Струму та можливістю регулювати вихідну напругу
В цій схемі в якості РЕ використовується транзистор VT1, а в якості підсилювач постійного струму – VT2. Потенціал емітера VT2 фіксується ДОН зібраний на R2, VD1 на рівні UСТ, а потенціал бази через подільник R3 – R5 пов'язаний із вихідною напругою коефіцієнтом ділення подільника kПОД. Для кремнієвого транзистора ΔU = 0,6 В. В разі коли вихідна напруга збільшується або зменшується, відповідно збільшується або зменшується ΔU, що призводить до збільшення чи зменшення струму колектора транзистора VT2, що в свою чергу змінює потенціал бази VT1 таким чином, щоб мінімізувати відхилення вихідної напруги.
Змінюючи положення регулятора резистора R4, можна регулювати вихідну напругу:
UСТ = φЕ; UБЕ = ΔU = 0,6 В; φБ = UВИХ × kПОД,
тоді: UВИХ = (UСТ + ΔU)/ kПОД.
Таким чином змінюючи kПОД можна змінювати вихідну напругу стабілізатора.
Коефіцієнт стабілізації такого КСН може перевищувати 1000.
В сучасній радіоелектронній апаратурі широко застосовуються інтегральні стабілізатори напруги (ІСН) потужністю до 100 Вт. Окрім високоякісної стабілізації напруги ІМС стабілізаторів в своєму складі мають додаткові сервісні вузли, які забезпечують захист ІМС від короткого замикання напруги, від перегріву кристала, схеми запуску ІМС та ін. Випускаються ІМС стабілізаторів як з фіксованим так із регульованим значенням вихідної напруги за допомогою зовнішнього подільника. Інтегральні стабілізатори по всім основним параметрам перевищують аналоги на дискретних елементах для струмів навантаження в діапазоні від десятків міліампер до десятків ампер.
Структурна схема та типономінал ІМС стабілізаторів серії LM7800 наведені на рис. 5.
Основні схемні застосування ІМС стабілізаторів серії LM7800 наведені на рис. 6.
Рис. 5.Структурна схема та типономінал ІМС стабілізаторів серії LM7800.
| | |
| Стабілізатор з фіксованою вихідною напругою | Стабілізатор струму навантаження |
| |
| Стабілізатор із вихідною напругою більшою ніж напруга стабілізатора. |
| |
| Стабілізатор із зовнішнім транзистором для збільшення струму стабілізації та захистом від короткого замикання в навантаженні |
| Рис. 6. Застосування ІМС стабілізаторів серії LM7800. |
ХІД РОБОТИ
1.7. Зберіть схему для дослідження ІМС стабілізатора із регульованою вихідною напругою.
1.2. Виміряйте напругу на вході ІМС стабілізатора між клемами XS1, XS4. Перемкніть щуп тестера в гніздо клеми XS2 та виміряйтенапругу на виході стабілізатора. Змінюючи значення опору резистора R2 фіксуйте значення вхідної та вихідної напруги ІМС від мінімальної до максимальної. Отримані дані занесіть до таблиці 1.
Таблиця 1
| R2 | ||||||||||
| UXS1 | ||||||||||
| UXS2 |
2.1. Замкніть тумблер SB2 макету та зберіть схему для дослідження ІМС стабілізатора з фіксованою вихідною напругою.
2.2. Встановіть перемикач навантаження в положення R3 та змінюючи Uж від мінімального до максимального значення зміміть залежність Uвих = f(Uж ). Uвих контролюйте в гнізді клеми XS2, а Uж в гнізді клеми XS3. Дані занесіть до таблиці 2.
Таблиця 2
| Uж | ||||||||||
| Uвих |
2.3. Встановіть Uж= 10 В та виміряйте вихідну напругу стабілізатора Uвих при різному значенні навантаження ІМС - R3, R4, R5, R6, R7. Дані занесіть у таблицю 3.
Таблиця 3
| Rн | R3 | R4 | R5 | R6 | R7 |
| Uвих | |||||
| ІН | |||||
| Uж |
2.4. За формулою ІН = Uвих / Rн розрахуйте та внесіть до таблиці 3 значення струму навантаження ІМС, для кожного значення Rн.
3.1. Користуючись даними таблиці 1 побудуйте графік залежності UXS2 = f(R2), використовуючи Майстер діаграм MS EXCEL.
3.2. Користуючись даними таблиці 2 побудуйте графік залежності Uвих = f(Uж), використовуючи Майстер діаграм MS EXCEL.
