1,2– лаборатория ишлари. Тўғрилагичлар ва текисловчи фильтрлар

Топшириқлар
1. Юқорида келтирилган ҳар бир схема учун пульсация коэффициентининг фильтрловчи сиғимга ва юклама қаршилигига боғлиқлигини аниқланг
2. Моделлаштириш йўли билан пульсация коэффициенти учун келтирилган тахминий формулаларнинг тўғрилигини текшириб кўринг.
3. Моделлаштириш асосида тўғрилагичларда ишлатиладиган транзисторли ва Г- шаклдаги фильтрларнинг эффективлигини текшириб кўринг. Ҳар бир схема учун ҳисобот тайёрланг.


3– лаборатория иши. Стабилизаторлар тўғрисида умумий маълумотлар. Параметрик стабилизаторлар
Бирор-бир электр катталикнинг ўртача қиймати стабилизацияси қўшимча занжир орқали амалга оширилади, бу занжир ўтказиш коэффициенти доимий ташкил этувчиси бу электр катталикнинг ўрнатилган қийматидан ташқарига чиқса, шу ўзгаришни бутунлай йўқотиш ёки кескин камайтириш сари интилади. Шу функцияни бажарувчи занжирга стабилизатор дейилади. Мавжуд стабилизаторлар икки классга бўлинади: параметрик ва компенсацион.
Параметрик стабилизатор чиқиш кучланишининг стабилизациясини ўзининг ночизиқли яримўтказгич элементи ҳисобига амалга оширади.
Компенсацион стабилизатор автоматик бошқарилувчи ёпиқ тизим бўлиб, унинг таркибидаги электр катталик занжирига уланган занжир ўтказиш коэффициенти кириш сигнали ва маълум бир эталон сигнал фарқига қараб ўзгаради. Бундай қурилмалар тескари манфий алоқа занжири мавжуд вурилмаларга мисол бўла олади.
Стабилизация қилинаётган электр катталикнинг турига қараб кучланиш, ток ёки қувват стабилизаторлари мавжуд.
Стабилизатор ўтказиш коэффициентининг ўзгариши юкламадаги электр катталикнинг ўзгариши вақтида схемага бир ёки бир нечта ўтказиш коэффициенти ўзгариб турадиган элементлар киргизиш билан амсалга оширилади.
Бошқариш усулларига қараб стабилизаторлар ўзлуксиз ва ключли стабилизаторларга бўлинади. Узлуксиз стабилизаторларда биполяр ёки майдон транзисторининг актив режимидан фойдаланилади, импульсли ёки релели стабилизаторларда эса чримўтказгич элементларнинг ключ режимларидан фойдаланилади.
Стабилизаторларнинг асосий параметри бўлиб стабилизация коэффициенти ҳисобланади, у чиқиш электр катталигининг ўртача қиймати стабиллигини аниқлайди:
K_стU=(ΔUкир /Uкир ном)/( ΔUчиқ /Uчиқ ном).
Стабилизация қилинаётган электр катталикнинг турига қараб кучланиш бўйича стабилизация коэффициенти К_стU , ток бўйича стабилизация коэффициенти К_{ст I} ёки қувват бўйича стабилизация К_{ст P} коэффициентларига бўлинади.
Кучланишнинг параметрик стабилизаторида (R2, VD1) занжирда кучланишнинг таянч манбаи ишлатилган (9- расм).
Таянч манбаининг чиқиш кучланиши VD1 стабилитрондаги кучланиш тушиши ҳисобланади.
