Описание лабораторного макета

Сменный блок «Преобразователь постоянного напряжения» (рис. 1) включает:

· регулируемый источник постоянного напряжения;

· маломощный формирователь управляющих импульсов;

· импульсный усилитель мощности;

· два выпрямителя с емкостными сглаживающими фильтрами;

· цепь отрицательной обратной связи;

· схему защиты от перегрузки со звуковой и световой сигнализацией.

Питание схемы ППН осуществляется от встроенного в сменный блок источника постоянного напряжения. Выходное напряжение источника стабилизировано и регулируется в пределах от 7 вольт до 16 вольт. Источник защищен от кратковременной перегрузки. При перегрузке источника подается звуковой сигнал и мигает светодиод «Перегрузка».

Формирователь управляющих импульсов состоит из генератора пилообразного напряжения, компаратора и формирователя импульсов.

Длительность импульсов управления зависит от напряжения на правом входе компаратора (КТ2).

В нижнем положении тумблера S1 на указанный вход подается напряжение с переменного резистора «РЕГ.ВЫХ.», который позволяет регулировать вручную напряжение на выходах ППН.

Рис. 1. Внешний вид сменного блока «Преобразователь постоянного напряжения»

В верхнем положении S1 вход компаратора подключен к цепи обратной связи. В этом режиме напряжение на выходе ППН автоматически поддерживается постоянным, не регулируется и мало зависит от напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Частота следования управляющих импульсов 25 – 35 кГц.

Усилитель мощности собран по двухтактной схеме со средней точкой первичной обмотки трансформатора. В цепи истока ключевого транзистора VT2 установлен резистор R2 для осциллографирования формы протекающего через транзистор тока. Резистор R1обеспечивает симметрию схемы.

ППН имеет два выхода.

Выход 1 (КТ11)– низкоомный, гальванически связанный с общим проводом «^». В режиме ручной регулировки напряжение на выходе изменяется в пределах 1,5 В– 8,0 В. В режиме автоматической регулировки напряжение на выходе поддерживается примерно постоянным в пределах 3,8 В – 4,2 В.

Выход 2 (КТ12) – высокоомный, не связанный гальванически с общим проводом «^». Напряжение на выходе в значительной степени зависит от сопротивления нагрузки. При R_{нагрузки} = ∞ в режиме ручной регулировки напряжение на выходе изменяется в пределах 7 В – 40 В.

В качестве нагрузки стабилизатора используется переменный резистор блока нагрузок (правая панель лабораторной установки). Регулирование тока, протекающего через нагрузку, производится ручками «R_Нгрубо» и «R_Нточно». Примерные пределы изменения R_Н: от 1300 Ом в положении 1 переключателя «R_Нгрубо» до 17 Ом в положении 11. В положении «Х.Х.» R_Н= ¥.

Напряжение на резисторе нагрузки и ток, протекающий через резистор, контролируются вольтметром PV2 и миллиамперметром РА2.

Осциллограммы напряжений и токов в схеме ППН приведены на рис. 2.

Рис. 2. Осциллограммы напряжений и токов в контрольных точках схемы преобразователя постоянного напряжения.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с работой преобразователя постоянного напряжения

1.1. Подготовить установку к работе

Собрать схему, приведенную на рис. 3.

Рис. 3. Схема соединения элементов лабораторной установки

Переключатель S1 установить в нижнее положение.

Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

Переключатель «R_Нгрубо» установить в положение «11».

Переменным резистором «РЕГ.ВЫХ.» установить максимальное напряжение на выходе 1 (КТ11).

Включить питание установки.

1.2. Вход 1 осциллографа подключить к КТ1. Вход 2 осциллографа подключить к КТ3. Синхронизировать осциллограф по входу 1. Зарисовать осциллограммы напряжений в КТ1 и КТ3.

Наблюдать и зарисовать осциллограммы напряжений и токов в КТ4-КТ10. Для этого подключать к указанным контрольным точкам вход 2 осциллографа.

Наблюдать изменение осциллограмм напряжений и токов в КТ4-КТ10 при вращении переменного резистора «РЕГ.ВЫХ.».

1.3. Переключатель S1 установить в верхнее положение.

Наблюдать изменение осциллограмм напряжений и токов в КТ4-КТ10 при изменении сопротивления нагрузки переключателем «R_Нгрубо».

2. Определить зависимость между длительностью управляющих импульсов и напряжением на выходе ППН.

Переключатель S1 установить в нижнее положение.

Переключатель «R_Нгрубо» установить в положение «11».

Вход 2 осциллографа подключить к КТ3.

Переменным резистором «РЕГ.ВЫХ.» изменять напряжение на выходе 1 (КТ11) от минимального до максимального, при этом фиксировать длительность управляющих импульсов, наблюдаемых в КТ3.

Результаты измерений занести в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Измеряемая величина	Измерительный прибор	Результаты измерения
U_ВЫХ, В	PV2
τ_ИМП, мкс	осциллограф

По результатам измерений построить зависимость U_ВЫХ = f (τ_ИМП).