3.3. Користуючись даними таблиці 3 побудуйте навантажувальну характеристику Uвих = f(ІН), використовуючи Майстер діаграм MS EXCEL.
4. Використовуючи експериментальні графіки залежностей виконайте дії, згідно із завданням до лабораторної роботи.
ЗАВДАННЯ
4.1. Використовуючи експериментальний графік залежності UXS2 = f(R2) (п. 3.1.) визначте мінімальну напругу на виході ІМС стабілізатора.
4.2. Використовуючи експериментальний графік залежності UXS2 = f(R2) (п. 3.1.) визначте мінімальну напругу між входом та виходом ІМС стабілізатора при якій ще можлива стабілізація вихідної напруги.
4.3. Використовуючи експериментальний графік залежності Uвих = f(Uж) (п. 3.2.) визначте мінімальний перепад напруг між входом та виходом ІМС стабілізатора з фіксованою вихідною напругою при якому ІМС переходить в режим стабілізаці.
4.4. Використовуючи експериментальний графік залежності Uвих = f(ІН) (п. 3.3.) визначте на скільки знижується напруга на виході ІМС при зміні навантаження.
4.5. Розрахуйте значення струмів навантаження для кожного значення опорів навантаження (п.2.3).
4.6. Використовуючи навантажувальну характеристику Uвих = f(ІН) (п. 3.3.) визначте вихідний опір ІМС стабілізатора.
4.7. Використовуючи експериментальний графік залежності Uвих = f(Uж) (п. 3.2.) визначте коефіцієнт стабілізації ІМС стабілізатора.
4.8. Наведіть переваги інтегральних стабілізаторів перед дискретними аналогами.
4.9. Назвіть основні параметри стабілізаторів.
4.10. Назвіть основні групи КСН.
4.11. Поясніть принцип дії КСН неперервної дії.
4.12. Поясніть, чому виникає необхідність застосування стабілізаторів.
5. Вимоги до оформлення звіту.
· Звіт необхідно оформити в текстовому редакторі MS WORD.
· Звіт повинен містити:
- титульну сторінку;
- мету роботи;
- схеми дослідів;
- таблиці з даними;
- графіки ВАХ;
- розрахунки параметрів згідно із індивідуальним завданням.
Додаток 1
| Схема електрична принципова лабораторного макету «Дослідження інтегральних стабілізаторів напруги» |
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8
ТЕМА: Дослідження знакосинтезуючих індикаторів.
МЕТА: Дослідити параметри та можливості синтезу знаків семисегментним світлодіодним індикатором.
ОБЛАДНАННЯ:
- лабораторний макет;
- вольтметр (тестер).
КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Індикатори – пристрої для відображення (індикації) факту настання (закінчення) певної події або відображення значення якої-небудь величини. Можуть нести як лише якісну (з мнемонічним інформаційним навантаженням) так і кількісну інформацію (літерно-цифрові індикатори). Використовуються як в одиночному вигляді (індикатори живлення в радіоапаратурі, індикатори на мнемосхемах та ін.), так і згрупованими в інформаційні поля різної складності (індикатори для годинників, цифрові табло калькуляторів та ін.).
Індикатори, засновані на будь-яких принципах роботи, можуть бути класифіковані за видом інформації, що відображається, за видом інформаційного поля і за способом управління рис. 1.
| Знакосинтезуючі індикатори |
| За видом відображаємої інформації |
| За видом інформаційного поля |
| За способом управління |
| Одиничні |
| Шкальні |
| Цифрові |
| Алфавітно-цифрові |
| Мнемонічні |
| Графічні |
| Семисегментні |
| одно-розрядні |
| багато-розрядні |
| Матричні |
| одно-розрядні |
| багато-розрядні |
| Екрани і модулі екранів |
| З вбудованим управлінням |
| Без вбудованого управління |
Рис. 1. Класифікація сучасних індикаторних ПВІ.
Одиничні індикатори складаються з одного елемента відображення і призначені в основному для представлення інформації у вигляді крапки або інших геометричних фігур.
Шкальні індикатори мають елементи відображення у вигляді правильних прямокутників і призначені для відображення інформації у вигляді рівнів або значень величин.
Цифрові індикатори складаються, як правило, з елементів відображення у вигляді сегментів і призначені для відображення цифрової інформації та окремих літер алфавіту.
