LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ MOCY

Transkrypt

1 ZESPÓŁ LABORATORIÓW TELEMATYKI TRANSPORTU ZAKŁAD TELEKOMUNIKACJI W TRANSPORCIE WYDZIAŁ TRANSPORTU POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ LABORATORIUM ELEKTRONIKI INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 9 WZMACNIACZ MOCY DO UŻYTKU WEWNĘTRZNEGO WARSZAWA 2016

2 A. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, właściwościami podstawowego wzmacniacza mocy klasy AB, jego charakterystykami i parametrami. B. Program ćwiczenia 1. Wykreślenie charakterystyki dynamicznej wzmacniacza = f(u we ) przy f = 1 khz 2. Wykreślenie charakterystyki częstotliwościowej (pasmo przenoszenia) = f(f) przy U we = const. 3. Pomiar zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h[%] = f( ) 4. Określenie wzmocnienia napięciowego k u 5. Określenie sprawności wzmacniacza w funkcji mocy wydzielanej na obciążeniu = f( ) dla f = 1 khz C. Część pomiarowa Przedmiotem badań jest układ wzmacniacza mocy klasy AB. U CC R1 10k R3 10k T 2 BC 140 T 1 D1 1N4007 2N3055 D2 1N4007 D3 D4 1N4007 1N4007 BC 560 BDX18 C2 100mF 1mF T 5 T 3 C1 BC 550 T 4 R 0 U we R2 1k R4 2,2k Rys.1. Schemat ideowy badanego wzmacniacza 2

3 1. Charakterystyki dynamiczne wzmacniacza = f(u we ) przy f = 1 khz U Z GENERATOR we UCC wy T3 we Y RL OSCYLOSKOP V U we V Rys. 2. Układ do zdejmowania charakterystyki dynamicznej = f(u we ), oraz częstotliwościowej = f(f) Ustawić częstotliwość generatora na f = 1000 Hz, zmieniając wartość napięcia wyjściowego generatora od zera do takiej wartości, gdy na obciążeniu R 0 = 10 i 4,7 przebieg napięcia wyjściowego obserwowany na oscyloskopie zaczyna być zniekształcony. Przy zmianach napięcia wejściowego U we należy pamiętać, że f=1khz=const. Wyniki zanotować w tabeli. Tab.1 Charakterystyka dynamiczna wzmacniacza = f(u we ) przy f =1000 Hz = const./ R 0 = 10 U we 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1 k U Charakterystyka dynamiczna wzmacniacza = f(u we ) przy f =1000 Hz = const. / R 0 = 4,7 U we 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 1 k U Tab.1a Wykreślić charakterystyki = f(u we ) na wspólnym wykresie dla dwóch wartości R 0 3

4 2. Określenie wzmocnienia napięciowego k u = f(u we ) Określić wzmocnienie napięciowe wzmacniacza k u przy f = 1 khz = const. korzystając z charakterystyk dynamicznych wzmacniacza (p-t 1, Tab. 1a i b). Uwy k u = Uwe Wykreślić charakterystyki k u = f(u we ) na wspólnym wykresie dla dwóch wartości R 0 3. Charakterystyki częstotliwościowe (pasmo przenoszenia) Uwy = f(f) przy Uwe = const. Układ do zdjęcia tej charakterystyki przedstawiono na rys 2. Napięcie generatora ustawić na wartość U we = 500 mv, przy częstotliwości f = 1 khz. Sprawdzić przy pomocy oscyloskopu przebieg sygnału na wyjściu wzmacniacza i jeśli jest niezniekształcony przystąpić do pomiarów. Zmieniając częstotliwość generatora w granicach (jak w Tab. 2 i 2a) przy U we = 500 mv = const, odczytywać wskazania woltomierza włączonego na wyjście wzmacniacza jednocześnie obserwując przebieg oscyloskopowy na wyjściu wzmacniacza. Wyniki pomiarów zanotować w tabeli. Tab.2 Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza = f(f) przy U we =500 mv = const./ R 0 = 10Ω f [Hz] f [khz] Tab.2a Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza = f(f) przy U we =500 mv = const./ R 0 = 4,7Ω f [Hz] f [khz] Wykreślić charakterystyki = f(f) przy U we = const. (skala logarytmiczna) 4

