WZMACNIACZE SELEKTYWNE LC

Transkrypt

1 Cel wiczenia WZMACNIACZE SELEKTYWNE LC badanie wªasno±ci, parametrów i charakterystyk amplitudowych wzmacniaczy selektywnych LC z pojedynczym, równolegªym obwodem rezonansowym albo z ltrem zªo»onym z dwoch obwodów rezonansowych sprz»onych pojemno±ciowo obserwacja przebiegów w torze przesyªania informacji w postaci sumy sygnaªów zmodulowanych amplitudowo z zastosowaniem wzmacniacza selektywnego i demodulatora amplitudowego 1 Opis techniczny badanego ukªadu - wkªadka DA211A Ukªad badany jest wzmacniaczem selektywnym o parametrach typowych dla wzmacniaczy po±redniej cz stotliwo±ci 465 khz. Zbudowany jest z u»yciem ukªadu scalonego UL 1211 (US 1 na rys. 1) oraz ekranowanych ltrów LC typów 3-23A-3 i 121. Stopie«selektywny tworzy tranzystor T 4 obci»ony obwodami rezonansowymi: L 1 C 10 lub L 2 C 11 i L 3 C 13. Sygnaª doprowadzony do wej±cia ukªadu DA211A dzielony jest 1000-krotnie przez dzielnik R 3 /(R 1 +R 2 +R 3 ). Zabieg taki uªatwia obserwacje i pomiary sygnaªu wej±ciowego ze wzgl du na zwi kszenie jego warto±ci do poziomu setek miliwoltów. Tranzystory T 1, T 2, T 3 stanowi wzmacniacz szerokopasmowy, którego charakterystyka amplitudowa jest korygowana na wej±ciu przez kondensator C 1 tak, aby w pa±mie 100 khz 1 M Hz byªa mo»liwie pªaska. Wzmacniacz ten jest zasilany przez stabilizator T 6, T 7. Stopie«selektywny, b d cy przedmiotem bada«w wiczeniu, zbudowany jest na tranzystorze T 4. Charakterystyki cz stotliwo±ciowe caªego wzmacniacza zale» od obci»enia tranzystora T 4 wybranego przeª cznikiem umieszczonym na pªycie czoªowej wkªadki. Przeª cznik ten jest tak zbudowany,»e klawisze oznaczone A3, r oraz 121 s wspóªzale»ne, co oznacza,»e wci±ni cie jednego z nich zwalnia dwa pozostaªe; natomiast klawisz R jest niezale»ny. Klawiszem R mo»na doª czy równolegle do wybranego ltru rezystor R 20, zmniejszaj c tym samym dobro ltru. Cewka L 1 i kondensator C 10 tworz pojedynczy równolegªy obwód rezonansowy o dobroci rz du stu. Obwód ten, podobnie jak inne obci»enia, nie jest separowany od wyj±cia wkªadki. A wi c pojemno±ci kabli i przyrz dów doª czonych do gniazd outputs 1 po- ª czone s równolegle z badanym obwodem rezonansowym. Aby zachowa staªe warunki pracy obwodów obci»aj cych tranzystor T 4 nale»y zestaw przyrz dów niezb dnych do rejestracji wyników poª czy na stale z wkªadk DA211A i nie zmienia go w trakcie wykonywania pomiarów. Drugim ltrem, który mo»na doª czy jako obci»enie tranzystora T 4 jest dwuobwodowy ltr ze sprz»eniem pojemno±ciowym (C 12 ). Sprz»enie obwodów jest nadkrytyczne. Zamiast ltrów LC, mo»na doª czy do kolektora tranzystora T 4 rezystor R 19 wówczas charakterystyka cz stotliwo±ciowa wzmacniacza jest szerokopasmowa. 1

2 Ukªad zbudowany na tranzystorze T 5 jest demodulatorem amplitudowym. W wiczeniu wykorzystywany jest do demodulacji sygnaªu wydzielonego przez wzmacniacz selektywny. Poª czenie ukªadu detektora ze wzmacniaczem uzyskuje si wª czaj c kondensator o pojemno±ci od 10 nf do 100 nf mi dzy zaciski na pªytce drukowanej. Rysunek 1: Schemat ideowy badanego wzmacniacza DA211A 2 Sprz t niezb dny do wykonania wiczenia DA211A - wkªadka dydaktyczna wzmacniacza selektywnego, SZ generator sinusoidalny, SA generator sygnaªów zmodulowanych, SA wzmacniacz mocy m.cz. generator funkcyjny GFG 3015, oscyloskop dwykanaªowy, podwójna rama z zasilaczami 3 Cz ± projektowa wiczenia 3.1 Obliczy warto± napi cia, którym jest zasilany wzmacniacz T 1, T 2, T 3 ze stabilizatora T 6, T Obliczy warto± indukcyjno±ci L 1 zakªadaj c,»e obwód z L 1 dostrojony jest do cz stotliwo±ci 475kHz przy pojemno±ci obci»aj cej wyj±cie 1 równej 200pF. 2