Алфавітно-цифрові індикатори призначені для відображення інформації у вигляді літер, цифр, різних знаків. Одиничні елементи відображення таких індикаторів згруповані по рядках і стовпцях.
Цифрові і алфавітно-цифрові індикатори бувають одно- і багаторозрядними. Під однорозрядним розуміється індикатор, що має одне знакомісце, тобто інформаційне поле індикатора або його частину, необхідну і достатню для відображення одного знака. Багаторозрядний індикатор має кілька фіксованих знакомісць.
Графічні (матричні) індикатори дозволяють збирати модулі з елементів екрану різного розміру без втрати кроку. Графічні індикатори призначені для відображення будь-якої інформації.
Цифрові, алфавітно-цифрові, матричні і шкальні індикатори можуть бути без управління і з вбудованими схемами управління.
Літерно-цифрові ПВІ.До літерно-цифрових ПВІ можна віднести індикатори з відображенням цифрової, літерно-цифрової та спеціальної інформації. Це найбільш масові види індикаторів. Реалізація таких індикаторів в даний час здійснюється на базі твердотільних елементів люмінесцентного, світлодіодного і рідкокристалічного типів та ін.
Літерно-цифрові ПВІ можна згрупувати в такі групи:
- цифрові індикатори;
- алфавітно-цифрові (універсальні) індикатори;
- індикатори спеціальних символів.
Цифровий індикатор – пристрій для відображення значення будь-якої величини у вигляді послідовності цифр. Суто цифрові індикатори виконуються на основі сегментних полів (як правило, семисегментних полів) за допомогою яких відображаються розряди цифр.
За принципом дії цифрові індикатори можна розділити на такі основні групи:
- механічні індикатори (блінкерні табло) – складаються з набору дисків з нанесеними на них цифрами з механічним приводом (можна зустріти на заправках, в якості цінників у торгових мережах);
- газорозрядні індикатори – використовують тліючий розряд, на сьогодні використовуються рідко;
- світлодіодні індикатори – зазвичай у вигляді семисегментних індикаторів;
- рідкокристалічні індикатори – зазвичай здатні відображати лінійку цифр (з огляду на економічну недоцільність використання одиночних індикаторів), стали особливо популярними через низьке енергоспоживання;
- флуоресцентні індикатори – використовують явище люмінесценції.
Світлодіодні цифрові індикатори. Найпоширеніші серед семисегментних індикаторів і призначені для відображення інформації у вигляді цифр. Окремі сегменти такого індикатора це окремі світлодіоди, які мають спільний електрод – катод або анод. Існують багатосегментні світлодіодні індикатори для відображення літер та цифр (використовуються рідко через складність керуючої схеми та недостатню чіткість зображення). Можуть конструктивно бути виконані у вигляді однорозрядних та багаторозрядних пристроїв. Призначені для відтворення цифрової інформації у різноманітній радіоелектронній апаратурі рис. 2.
| 
|
| а) | б) |
| Рис. 2. Позначення сегментів семисегментного індикатора а), зовнішній вигляд семисегментного дворозрядного світлодіодного індикатора б). |
Рідкокристалічні індикатори. Рідкокристалічні індикатори (РКІ) не використовуються в якості одиночних індикаторів, а лише як багаторозрядні цифрові та алфавітно-цифрові індикатори – дисплеї. РКІ призначені для відображення цифрової інформації мають семисегментну будову інформаційного поля. Екран таких індикаторів є масивом сегментів, якими можна маніпулювати для відображення інформації. Рідкокристалічні індикатори споживають невелику кількість енергії, тому вони знайшли широке застосування пристроях з автономним живленням - годинниках, мобільних телефонах, калькуляторах тощо.
Алфавітно-цифрові індикатори – пристрої призначені для відображення як цифрової так і літерної (символьної) інформації завдяки спеціальній конструкції сегментного поля індикатора. Такі індикатори виконуються на основі багатосегментних полів (відносяться до застарілих пристроїв) та матричних структур за допомогою яких відображаються розряди цифр та літери алфавіту. За принципом дії літерно-цифрові індикатори можна розділити на такі основні групи:
- електромеханічні індикатори (блінкерні табло);
- світлодіодні матричні індикатори;
- люмінесцентні матричні індикатори;
- рідкокристалічні матричні індикатори.
Блінкерне табло – електромеханічний бістабільний матричний індикатор складається з набору дисків із контрасним забарвленням із різних сторін, які розташовані у вигляді матричного масиву з електромеханічним приводом. При подачі струму на електромагніт зв’язаний з конкретним диском, в залежності від полярності, пластинка повертається тим чи іншим боком (піксель окрашується чи зливається з фоном). Після відключення струму диск залишається в тому ж положенні. Використовується як інформаційні табло на вокзалах, стадіонах у громадському транспорті.
Світлодіодні матричні індикатори призначені для відображення інформації у вигляді літер, цифр, різних знаків, або їх комбінації (тексту). Елементи відображення таких індикаторів згруповані по рядках і стовпцях. Матричні індикатори дозволяють збирати модулі в екрани різного розміру без втрати кроку для відображення будь-якої інформації. Робота тиких ПВІ базується на тих самих принципах, що й робота одиночних світлодіодів з всіма перевагами та недоліками.
Рідкокристалічні матричні індикатори – зазвичай здатні відображати лінійку (стрічку) літерно-цифрової інформації, а також прості відеозображення. Принцип дії аналогічний з цифровими РКІ, з тією різницею, що елементарна комірка - піксель має форму кола або прямокутника. Такі ПВІ можуть бути монохромними або кольоровими.
ХІД РОБОТИ
1.1.Зберіть схему вимірювання параметрів семисегментного світлодіодного індикатора.
1.2.Виміряйте та занесіть до таблиці 1 значення Ur, Uж с для кожного сегменту індикатора.
Таблиця 1
| Сегменти | |||||||
| a | b | c | d | e | f | g | |
| Uж | |||||||
| Ur | |||||||
| Іс |
1.3.За формулою Іс = (Uж – Ur)/ R розрахуйте та внесіть до таблиці 1 значення струму для кожного сегменту індикатора.
2.1.Перемикаючи тумблери синтезуйте за допомогою індикатора можливі знаки, занесіть їх ескізи до таблиці 2 та визначте для кожного знаку струм споживання індикатором. При виконанні завдання підтримуйте напругу на індикаторі постійною регулюючи напругу живлення.
Таблиця 2
| Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= |
| …… | |||||||
| Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= | Іінд= |
4. Користуючись експериментальними даними табл. 1, 2 виконайте індивідуальні завдання до лабораторної роботи.
ЗАВДАННЯ
4.1.За даними табл.1 визначте розкид значень струмів сегментів індикатора, поясніть причину виникнення розбіжностей.
4.2.Обчисліть мінімальний та максимальний струм споживання індикатором, вкажіть, чим він визначається.
4.3.Вкажіть, які синтезовані знаки із масиву можливих доцільно використовувати для відображення цифр, які для відображення спеціальних символів.
4.4.Запропонуйте схему заживлення індикатора із спільним анодом, при вихідному сигналу ІМС – лог. 1, із вихідним струмом недостатнім для засвічування сегмента.
4.5.Запропонуйте схему заживлення індикатора із спільним анодом, при вихідному сигналу ІМС – лог. 0, із вихідним струмом недостатнім для засвічування сегмента.
4.6.Запропонуйте схему заживлення індикатора із спільним катодом, при вихідному сигналу ІМС – лог. 1, із вихідним струмом недостатнім для засвічування сегмента.
4.7.Запропонуйте схему заживлення індикатора із спільним катодом, при вихідному сигналу ІМС – лог. 0, із вихідним струмом недостатнім для засвічування сегмента.
4.8.Розшифруйте позначення напівпровідникового семи сегментного індикатора АЛС313А.
4.9.Поясніть який тип індикатора (спільний анод/катод) необхідно використати для засвічування сегмента виходом ІМС із рівнем лог. 0 та вихідним струмом, що перевищує робочий струм сегмента.
4.10. Поясніть який тип індикатора (спільний анод/катод) необхідно використати для засвічування сегмента виходом ІМС із рівнем лог.1 та вихідним струмом, що перевищує робочий струм сегмента.
5. Вимоги до оформлення звіту.
Звіт необхідно оформити в текстовому редакторі MS WORD.
Звіт повинен містити:
- титульну сторінку;
- мету роботи;
- схеми дослідів;
- таблиці з даними;
- розрахунки параметрів згідно із індивідуальним завданням.
ДОДАТОК
В додатку наведена схема електрична принципова лабораторного макету.
Додаток 1
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7
ТЕМА:Досліджетів логічних елементів КМДН та ТТЛ логіки.
МЕТА:Дослідити та виміряти основні параметри ЛЕ КМДН та ТТЛ логіки.
ОБЛАДНАННЯ:
- лабораторний макет;
- вольтметр (тестер).
КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