Основные теоретические положения и описание принципиальных схем

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Курский государственный технический университет

Кафедра вычислительной техники

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА СТАБИЛИТРОНЕ

Методические указания

к лабораторной работе по дисциплине

“Электроника”

для студентов специальности 220100

Курск 2005

Составитель В.И. Иванов

УДК 681.3

Рецензент

Кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и технологии электронных вычислительных средств О.Г. Бондарь

Параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне:Методические указания к лабораторной работе по дисциплине “Электроника” для студентов специальности 220100 / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В.И. Иванов. Курск, 2005. 9 с.

Описывается методика измерений статической характеристики и параметров полупроводникового стабилитрона и схемы параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне; приведены рекомендации по применению программы моделирования электронных схем Electronics Workbench 5.0 при выполнении исследований стабилитрона и стабилизатора.

Предназначены для студентов специальности 220100.

Ил. 3, табл. 1. Библиогр.: 4 назв.

Текст печатается в авторской редакции

ЛР № 020280 от 09.12.96. ПЛД № 50–25 от 1.04.97.

Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Печать офсетная

Курский Государственный Технический Университет.

Издательско-полиграфический центр Курского Государственного Технического Университета.

305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА СТАБИЛИТРОНЕ

Цель работы

Изучение статической характеристики и параметров полупроводникового стабилитрона и параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне.

Основные теоретические положения и описание принципиальных схем

Полупроводниковый стабилитрон – это полупроводнико-вый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо зависит от тока в заданном его диапазоне и который предназначен для стабилизации напряжения. Исходным материалом для стабилитрона служит кремний.

Рис. 1. Вольт-амперная характеристика стабилитрона

На рис. 1. показан примерный вид вольт-амперной характеристики (ВАХ) стабилитрона. Основным параметром стабилитрона является напряжение стабилизации U _ст – значение напряжения на стабилитроне при прохождении заданного тока I _ст. В зависимости от толщины p-n перехода напряжение стабилизации может быть от 2 до 400 В. Рабочий участок ВАХ ограничен предельно допустимыми значениями тока I _ст.min и I _ст.max, которые приводятся в справочных данных.

О качестве стабилитрона, т.е. о его способности стабилизировать напряжение при изменениях проходящего тока, можно судить по значению дифференциального сопротивления стабилитрона r_ст, которое определяется отношением приращения напряжения к вызвавшему его приращению тока. Качество стабилитрона тем выше, чем меньше его дифференциальное сопротивление.

При проектировании источников электропитания для радиоэлектронной аппаратуры предъявляются высокие требования к стабильности напряжения питания. Простейшими стабилизаторами напряжения являются схемы, использующие нелинейные элементы, ВАХ которых содержит участок, где напряжение почти не зависит от тока. Именно такую характеристику имеет стабилитрон при обратном напряжении в области пробоя.

В данной работе исследуется параметрический стабилизатор, основанный на использовании полупроводникового стабилитрона (рис. 2).

Рис. 2. Параметрический стабилизатор напряжения

В этой схеме стабильность выходного напряжения определяется в основном параметрами стабилитрона VD1.

Входное напряжение U _вх должно быть больше напряжения пробоя стабилитрона U _ст. Для ограничения тока через стабилитрон устанавливается балластный резистор R _б, на котором падает разность напряжений U _вх – U _ст. Часть входного напряжения теряется на этом резисторе, а оставшаяся часть приложена к нагрузке. Функцию нагрузки в схеме выполняет сопротивление R _н, величину которого можно задавать при проведении исследования. Колебания входного напряжения U _вх или тока нагрузки I _н приводят к изменению тока через стабилитрон I _ст.

Наибольший ток через стабилитрон протекает при максимальном входном напряжении и минимальном токе нагрузки:

.

Наименьший ток через стабилитрон протекает при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки:

.

Полный диапазон изменения тока стабилитрона составляет

– = (U_{вх.макс} – U_вх.мин)/R_б + I_н.макс – I_н.мин.

При выполнении условий:

< ; > ,

где и – предельно допустимые токи стабилитрона, напряжение на нагрузке U _вых = U _ст стабильно.