Technik elektronik

egzamin z przygotowania
zawodowego

Przykładowe zadanie praktyczne
wraz z przykładowym
rozwiązaniem

Ogólny temat zadania
praktycznego

Opracuj projekt realizacji

prac związanych z

uruchomieniem i

sprawdzeniem działania

układu lub urządzenia

elektronicznego.

Schemat rozwiązania zadania

Tytuł projektu

Założenia

1.

Wybrane parametry układu

2.

Wyposażenie stanowiska

3.

Rodzaj wykonywanych pomiarów

I. Projekt realizacji prac związanych z uruchomieniem i

sprawdzeniem działania …

1.

Wykaz działań związanych z uruchomieniem i sprawdzeniem działania

2.

Schematy pomiarowe (do każdego pomiaru)

3.

Słowny opis wykonania pomiaru każdego z parametrów układu

4.

Wskazania eksploatacyjne dla użytkownika urządzenia

II. Dokumentacja z badania układu/urządzenia

1.

Wyniki obliczeń podstawowych parametrów

2.

Zestawienie wyników obliczeń z danymi katalogowymi

3.

Określenie, czy w zakresie wykonanych pomiarów urządzenie

spełnia normy katalogowe

Temat zadania
przykładowego

Opracuj projekt realizacji prac związanych

z uruchomieniem i sprawdzeniem

działania wzmacniacza mocy klasy AB,

małej częstotliwości, o mocy

maksymalnej 14W zgodnie z jego

danymi technicznymi (załącznik 1).
Uruchom wzmacniacz, przeprowadź

pomiary obciążając go głośnikiem 4 i

8. Na podstawie pomiarów sformułuj

wnioski i wskazania dla użytkownika.

Temat zadania
przykładowego – cd.

Projekt realizacji prac powinien zawierać:



wykaz działań związanych ze sprawdzeniem poprawności

montażu wzmacniacza i z jego uruchomieniem,



podstawowe parametry wzmacniacza uwzględniające jego

warunki zasilania i obciążenia,



schematy układów do sprawdzenia działania wzmacniacza mocy,



opis sposobu pomiarów podstawowych parametrów

wzmacniacza mocy,



tabele do zapisania wyników pomiarów, wybranych parametrów i

charakterystyk wzmacniacza mocy,



wykaz aparatury kontrolno-pomiarowej niezbędnej do

sprawdzenia działania wzmacniacza mocy,



wskazania eksploatacyjne dla wzmacniacza mocy

uwzględniające m.in. wpływ zmian napięcia zasilającego i

impedancji obciążenia na parametry wzmacniacza.

Temat zadania
przykładowego – cd.

Udokumentowanie wykonania zadania

powinno zawierać:



dokumentację powstałą w wyniku:
sprawdzania, uruchomienia, i testowania
wzmacniacza mocy,



analizę otrzymanych: wyników pomiarów,
charakterystyk i testów wzmacniacza,



wskazania dla użytkownika zawierające
możliwości zmian parametrów wzmacniacza

Temat zadania
przykładowego – cd.

Do opracowania projektu realizacji

prac wykorzystaj:



właściwości i dane techniczne
wzmacniacza mocy 14W – Załącznik 1,



wyciąg z noty katalogowej układu
scalonego TDA2030 – Załącznik 2.

Temat zadania
przykładowego – cd.

Do wykonania zadania wykorzystaj:



stanowisko z przyłączem sieci energetycznej

230V/50Hz, zabezpieczone wyłącznikiem

różnicowo-prądowym i sygnalizacją obecności

napięcia sieciowego,



aparaturę kontrolno-pomiarową między

innymi oscyloskop dwukanałowy, generator

funkcyjny, multimetr cyfrowy, miernik mocy

wyjściowej, miernik zniekształceń oraz

uruchamiany wzmacniacz z dokumentacją

techniczną.

Temat zadania przykładowego –
Zał. 1

Temat zadania przykładowego –
Zał. 1



Schemat ideowy wzmacniacza przedstawiony jest na

rysunku obok. Jest to wzmacniacz mocy małej

częstotliwości klasy AB. Można go obciążyć głośnikiem o

impedancji od 4. Do wejścia układu można podłączyć

każde urządzenie dające sygnał standardowy (tj. nie

wymagający korekcji ani wstępnego wzmocnienia czyli

poziom ok. 200mV). Doskonale zatem wzmacniacz ten

nadaje się do współpracy z magnetofonem, tunerem

radiowym czy gramofonem z wkładką piezoelektryczną.