3 4 Cz ± do±wiadczalna wiczenia 4.1 Obserwacja odpowiedzi wzmacniacza na sygnaª sinusoidalny, prostok tny i trójk tny oraz okre±lenie zakresu pracy aktywnej Korzystajac z generatora funkcyjnego (po dostrojeniu go do cz stotliwo±ci rezonansowej) przeprowad¹ obserwacj odpowiedzi wzmacniacza selektywnego z ltrem A3 na fal sinusoidaln, prostok tn i trójk tn (wyj±cie 1). Oszacuj i zapisz przedziaª amplitud sygnaªu wej±ciowego, dla których wzmacniacz pracuje aktywnie (wzrostowi amplitudy sygnaªu wej±ciowego towarzyszy proporcjonalny wzrost amplitudy sygnaªu wyj±ciowego). Zwró uwag na zawsze sinusoidalny ksztaªt przebiegu wyj±ciowego bez wzgl du na to czy wzmacniacz jest przesterowany, czy pracuje aktywnie. Zmierz ile wynosi skladowa staªa napi cia wyj±ciowego. Takie same obserwacje i pomiary przeprowad¹ dla wzmacniacza selektywnego z ltrem 121(cz stotliwo± sygnaªu wej±ciowego ma by zawarta pomi dzy cz stotliwo- ±ciami, przy których napi cie wyj±ciowe osi ga warto±ci maksymalne). 4.2 Obserwacja charakterystyki amplitudowej wzmacniacza selektywnego. Wykorzystuj c liniowe przemiatanie cz stotliwo±ci generatora funkcyjnego GFG-3015 przeprowad¹ obserwacj charakterystyki amplitudowej wzmacniacza selektywnego. W tym celu ustaw nast puj ce parametry techniczne: przebieg wyj±ciowy: sinus, amplituda wyj±ciowa: 0, 03 V, charakterystyka przemiatania: liniowa, szybko± przemiatania: 100 Hz, cz stotliwo± pocz tkowa 400 khz, cz stotliwo± ko«cowa: 600 khz, symetria sygnalu przemiatania: 50%, Sygnaª wyj±ciowy generatora o powy»ej okre±lonych parametrach podaj na wej±cie wzmacniacza selektywnego, a sygnaª wyj±ciowy wzmacniacza na oscyloskop. Na drugie wej±cie oscyloskopu podaj sygnaª przemiataj cy (dost pny na wyj±ciu MOD generatora) i nim wyzwalaj oscyloskop. Obwiednia sygnaªu wyj±ciowego wzmacniacza jest jego charakterystyk amplitudow w przedziale 400kHz 600kHz. Zaobserwuj i narysuj w sprawozdaniu ksztaªt charakterystyki amplitudowej wzmacniacza bez ltru (wci±ni ty przycisk r), z ltrem A3, z ltrem A3 o dobroci zmniejszonej przez wª czenie rezystora R 20 (przycisk R wci±ni ty), z ltrem 121 z odª czonym rezystorem R 20 Zaobserwuj wpªyw zmiany amplitudy sygnaªu sinusoidalnego generatora na ksztaªt obwiedni sygnalu wyj±ciowego wzmacniacza w przypadku wzmacniacza z ltrem 121 i wyja±nij dlaczego do takiej zmiany dochodzi. 3

4 4.3 Pomiary charakterystyk cz stotliwo±ciowych Nale»y zmierzy amplitudowe charakterystyki cz stotliwo±ciowe k u (f) wzmacniacza z ró»nymi ltrami: a) z pojedynczym obwodem rezonansowym o du»ej dobroci, b) z pojedynczym obwodem rezonansowym o dobroci zmniejszonej przez wª czenie rezystora R 20 klawiszem R, c) z dwoma obwodami rezonansowymi sprz»onymi pojemno±ciowo, z odª czonym rezystorem R 20. Otrzymane charakterystyki nale»y wykre±li w sposób umo»liwiaj cy ªatwe ich porównanie, przy czym skala cz stotliwo±ci powinna by liniowa, natomiast wzmocnienie wyra»one w db. Oblicz wspóªczynniki prostok tno±ci otrzymanych charakterystyk. Okre±l, czy zmiana dobroci ltru jednoobwodowego wpªywa na warto± wspóªczynnika prostok tno±ci jego charakterystyki amplitudowej. Amplitud sygnaªu wej±ciowego z wyj±cia 0, 1V generatora SZ2112 nale»y dobra do±wiadczalnie tak, aby ukªad pracowaª aktywnie (skorzystaj z do±wiadcze«zdobytych podczas realizacji poprzednich punktów). Przeª cznikiem range wybiera si zakres przestrajania generatora: przy przycisku zwolnionym wynosi on od 340 do 590kHz, przy wci±ni tym kHz. 4.4 Obserwacja ksztaªtu sygnaªów zmodulowanych dostarczanych przez wkladk SA2712. Schemat blokowy wkªadki SA2712 przedstawiono na rys. 2. Rysunek 2: Schemat blokowy wkªadki SA2712 Zawiera ona dwa generatory przebiegów zbli»onych do sinusoidalnych, przestrajane niezale»nie potencjometrami w zakresie od 100kHz do 900kHz. Przebiegi te s 4

5 modulowane falami prostok tnymi o cz stotliwo±ciach równych okoªo 150Hz (tor 1) i 1, 5kHz w torze drugim. Napi cia zmodulowane s sumowane we wzmacniaczu wyj±ciowym. Ka»dy z przebiegów mo»e by wyª czony przez zwarcie jego toru do masy. W tym celu nale»y odpowiedni przeª cznik suwakowy na pªycie czoªowej wkªadki ustawi w poªo»eniu dolnym (o). Korzystaj c z mo»liwo±ci regulacyjnych wkªadki SA2712 nale»y spróbowa obejrze na ekranie oscyloskopu i narysowa ka»dy z przebiegów zmodulowanych oddzielnie oraz ich sum. Ustali wspóªczynniki gª boko±ci modulacji oraz wspóªczynniki wypeªnienia fal moduluj cych. Wyja±ni przyczyn trudno±ci w uzyskaniu stabilnego obrazu na ekranie oscyloskopu. 4.5 Badanie dziaªania toru przesylania informacji w postaci sygnaªów zmodulowanych. Schemat poª cze«wkªadek tworz cych badany tor pokazano na rys. 3. Rysunek 3: Schemat poª cze«mi dzy wkªadkami tworz cymi badany tor Oba sygnaªy zmodulowane generowane przez wkªadk SA2712 powinny by wª - czone. Wzmacniacz selektywny DA211A poª czy z demodulatorem amplitudowym (patrz opis wkªadki DA211A). Demodulator pracuje liniowo dla amplitud przebiegu na jego wyj±ciu od 150 do 700mV. Wkªadka SA6112 jest wzmacniaczem mocy maªej cz stotliwo±ci o wzmocnieniu regulowanym pokr tªem volume. W wiczeniu jest ona u»ywana jako sªuchowy detektor sygnaªu zdemodulowanego. Ze wzgl du na konieczno± zachowania ciszy w czasie zaj oraz nie przeszkadzania s siadom, nale»y ustawi minimaln gªo±no± wystarczaj c do przeprowadzenia poni»ej opisanych eksperymentów. Nale»y zaobserwowa na ekranie oscyloskopu oraz zarejestrowa sªuchowo sygnaª skªadaj cy si z dwóch przebiegów zdemodulowanych pochodz cych z dwóch nadajników znajduj cych si we wkªadce SA2712(Oscyloskop wyzwala sygnaªem podanym na kanaª B). Zaobserwowa w sposób jak poprzednio, osobno ka»dy z sygnaªów. Stwierdzi zmiany sygnaªu na wyj±ciu demodulatora przy przestrajaniu nadajnika. Wzmacniacz powinien pracowa z obci»eniem selektywnym ltrem A3. 5

6 Zagadnienia: a) wyja±ni, dlaczego doª czenie demodulatora (T 5, rys. 1) w niewielkim stopniu zmienia warunki obci»enia stopnia selektywnego, b) w jakich warunkach pracy toru rejestrowano na jego wyj±ciu dwa sygnaªy, c) w jaki sposób wydzielono poszczególne sygnaªy, d) wyja±ni zmiany ksztaªtu sygnaªu na wyj±ciu demodulatora przy przestrajaniu nadajnika. 6