Кучланишнинг параметрик стабилизаторлари (КПС) кам қувватли иккиламчи энергия манбаларида ( чиқиш токи 15…20 мА гача ), ҳамдакомпенсацион стабилизаторлар ва контроль- ўлчов асбобларида таянч кучланиши манбалари сифатида қўлланилади. Ўзгармас кучланишни стабилизация қилиш учун ночизиқ вольт-ампер характеристикали элементлар ишлатилади, уларда кучланиш улардан оқиб ўтвчи токка деярли боғлиқ бўлмайди. Бундай элементлар сифатида ярим ўтказгичли стабилитронлар ( Зенер диодлари) ва стабисторлар қўлланилади.
Бир каскадли ПКС асосий схемаси 11 - расмда келтирилган.. Ui кириш кучланиши ўзгарганда VD стабилитрондан оқиб ўтувчи ток Is ҳам ўзгаради, бу эса стабилитрондаги кучланишнингнинг жуда кам ўзгаришига олиб келади, ва ниҳоят юкламада ҳам кучланиш деярли ўзгармай қолади. Яъни стабилизация эффекти яққол кўриниб турибди. Uo кчланишнинг ўзгариши чегараловчи қаршилик R ₀ даги кучланиш тушишига - DUi га ва стабилитрон ички қаршилиги Rs=dUs/dIs га боғлиқ бўлади.. Стабилизация коэффициенти қуйидаги тахминий формула билан аниқланади: Kcт=(Uo/Ui)(Ro/Rs). Стабилизатор ички қаршилиги асосан стабилитрон дифференциал қаршилигига боғлиқ бўлиб, ўзининг максимал қийматига 6,8 В стабилизация кучланишига эга бўлади.
11 -расм. Термокомпенсациясиз (а) ва термокомпенсацияли (б) параметрик кучланиш стабилизаторлари.
Стабилизатор температура коэффициенти Ктн температура ўзгарганда ПКС нинг чиқиш кучланишининг ўзгаришини кўрсатади. Тажриба шуни кўрсатадики, бу температурага боғлиқлик стабилизация кучланиши Us>5,5 ҳоллар учун кучли боғлиқлик бўлади. Температура компенсацияси бу ҳолатлар учун Us>5,5 да стабилитронга кетма- кет уланган диодлар (VD2 ва VD3) ёрдамида амалга оширилади. Бироқ бу пайтларда ПКСички қаршилиги термокомпенсацияловчи диодлар дифференциал қаршиликлари ҳисобига ошиб кетади. Бундан ташқари, термокомпенсацияли ПКС Us нинг юқори қийматлари ва стабилизация коэффициентининг кичик қийматлари билан характерланади.
11,б- расмда берилган ПКС нинг стабилизация коэффициенти Kcт=(UoRo)/Ui(Rs+Rs') га тенг, бу ерда Rs'— VD2, VD3 термокомпенсацияловчи диодларнинг натижавий динамик қаршиликларидир.
Агар чиқиш кучланишининг юқори стабиллиги талаби қўйилса, стабилизаторларнинг икки каскадли ёки кўприк схемалари қўлланилади, бу схемалар 12 - расмда келтирилган. 12 – расмда келтирилган ПКС схемаси учн стабилизация коэффициенти
га тенгдир, бу ерда Rs, Rs' — VD1,VD2 стабилитронлар динамик қаршиликларидир.
12- расмдаги схемада Ro и VD1ларда ижро этилган дастлабки стабилизация натижавий чиқиш кучланишининг стабилизация даражасини анча юқори қилиб беради..

12– расм . Икки каскадли параметрик стабилизатор
Кўприк схемаларида стабилизация коэффициентини оширишкириш кучланиши ўзгарган пайтида R2 қаршиликдаги компенсацияловчи кучланиш ёки VD1 стабилитрондаги кучланиш ҳисобига амалга оширилади.. Стабилизация коэффициентининг Rn=const бўлгандаги ифодаси 13 – расмдаги схема учун қуйидагича бўлади:


( а) (б)
13 - расм. Параметрик стабилизаторлар кўприк схемалари: а) битта стабилитрон билан; б) иккита стабилитрон билан.
13, б- расмдаги кучланишнинг параметрик стабилизатори учун

бу ерда Rs, Rs' —VD1 и VD2 стабилитронлар дифференциал қаршилтклари . Параметрик стабилизаторлар кўприк схемаларида стабилизация коэффициенти назарий жиҳатдан чексиз катта бўлиши мумкин, агар қавс ичидаги ифодаларнинг қийматини нолга тенг деб олсак. 13,а- расмдаги схеманинг ички қаршилиги Ri=Rs+R2, 13,б- расмдаги схема учун Ri=Rs+Rs'.

Чиқиш кучланишининг ўзгариш катталиги параметрик стабилизаторлар кўприк схемаларида стабилитронлар температура коэффициентларига боғлиқ бўлади, 13-а расмдаги схема учун эса бундан ташқари R1 ва R2 қаршиликлар температура коэффициентларига ҳам боғлиқ бўлади. 13, б- расмдаги схеманинг хусусияти шундаки, бир- биридан температура коэффициентлари кам фарқ қиладиган стабилитронлар ишлатилганида жуда ичик чиқиш кучланишлари қийматларини олиш имконияти бор.
Шуни таъкидлаш лозимки, 12 ва 13 – расмлардаги схемаларда кучланишнинг параметрик стабилизаторлари чиқиш кучланишлариининг нисбатан юқори қийматлари фойдали иш коэффициентининг сезиларли камайиши ҳисобила амалга ошади, 11-расмдаги схемага нисбатан.
Стабилитрондаги пульсацияларни унинг бошқа характеристикаларини ёмонлаштирмасдан камайтиришнинг яна битта йўли – бу R_огр қаршилик ўрнига майдон ёки биполяр транзисторда йиғилган ток стабилизаторини қўллашдир., чунки ток генераторининг r_диф.GI қиймати каттадир
1
4– расм. Параметрик стабилизаторларда юклама токларини ошириш усуллари.
Топшириқлар.

1. 
   11 –расмда келтирилган термокомпенсациясиз ва термокомпенсацияли параметрик кучланиш стабилизаторлари схемаларини виртуал дастурларда ўрганинг.
   
2. 
   12– расмда келтирилган икки каскадли параметрик стабилизатор схемасини компьютерда моделлаштиринг. Биринчи ва иккинчи каскадларда осциллограф ва вольтметрлар ёрдамида пульсациялар катталикларини солиштиринг.
   
3. 
   13 – расмда келтирилган параметрик стабилизаторлар кўприк схемаларини компьютерда моделлаштиринг ва стабилизация эффектини кузатинг. Осциллограммаларни компьютер хотирасига киритинг.
   
4. 
   14– расмда келтирилган параметрик стабилизаторларда юклама токларини ошириш усуллари асосида йиғилган чап томондаги схемани дастурда йиғинг. Осциллограф ва вольтметрлар ёрдамида стабилизация эффектини кузатинг. Осциллограммаларни компьютер хотирасига киритинг.
   

Компенсацион стабилизаторлар манфий тескари алоқали схема ёрдамида бажарилади ва улар ёпиқ автоматик ростлаш системасига мансубдирлар.
Энг содда транзисторли компенсацион стабилизатор (15– расм) асосан икки қисмдан иборат: таняч (эталон) У_таянч (У_эт) кучланиш хосил қиладиган Р_б ва В₁ асосида тузилган параметрик стабилизатор, ва Т₁ ростловчи транзистордан иборат. Т₁ транзистор бир вақтни узида кучайтиргич вазифасини ҳам бажаради.
Ўлчаш ёки таққослагич элементлари сифатида эмиттер - базадаги п-н ўтиш, р_д юклама қаршилиги ва В₁ стабилитронлар ишлатилади.
Дестабилизация факторлари бўлмаганида, схема нормал ишлаганида ростловчи транзистор Т₁ ни ишлаш режими шундай бўлиши керакки, у силжиш эмиттер-база У_эб кучланиш таъсирида тўлиқ очиқ холда бўлиши керак эмас. Одатда У_эб 0,3 В бўлади.
Шу холда У_чиқ У_эт= У_таянч

- Т1
Рб

Уэб ид
ист +иб Иб Учиқ
рд

icт

Уэт =Утаян В1

+

15– расм . Энг содда компенсацион стабилизатор схемаси
Агар бирор сабаб туфайли (дестабилизация сабабли) У_чиқ қиймати ўзгарса уз-узидан У_эб қиймати ўзгаради, бу эса Т₁ нинг холатини (яъни унинг қаршилигини) шундай ўзгартирадики, натижада У_чиқ дастлабки қийматига қайтади (олдинги қийматга қайтади).
Компенсацион стабилизаторнинг структура схемаси 16- расмда келтирилган.

16- расм. Компенсацион стабилизаторнинг структура схемаси
Компенсацион стабилизаторнинг ишлаш принципи манфий тескари алоқа занжирини ишлатишга асосланган. Бу принципни амалгаошириш учун қурилма ўзгартигич ( ижро) элементи (РЭ)дан ташқари ўлчаш элементи (ИЭ) ва эталон кучланиш манбаи (Uэт) ни ҳам ўз ичига олиши керак.
Ўлчов элементи чиқиш кучланиши стабилизация қилинаётган параметрга пропорционал бўлиб, эталон кучланишга солиштирилгандан кейин олинган хатолик сигнали: U_хат=U_эт – U_иэ ижро элементи ўзгартириш коэффициентини бошқаради.
U_хат нинг ошиши чиқиш параметрининг камайишидан пайдо бўлади, бу эса ўз навбатида ижро элементининг узатиш коэффициентини оширади, бу эса чиқиш кучланишини аввалги ҳолатига қайтаради. Ва тескариси, чиқиш кучланишининг ошиши хатолик сигналининг камайишига, ижро элементи узатиш коэффициентининг камайишига олиб келади.
Агар ўлчов элементи чиқиш кучланиши қурилма чиқиш кучланишига пропорционал бўлса, кучланиш стабилизацияси режими амалга оширилади ( худди шу тартибда ток ва қувват стабилизаторларини олишимиз мумкин).
Бошқарувчи элементнинг уланишига қараб компенсацион стабилизаторлар икки турга бўлинади: кетма–кет ва параллел компенсацион стабилизаторлар. 17– расмда кўп ишлатиладиган кетма–кет компенсацион стабилизаторнинг схемаси келтирилган. Стабилизатор бошқарувчи элемент (транзисторлар VT1, VT2, VT3), ўзгармас ток кучайтиргичи (VTO, R1), таянч кучланиш манбаи (VD, R2), кучланиш бўлгич R3-R5, резисторлар R6, R7 (улар VT1, VT2транзисторларнинг ўзгармас ток бўйича режимини аниқлайди) ва конденсатор С1 лардан иборат. Стабилизаторда чиқиш кучланишини ўзгартириш учун бўлгич таркибига потенциометр R4 қўшилган.

17– расм. Компенсацион стабилизатор схемаси.
Компенсацион стабилизаторларни операцион кучайтиргичлар (ОК) асосида ҳам йиғиш мумкин. Бундай схемалардан бири 18– расмда келтирилган.

18– расм. ОК асосида йиғилган компенсацион стабилизатор .
Контрол топшириқлар.

1. 
   15- расмда келтирилган схемани компьютерда моделлаштиринг. Осциллограф ва вольтметрлар ёрдамида стабилизация эффектини кузатинг. Осциллограммаларни компьютер хотирасига киритинг.
   
2. 
   17- расмда келтирилган схемани компьютерда моделлаштиринг. Осциллограф ва вольтметрлар ёрдамида стабилизация эффектини кузатинг. Осциллограммаларни компьютер хотирасига киритинг.
   
3. 
   18- расмда келтирилган схемани компьютерда моделлаштиринг. Осциллограф ва вольтметрлар ёрдамида стабилизация эффектини кузатинг. Осциллограммаларни компьютер хотирасига киритинг.