Natomiast sygnały pochodzące z gitary, mikrofonu czy

gramofonu z wkładką magnetyczną należy poddać

wstępnemu

wzmocnieniu

i

ewentualnej

korekcji

widmowej.

Temat zadania przykładowego –
Zał. 1

Schemat
montażow
y

Temat zadania przykładowego –
Zał. 1

Widok od
strony
elementów

Temat zadania przykładowego –
Zał. 1

Nazwa parametru

Wartość

Napięcie zasilania -

+U

z

14 – 28V(zaleca się nie

przekraczanie wartości

24V)

Prąd wyjściowy zasilacza -

I

z

Nie mniejszy niż 1A

Prąd spoczynkowy

wzmacniacza -

I

d

60mA

Impedancja głośnika -

Z

4
8

Maksymalna moc

wyjściowa-

P

wymax

Z=4:

12W

Z=8: 8W

Temat zadania przykładowego –
Zał. 2

Wyciąg z noty katalogowej układu scalonego TDA2030

Układ TDA2030 firmy STMicroelectronics został

zaprojektowany jako układ do zastosowań we

wzmacniaczach mocy małej częstotliwości klasy AB.

Umieszczony został w niewielkiej obudowie typu

PENTAWATT® (patrz rysunek poniżej). Typową mocą

wyjściową układu jest 14W przy podwójnym zasilaniu

±14V lub pojedynczym +28V dla obciążenia 4.

Gwarantowana moc wyjściowa to 12W dla 4 obciążenia i

8W dla 8 obciążenia. Przy dużej mocy wyjściowej układ

ten charakteryzuje się bardzo małymi zniekształceniami

wynoszącymi 0,5% maksymalnie dla Po=0,1 do 12W.

TDA2030 ma wbudowane zabezpieczenie

przeciwzwarciowe. Na rysunku poniżej przedstawiony jest

rozkład końcówek układu TDA2030.

Temat zadania przykładowego –
Zał. 2

Temat zadania przykładowego –
Zał. 2

Podstawowe dane techniczne układu TDA2030

Sym

b

ol

Parameter

Min

Typ

Max

jedno

st

ka

Vs

Napięcie zasilania

6

12

18

36

V

Id

Prąd spoczynkowy

40

60

mA

Po

Moc wyjściowa

Z=4

Z=8

12

8

14

9

W

d

Zniekształcenia P=0.1-12W, Z=4

P=0.1-8W, Z=8

0.2

0.1

0.5

0.5

%

B

Pasmo pzenoszenia (-3 dB)

P=12W,Z=4

10 – 140000

Hz

Ri

Rezystancja wejściowa (pin 1)

0.5

5

M

Gv

Wzmocnienie napięciowe (otwarta

pętla)

90

dB

Gv

Wzmocnienie napięciowe (zamknięta

pętla)

29.5

30

30.5

dB

Temat projektu

Projekt prac związanych z uruchomieniem

wzmacniacza

mocy

klasy

AB,

małej

częstotliwości, o mocy maksymalnej 14W
zgodnie

z

jego

danymi

technicznymi

(załącznik

1),

sprawdzeniem

jego

podstawowych parametrów przy obciążeniu
4 i 8 omów oraz sformułowaniem wniosków i
wskazań eksploatacyjnych dla użytkownika.

Formułujemy na podstawie treści zadania

Temat projektu a treść
zadania

I. Założenia do projektu

1.

Parametry techniczne wzmacniacza
mocy

2.

Wykaz urządzeń, przyrządów i
materiałów użytych w ćwiczeniu

3.

Rodzaje badań

1. Parametry techniczne

wzmacniacza



Wzmacniacz pracuje w klasie AB

(treść zadania, zał.1)



Moc wzmacniacza mocy wynosi 14W

(treść zadania, zał. 2)



Parametry wzmacniacza mocy:

(zał.1)



Uz= 14-28V



Iz = 1A



Pwy= 12W przy Z= 4 Ω lub Pwy= 8W przy Z= 8 Ω



Is = 60mA



Schemat montażowy i ideowy wzmacniacza mocy:



Załącznik 1

do zadania egzaminacyjnego



Parametry układu TDA 2030:

(zał. 2)



Uz= 14-28V



Is = 40mA



Pwy = 14W przy Z= 4Ω lub Pwy= 9W przy Z= 8Ω



Pasmo przenoszenia przy P= 12W i Z= 4 B= (10-140000) Hz



Rwe= 5MΩ



Sprawdzenie poprawności działania przyrządów i układów.

