Petr Myška Datum úlohy: Ročník: první Datum protokolu:

Transkript

1 Úloha číslo 1 Zapojení integrovaného obvodu MA 785 jako zdroje napětí a zdroje proudu Úvod: ílem úlohy je procvičit techniku měření napětí a proudu v obvodové struktuře, měření vnitřní impedance zdroje, rozdílová metoda měření malých odchylek. Prakticky si ověřit rozdíl v charakteristice napěťového a proudového zdroje. Bloková struktura zpětnovazebního regulačního obvodu. Pokyny pro vypracování: 1.Nakreslete blokové schéma integrovaného stabilizátoru napětí MA785 (bez obvodů tepelné a proudové ochrany) vysvětlující princip jeho funkce. 2.Seznamte se s mezními povolenými hodnotami parametrů obvodu v katalogovém listě součástky a uveďte v protokolu k úloze ty, které jsou podstatné pro realizaci úlohy. 3.Prověřte funkci stabilizátoru napětí v standartním zapojení pro proudy zátěží 5 ma, 1 ma a 5 ma. To je závislost výstupního napětí na velikosti těchto proudů. veďte schéma zapojení a stanovte vnitřní odpor takto realizovaného zdroje napětí. 4.Změřte závislost klidového proudu I(), obvodu (proud obvodem mezi vývody B-, při nezapojeném E) na napájecím napětí (B) a stanovte minimální napětí (B) při kterém pracuje obvod jako zdroj proudu. V protokolu uveďte schéma zapojení, které jste použili. 5.Navrhněte velikost odporu R() v zapojení dle obr.1 tak, aby zapojení pracovalo jako zdroj proudu o velikosti 2 ma. Vysvětlete funkci zapojení a uveďte vztah pro velikost I tekoucího do zátěže R. 6.Prověřte správnost tvrzení, že uvedené zapojeni pracuje jako zdroj proudu měřením. Nakreslete graf závislosti napětí na velikosti odporu R(z). Porovnejte naměřené výsledky s teoreticky ideálním případem proudového zdroje. Obr. 1 Zapojení MA 785 jako zdroj proudu 1

2 Úkol 1: Blokové schéma integrovaného stabilizátoru napětí MA 785 bez obvodů tepelné a proudové ochrany viz obr. 2. B T17 Proudový zdroj Ro Startovací obvod Referenční napětí hyb. zesilovač R2 E R19 Obr. 2: Blokové schéma MA 785. Integrovaný stabilizátor napětí MA 785 se používá pro stabilizaci napětí na 5V, lze jej ale také užít jako stabilizátor proudu. Úkol 2: Katalogové hodnoty integrovaného stabilizátoru napětí MA 785, které jsou podstatné pro řešení úlohy jsou především mezní hodnoty proudů a napětí: Maximální vstupní napětí 35 V Výstupní napětí 4,8 5,2 V Výstupní zkratový proud 75 ma Výstupní odpor 17 mω (při f = 1 khz) Úkol 3: Pro prověření funkce stabilizátoru napětí použijeme standartní zapojení podle obr. 3. Kondenzátor 1 měl hodnotu 1116 nf. 2

3 MA785 B E A V 1 Rz Obr. 3: Zapojení obvodu MA 785 jako zdroje napětí Přibližné hodnoty zatěžovacích odporů pro jednotlivé proudy vypočteme podle ohmova zákona a použijeme rezistory s nejbližšími hodnotami odporu. Při měření jsme s použitými přístroji nezaznamenali žádnou změnu výstupního stabilizovaného napětí a nemohli jsme tedy určit ani vnitřní odpor zdroje napětí. Naměřené hodnoty: R z [Ω] I [ma] [V] 5,7 5,7 5,7 Úkol 4: Zapojíme integrovaný stabilizátor podle obr. 4 a budeme měnit vstupní napětí vst. Kondenzátor 1 je stejný jako v předchozím úkolu tj 1116 nf. MA785 B E 1 = 1116 nf + - vst I A Obr. 4: Zapojení MA 785 jako zdroje proudu Minimální napětí, při kterém zapojení pracuje jako zdroj proudu je takové minimální napětí, při kterém je hodnota proudu I konstantní; v našem zapojení asi 7 V. Graf závislosti klidového proudu I na napájecím napětí viz graf 1. 3

4 Naměřené hodnoty: vst [V] 2 4 6,2 7 9, , ,8 27,8 33,9 I [ma],1,7 5,2 5,4 5,5 5,58 5,62 5,7 5,9 5,98 6,12 6,96 9,1 Úkol 5: Velikost rezistoru R vypočteme podle ohmova zákona z velikosti stabilizovaného napětí mezi svorkami E- a z proudu procházejícího rezistorem R, který vypočteme podle Kirchhoffova zákona jako rozdíl proudů tekoucích rezistorem R z a svorkami B-. MA785 B E I R 1116 nf V I A I Z R Z I I Z E = stab = 5,5 ma = 2mA = 5,7 V R I Z = I - I = I Z stab +I = 5,7 ( ) 2-5,5 1-3 = 35Ù Vlivem přehlédnutí čísel při výpočtu jsme získali velikost odporu 26 Ω a proto jsme použili rezistor o odporu 261 Ω. Svou chybu jsme zjistili při dalším měření, kdy nám zapojení pracovalo jako zdroj proudu o velikosti 25 ma místo 2 ma. Že zapojení pracuje jako zdroj proudu to neovlivní, pouze stabilizuje na jinou hodnotu proudu. Úkol 6: Použijeme zapojení podle obr. 1 s hodnotou rezistoru podle úkolu 5 to znamená 261 Ω a měříme ampérmetrem proud rezistorem R Z a voltmetrem napětí na rezistoru R Z. 4

5 Naměřené hodnoty: RZ [Ω] I [ma] ,95 24,5 22,25 2,25 18,5 13,5 [V],25 2,5 5 7,5 1 12,5 14,97 17,15 17,8 18,225 18,5 2,25 Z tabulky je patrné, že toto zapojení pracuje jako zdroj proudu pro odpory R Z = 6 Ω. Pro tyto odpory se velmi blíží ideálnímu zdroji proudu. Závěr: 1) Schéma viz úkol 1 - obr. 2. 2) Hodnoty viz úkol 2. 3) Zapojení dle obr. 3 pracovalo jako stabilizátor napětí na 5,7 V. Vnitřní odpor nebylo možné s použitými měřícími prostředky změřit. 4) Závislost klidového proudu I na napájecím napětí B viz úkol 4. Minimální napětí je asi 7 V. Graf závislosti klidového proudu I na napájecím napětí viz graf 1. 5) Velikost odporu R =35 Ω. Proud tekoucí do zátěže: I Z =I +I. 6) Zapojení pracuje jako zdroj proudu pro odpory R Z = 6 Ω. Měření viz úkol 6. Graf závislosti napětí na velikosti odporu R Z viz graf 2. 5

6 1 Graf 1: Závislost proudu I na napětí B I [ma] B [V] Graf 2: Závislost napě tí na odporu R Z [V] R Z [Ω ] 6