5 UWAGA: Kontrolować przebieg oscyloskopowy napięcia wyjściowego. Przebieg ma być niezniekształcony. Na wspólnym wykresie narysować charakterystyki częstotliwościowe wzmacniacza dla obydwu wartości R 0. Określić na nich pasmo przenoszenia f = f g - f d. Gdzie: f d - dolna częstotliwość graniczna f g - górna częstotliwość graniczna Napięcie wyjściowe należy przeliczyć na db i określić 3dB częstotliwości graniczne. 4. Pomiar zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h[%] = f( ) U Z OSCYLOSKOP GENERATOR U CC we wy MIERNIK ZNIEKSZTAŁCEŃ NIELINIOWYCH T 3 R L h [%] V U V we U wy Rys.3. Układ do zdejmowania charakterystyk h = f(p) przy R 0 = 10Ω i 4,7Ω f = 1 khz = const. Częstotliwość generatora ustawić na f = 1 khz. Regulując napięcie wejściowe U we tak, jak przedstawiono w tabeli poniżej, odczytać zniekształcenia wskazywane przez miernik zniekształceń przy każdym U we oraz obliczyć i P Z. Kontrolować przy każdym pomiarze wskazania oscyloskopowe. Pomiary wykonać przy dwóch wartościach R 0.= 10 oraz 5

6 Dla R 0 = 10 Tab.3 U we 0,1 0,15 0,3 0,5 0,6 0,7 1 1,3 h [%] U Z I Z [A] P Z I Z U Z 2 R 0 Dla R 0 = 4,7 Tab.3a U we 0,1 0,15 0,3 0,5 0,6 0,7 1 h [%] U Z I Z [A] P Z I Z U Z 2 R 0 Gdzie: U Z = napięcie zasilania, I z = prąd zasilania, P Z = moc dostarczona z zasilacza, = moc na obciążeniu, R 0 = rezystancja obciążenia. Moc wydzieloną na obciążeniu R 0 = 10Ω i 4,7Ω obliczyć z zależności 2 Uwy P0. R Moc dostarczaną z zasilacza obliczyć odczytując prąd i napięcie z miernika umieszczonego w zasilaczu. 0 UWAGA: poprosić prowadzącego o zademonstrowanie obsługi miernika zniekształceń. Wykreślić charakterystyki h = f( ) [%] na wspólnym wykresie dla obydwu wartości R 0 6

7 5. Sprawność wzmacniacza w funkcji mocy wydzielanej na obciążeniu = f( ) dla f = 1 khz P Z Tab.4 P Z P Z = f( ) przy f =1000 Hz = const. dla R 0 = 10 Ω = f( ) przy f =1000 Hz = const. dla R 0 = 4,7 Ω Tab.4a gdzie: - moc wydzielana na obciążeniu P Z - moc dostarczana z zasilacza Wykreślić charakterystyki = f( ) dla f = 1 khz na wspólnym wykresie dla dwóch wartości obciążenia R 0 7

8 D. Wyposażenie Elementy układu: Tranzystor 2N3055 Tranzystor BC140 Tranzystor BC560 Tranzystor BC550 Dioda 1N4007 Rezystor 10 kω Rezystor 1 kω Rezystor 2,2 kω Rezystor 10 Ω Rezystor 4,7 Ω 4szt. 2szt. Sprzęt pomiarowy: Cyfrowy miernik uniwersalny Miernik zniekształceń Oscyloskop dwukanałowy Źródła zasilania: Zasilacz pojedynczy Generator funkcyjny Akcesoria: Płyta montażowa Komplet przewodów 2szt. E. Zagadnienia do przygotowania 1) Klasy wzmacniaczy mocy z interpretacją graficzną. 2) Określenie pasma przenoszenia i częstotliwości granicznych. 3) Schematy i zasada pracy wzmacniaczy mocy: - oporowy klasy A - transformatorowy klasy A - przeciwsobny klasy B - z tranzystorami komplementarnymi klasy AB 8

9 4) Parametry wzmacniaczy mocy. 5) Zniekształcenia we wzmacniaczach mocy. 6) Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza mocy. F. Literatura 1. Dobrowolski A., Jachna Z., Majda E., Wierzbowski M.: Elektronika - ależ to bardzo proste!. Wydawnictwo BTC, Horowitz P., Hill W.: Sztuka elektroniki. Tom I i II. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa Kaźmierkowski M., Matysik J.: Wprowadzenie do elektroniki i energoelektroniki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa Tietze U., Schenk C:,,Układy półprzewodnikowe. Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Wawrzyński W.:,,Podstawy współczesnej elektroniki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej,