Resultaten voor hoofdstuk 4: Zener Regulator

Transcriptie

1 esultaten voor hoofdstuk 4: Zener egulator 1. Meten van de weerstanden Weerstand Normale Gemeten waarde waarde Ω 220,8 Ω 2 1 kω 0,996 kω L 2,2 kω 2,211 kω 2. De Zener karakteristieke curve. Door circuit 4-3 op te stellen uit het werkboek komt men tot de volgende curve, welke de karakteristiek van de Zener Diode aangeeft: 3. Zener regulator met variabele bronspanning We gaan uit van de volgende opstelling: 1/6

2 3.1. esultaten V S V OUT I L (over 2) V 1 I S I Z 2 V 1,829 V 0,831 ma 171 mv 8,314 ma 7,483 ma 4 V 3,652 V 1,66 ma 348 mv 16,6 ma 14,94 ma 6 V 5,46 V 2,482 ma 540 mv 24,818 ma 22,336 ma 8 V 6,305 V 2,866 ma 1,695 mv ma -2,389 ma 10 V 6,305 V 2,866 ma 3,695 mv ma -2,389 ma Merk op dat de spanningen die gemeten worden op het echte circuit verschillen van de spanningen die in de voorbereiding werden gemeten in MultiSim Bijhorende Berekeningen berekeningen voor I L V We gebruiken de wet van Ohm om de stroomsterkte te berekenen: I = Waarbij V de spanning voor de weerstand is (V OUT ) en de weerstand L. 1,829V 3,652V = 0,831mA = 1,66mA 5.46V = 2.482mA 6.305V = 2,866mA Voor de laatste meting veranderd de gemeten spanning niet, dus der berekening blijft ook hier dezelfde. 2/6

3 Berekeningen voor V 1 De wet van Kirchhoff verteld ons dat de som van de spanningsvallen over het circuit dezelfde moet zijn als de spanning van de bron. Hieruit leiden we af dat het verschil tussen de bronspanning en V OUT de spanningsval is over de weerstand. 2 V 1,829V = 171mV 4 V 3,652V = 348mV 6 V 5,46V = 540mV 8 V 6,305V = 1, 695V 10 V 6,305V = 3, 695mV Berekeningen voor I S Ook hier kunnen we de Wet van Ohm toepassen in de vorm van V OUT is en de weerstand 1 (220 Ω). 1,829V = 8,314mA 3,652V = 16,6mA 5,46V = 24,818mA V I = waarbij de spanning In de volgende berekeningen bevinden we ons op de kniespanning van de zenerdiode en moeten we dus 6,2 Volt aftrekken van het uitgaande voltage. 6,305V 6,2V = 0.477mA Omdat de meting voor 10 Volt dezelfde was als die voor 8 Volt zal de uitkomst ook dezelfde blijven Berekeningen voor I Z Hier gaan we opnieuw de wet van Kirchhoff gebruiken. I S I L = I Z 8,314mA 0.831mA = 7, 483mA 16,6mA 1,66mA = 14, 94mA 24,818mA 2,482mA = 22, 336mA 0,477mA 2,866mA = 2, 389mA De laatste berekening telt voor beide laatste waarden omdat deze beiden op de kniespanning zitten. 3/6

4 4. Zener regulator met vastbronspanning, met potentiometer We gaan uit van de volgende opstelling: De bronspanning wordt hier vastgezet op 12 V en de laatste weerstand in het circuit wordt vervangen door een poteniometer esultaten Merk op dat de opstelling in het labo is verricht met combinaties van weerstanden om tot de juist weerstandsterkte te komen. De reden hiervoor was, dat een potentiometer niet exact af te stellen is. V OUT I L V I S I Z 1 kω 6,371 V 6,371 ma 5,629 V 28,959 ma 22,588 ma 750Ω 6,363 V 8,484 ma 5,637 V 28,923 ma 20,439 ma 500Ω 5,078 V 10,156 ma 6,922 V 23,082 ma 12,926 ma 250Ω 5,066 V 20,264 ma 6,934 V 23,027 ma 2,763 ma 100Ω 3,752 V 37,52 ma 8,248 V 17,055 ma -20,465 ma Berekeningen voor I L Om de stroomsterkte te vinden, passen we de Wet van Ohm toe: V I = 6,371V 1000Ω 6,363V 750Ω 5,078V 500Ω 5,066V 250Ω 3,752V 100Ω = 6,371mA = 8,484mA = 10,264mA = 20,264mA = 37,52mA 4/6

5 Berekeningen voor V Om de stroomval over de weerstand te bereken gaan we opnieuw de wet van Kirchhoff toepassen. 12 V 6,371V = 5, 629V 12 V 6,363V = 5, 637V 12 V 5,078V = 6, 922V 12 V 5,066V = 6, 934V 12 V 3,752V = 8, 248V Berekeningen voor I S 6,371V 6,363V 5,078V 6,066V 3,732V = 28,959mA = 28,923mA = 23,082mA = 23,027mA = 17,055mA Berekeningen voor I Z 28,959mA 6,371mA = 22,588mA 28,923mA 8,484mA = 20,439mA 23,082mA 10,156mA = 12,926mA 23,027mA 20,264mA = 2,763mA 17,055mA 37,52mA = 20,465mA 5/6

6 5. Extra vragen Bekijk de karakteristieke curve voor de Zener diode. Welk deel van de grafiek is in het open deel van de diode en welk deel in het gesloten deel. Bereken de ac-weerstand van de diode voor de bronverandering van 8 naar 10 Volt. AC = V I Z Z De lijnregulatie van een Zener is normaal gezien uitgedrukt als een percentage en wordt gegeven door de volgende vergelijking: VOUT lijnregula tie = 100% VIN Bereken de 2 laatste rijen uit de resultatentabel van de Zener met variabele bronspanning. De loadregulatie wordt gegeven door de volgende vergelijking: VNL VFL loadregula tie = 100% VFL Bereken de loadregulatie voor de laatste opstelling Stel dat de potentiometer in de laatste opstelling op de maximum weerstand staat. Voorspel de resultaten voor de volgende fouten op het circuit. Fout V OUT Zener diode is open Bronspanning is +15 V Zener staat omgekeerd 1 is De laatste weerstand is open 6/6