Лабораторная работа №

Лабораторная работа №
Тема: Исследование стабилитрона с помощью программного комплекса Electronics Workbench.
Цель: 1. Построение обратной ветви вольтамперной характеристики стабилитрона и определение
напряжения стабилизации.
2. Вычисление тока и мощности, рассеиваемой стабилитроном.
3. Исследование изменения напряжения стабилитрона при изменении входного напряжения в
схеме параметрического стабилизатора.
4. Исследование изменения напряжения на стабилитроне при изменении сопротивления в
схеме параметрического стабилизатора.
Теоретические сведения
Раздел “Diodes” (рис.2.1.) содержит полупроводниковые диоды, стабилитроны, светодиоды,
тиристоры или динисторы, симметричный динистор, симметричный тринистор, выпрямительный
мост.
Рис.2.1.
– полупроводниковые диоды;
– стабилитроны;
– светодиоды;
– выпрямительный мост;
При подключении стабилитрона к источнику постоянного напряжения через резистор
получается простейшая схема параметрического стабилизатора (рис. 2.2). Ток Iст стабилитрона
может быть определен вычислением падения напряжения на резисторе R:
Icт = (E — Ucт)/R
(2.1).
Напряжение стабилизации Ucт стабилитрона определяется точкой на вольтамперной
характеристике, в которой ток стабилитрона резко увеличивается. Мощность рассеивания
стабилитрона Рст вычисляется как произведение тока Iст на напряжение Ucт:
Рст = Icт'*Ucт
(2.2).
Дифференциальное сопротивление стабилитрона вычисляется так же, как для диода, по
наклону вольтамперной характеристики.
Рис. 2.2.
Порядок выполнения работы
1. Запустите программу Electronics Workbench.
2. Подготовьте новый файл для работы. При подготовке файла сохраните его на
жестком диске под своей фамилией.
І. Измерение напряжения и вычисление тока через стабилитрон.
1. Рассмотрите схему на рис.2.2.
1
2. В новом файле программы Electronics Workbench соберите схему по рисунку.
3. Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включения питания на панели
инструментов. В случае серьезной ошибки в схеме (короткое замыкание элемента питания,
отсутствие нулевого потенциала в схеме) будет выдано предупреждение.
4. Измерьте значение напряжения Ucт на стабилитроне с мультиметра при значениях ЭДС
источника, приведенных в таблице 2.1. Вывод терминала мультиметра осуществляется двойным
нажатием левой клавиши мыши на элементе. В случае необходимости можно пользоваться кнопкой
Pause. Полученные данные занесите в таблицу 2.1.
5. Вычислите ток Iст стабилитрона по формуле (2.1) для каждого значения напряжения Ucт.
Результаты вычислений занесите в таблицу 2.1.
Таблица 2.1. Данные для построения ВАХ стабилитрона.
Е,В
0
4
6
10
15
20
25
30
35
Unp, мВ
Inp. мА
6. По данным таблицы постройте вольтамперную характеристику стабилитрона.
7. Оцените по вольтамперной характеристике стабилитрона напряжение стабилизации.
8. Вычислите мощность Рст, рассеиваемую на стабилитроне при напряжении Е = 20 В.
ІІ. Получение нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора.
1. В эту же схему подключите резистор RL=75 Ом (параллельно стабилитрону).
2. Значение источника ЭДС установите равным 20В.
3. Включите схему. Запишите значение напряжения Uст на стабилитроне.
4. Повторите пункты 1-3 при коротком замыкании и при сопротивлениях резистора RL=100
Ом, 300 Ом, 600 Ом, 1 кОм.
5. Рассчитайте ток I1 через резистор R, включенный последовательно с источником, ток IL
через резистор RL, и ток стабилитрона Iст для каждого значения RL из таблицы 2.2. Результаты
занесите в таблицу 2.2.
Таблица 2.2. Измерение точек нагрузочной характеристики параметрического стабилизатора.
Напряжение стабилитрона Uст и значения I1, IL, ICT при Е=20 В.
RL, Oм
UCT, B
I1 мА
IL, мA
ICT, мА
75
100
200
300
600
1к
к.з.
ІІІ. Получение ВАХ стабилитрона на экране осциллографа.
1. Рассмотрите схему на рис.2.3.
2. В новом файле программы Electronics Workbench соберите схему по рисунку 2.3.
3. Включите схему. Запишите в экспериментальные данные напряжение стабилизации,
полученное из графика на экране осциллографа.
2
Рис.2.3.
3. Сделайте выводы относительно сделанной работы.
4. Подготовьте отчет о выполнении лабораторной работы и ответьте на контрольные
вопросы.
Контрольные вопросы
1. Сравните относительное изменение напряжения на стабилитроне с относительным изменением
питающего напряжения. Оцените степень стабилизации.
2. Влияет ли значение сопротивления нагрузки на степень стабилизации выходного напряжения
стабилизатора?
3. Как изменяется напряжение стабилитрона UCT, когда ток стабилитрона становится ниже 20 мА?
4. Каково значение тока стабилитрона Iст при входном напряжении 15 В?
5. Каково значение тока стабилитрона Iст при значении сопротивления R = 200 Ом?
6. Как изменяется напряжение Uст на выходе стабилизатора, при уменьшении сопротивления R?
3