напряжения источника питания с ЭДС Е » 2 U_cт.

При подаче положительной полуволны напряжения источника Е на анод стабилитрона (прямое включение, правая часть характеристики i (u)) напря­жение на стабилитроне u_cт = u_ст.пр, а при обратном вклю­чении напряжение пробоя p-n перехода стабилитрона u_ст.обр должно мало изменяться при амплитуде напряжения источника E_т ³ U_ст, т. е. u_ст.обр » U_ст.

Получить на экране осциллографа динамическую ВАХ u_cт (i_cт) в режиме А/B функционирования осциллографа и осциллограммы напряжения u_cт (t) и тока i_cт (t) в режиме Y/Т работы осциллографа.

Скопировать схему цепи, динамическую ВАХ и осциллограммы напряжения и тока стабилитрона на страницу отчёта.

Сравнить статическую и динамическую вольтамперные характеристики стабилитрона и сделать заключение об инерционности нелинейного элемента VC в режиме проведенного эксперимента (частоты ЭДС е).

В качестве примера на рис. 2.6, б приведена динамическая ВАХ стабилитрона (U_ст = 5,64 В), снятая при ЭДС E = 10 B и осциллограммы напряжения u_cт (t) и тока i_cт (t) (рис. 2.6, в): прямое напряжение U_пр = 0,684 В, а обратное U_обр = U_ст = 5,64 В практически не изменяется при амплитуде напряжения источника E_т ³ U_ст.

Рисунок 2.6 - Снятие динамической ВАХ стабилитрона

Сравнение статической (см. рис. 2.4) и динамической (рис. 2.6, б) вольтамперных характеристик стабилитрона показывает, что этот нелинейный элемент безинерционный.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЁТА

1. Наименование и цель работы.

2. Схема виртуальной модели параметрического стабилизатора.

3. Расчётные формулы и вычисления параметров стабилизатора. Таблицы с вычисленными и измеренными величинами.

4. Графики ВАХ стабилизатора и эквивалентного генератора.

5. Графики U_b (E) и U_n (E) зависимостей напряжения U_b на резисторе Rb и напряжения U_n на нагрузке Rn от ЭДС Е (напряжения) источника питания.

6. Осциллограммы напряжений u_cm (t) и u_b (t) и динамическая ВАХ стабилитрона с оцифровкой осей (см. рис. 2.6, б).

7. Выводы по работе с указанием причин возможного несовпадения расчётных данных с экспериментально полученными значениями величин.