3. Определить зависимость между напряжением на выходе ППН и напряжением источника питания в режиме ручной регулировки выходного напряжения.

Переключатель S1 установить в нижнее положение.

Переключатель «R_Нгрубо» установить в положение «11».

Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

Изменять напряжение на выходе источника питания от максимального до минимального, при этом фиксировать напряжение на выходе ППН. Результаты измерений занести в таблицу 4.2.

Таблица 4.2

Измеряемая величина	Измерительный прибор	Результаты измерения
U_ПИТ, В	PV1
U_ВЫХ, В	PV2
U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС}	вычислить

Вычислить U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС} для каждого значения U_ВЫХ и занести в таблицу 2.

Построить зависимость U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС} = f (U_ПИТ).

4. Определить зависимость между напряжением на выходе ППН и напряжением источника питания в режиме автоматической регулировки выходного напряжения.

Переключатель S1 установить в верхнее положение.

Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

Изменять напряжение на выходе источника питания от максимального до минимального, при этом фиксировать напряжение на выходе ППН. Результаты измерений занести в таблицу 4.3.

Таблица 4.3

Измеряемая величина	Измерительный прибор	Результаты измерения
U_ПИТ, В	PV1
U_ВЫХ, В	PV2
U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС}	вычислить

Вычислить U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС} для каждого значения U_ВЫХ и занести в таблицу 3.

Построить зависимость U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС} = f (U_ПИТ) в тех же координатных осях, что и в п. 3.

Сравнить полученные результаты. Сделать выводы.

5. Определить зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки в режиме ручной регулировки выходного напряжения.

Переключатель S1 установить в нижнее положение.

Переключатель «R_Нгрубо» установить в положение «11».

Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

Постепенно увеличивать R_н. Для этого регулятор «R_Нгрубо» переключать от положения «11» до положения «Х.Х.».

Заполнить таблицу 4.4.

Таблица 4.4

Измеряемая величина	Измерительный прибор	Положение переключателя «R_Нгрубо»
			ХХ
U_ВЫХ, В	PV2
I_ВЫХ, мА	РА2
R_н=U_ВЫХ/ I_ВЫХ	вычислить
U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС}	вычислить

Построить зависимость U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС} = f (R_н).

6. Определить зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки в режиме автоматической регулировки выходного напряжения.

Переключатель S1 установить в верхнее положение.

Переключатель «R_Нгрубо» установить в положение «11».

Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

Постепенно увеличивать R_н. Для этого регулятор «R_Нгрубо» переключать от положения «11» до положения «Х.Х.».

Заполнить таблицу 4.5.

Таблица 4.5

Измеряемая величина	Измерительный прибор	Положение переключателя «R_Нгрубо»
			ХХ
U_ВЫХ, В	PV2
I_ВЫХ, мА	РА2
R_н=U_ВЫХ/ I_ВЫХ	вычислить
U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС}	вычислить

Построить зависимость U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС} = f (R_н) в тех же координатных осях, что и в п. 5.

Сравнить полученные результаты. Сделать выводы.

7. Изучить свойства высокоомного выхода ППН.

7.1. Вход блока нагрузок (гнезда 4 – 5 отключить от КТ11 и подключить к КТ12).

Переключатель «R_Нгрубо» установить в положение «Х.Х.».

Переключатель S1 установить в нижнее положение.

Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

Переменным резистором «РЕГ.ВЫХ.» изменять длительность управляющих импульсов, наблюдаемых в КТ3. Наблюдать изменение напряжения на выходе ППН в КТ12. Записать минимальное и максимальное напряжения на выходе ППН.

Установить максимальное напряжение на выходе ППН.

Постепенно уменьшать R_нс помощью переключателя «R_Нгрубо» и регулятора «R_Нточно». Получить зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки в режиме ручной регулировки выходного напряжения.

Заполнить таблицу 4.6.

Таблица 4.6

Измеряемая величина	Измерительный прибор	Положение переключателя «R_Нгрубо»
ХХ
U_ВЫХ, В	PV2
I_ВЫХ, мА	РА2
R_н=U_ВЫХ/ I_ВЫХ	вычислить
U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС}	вычислить

Построить зависимость U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС} = f (R_н).

Сравнить с результатами, полученными в п. 5. Сделать выводы.

7.2. Переключатель «R_Нгрубо» установить в положение «Х.Х.».

Переключатель S1 установить в верхнее положение.

Постепенно уменьшать R_нс помощью переключателя «R_Нгрубо» и регулятора «R_Нточно». Получить зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки в режиме автоматической регулировки выходного напряжения.

Заполнить таблицу 4.7.

Таблица 4.7

Измеряемая величина	Измерительный прибор	Положение переключателя «R_Нгрубо»
ХХ
U_ВЫХ, В	PV2
I_ВЫХ, мА	РА2
R_н=U_ВЫХ/ I_ВЫХ	вычислить
U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС}	вычислить

Построить зависимость U_ВЫХ/U_{ВЫХ МАКС} = f (R_н) в тех же координатных осях, что и в п. 7.1. Сделать выводы по результатам эксперимента.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4