2. Wykaz urządzeń, przyrządów
i materiałów użytych w
ćwiczeniu



Wykaz urządzeń:

(treść zadania)



Wzmacniacz mocy (klasa AB) z dokumentacją techniczną



Zasilacz laboratoryjny



Wykaz przyrządów:

(treść zadania)



Oscyloskop dwukanałowy



Generator funkcyjny



Multimetr cyfrowy



Rezystory 4 i 8



Wykaz materiałów:



Przewody BNC



Przewody z końcówkami typu „bananek”



Stanowisko pomiarowe z zasilaniem ~230V/ 50Hz,

zabezpieczone wyłącznikiem różnicowo-prądowym i

sygnalizacją obecności napięcia sieciowego

(z treści

zadania)

Wykaz urządzeń, przyrządów i
materiałów a treść zadania

3. Rodzaje badań



Sprawdzenie poprawności montażu

(treść zad.)



Pomiar prądu pobieranego przez wzmacniacz

(treść zad. Zał. 1

)



Wyznaczenie maksymalnej mocy wyjściowej

(treść

zad.)

Pomiar parametrów typowych dla
urządzenia



Wyznaczenie charakterystyki pasma przenoszenia
przy obciążeniu 4 i 8 omów



Wyznaczenie sprawności wzmacniacza



Wyznaczenie zakresu zmian napięcia wejściowego

Rodzaje badań a treść
zadania

II. Projekt realizacji prac
związanych z uruchomieniem
i zbadaniem wzmacniacza

4.

Wykaz działań związanych z
wykonaniem ćwiczenia

5.

Opis czynności i pomiarów związanych
z wykonaniem ćwiczenia

6.

Wskazania eksploatacyjne

4. Wykaz działań związanych z
wykonaniem ćwiczenia



Sprawdzenie poprawności działania przyrządów i

urządzeń



Sprawdzenie poprawności wykonania wzmacniacza

mocy klasy AB



Podłączenie i uruchomienie wzmacniacza mocy klasy

AB oraz pomiar prądu pobieranego przez wzmacniacz



Sprawdzenie poprawności działania wzmacniacza

mocy klasy AB:



Wyznaczenie maksymalnej mocy wyjściowej



Wyznaczenie charakterystyki pasma przenoszenia



Wyznaczenie sprawności wzmacniacza mocy klasy AB



Wyznaczenie zakresu zmian napięcia wejściowego



Zbadanie wpływu obciążenia 4 i 8 na moc wyjściową

układu

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.1. Sprawdzenie poprawności wykonania

wzmacniacza mocy klasy AB

Sprawdzenie jakości wykonania połączeń

na płytce oraz sprawdzenie czy
elementy na płytce nie zostały
uszkodzone.

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.2 Podłączenie i

uruchomienie

wzmacniacza mocy klasy

AB:

Po podłączeniu do zasilacza

laboratoryjnego należy

sprawdzić czy prąd

pobierany przez

wzmacniacz nie

przekracza

dopuszczalnej wartości

( dla Uz=14-28V Iz <

1A). Schemat

pomiarowy

przedstawiono na

rysunku nr 1.

Rysunek 1. Układ
pomiarowy do
sprawdzenia prądu
pobieranego przez
wzmacniacz

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.3

Wyznaczenie maksymalnej mocy

wyjściowej:



Układ zasilamy napięciem dopuszczalnym.



Pomiar należy wykonać dla napięcia wejściowego o
częstotliwości 1kHz. Obciążenie wynosi Z= 4 lub Z= 8.
Oscyloskop pozwoli upewnić się, że sygnał wyjściowy
pozbawiony jest zniekształceń. Multimetr umożliwia pomiar
napięcia wyjściowego.



Napięcie sygnału wejściowego zmieniamy tak, aby uzyskać
na wyjściu sygnał maksymalnie wzmocniony, ale
pozbawiony zniekształceń, co będzie widać na
oscyloskopie. Układ pomiarowy na rysunku nr 2.



Moc wyjściową obliczymy ze wzoru:

Z

U

P

wy

2



5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.3

Wyznaczenie maksymalnej mocy

wyjściowej:

Rysunek 2. Schemat do pomiaru maksymalnej mocy
wyjściowej

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.4

Wyznaczenie charakterystyki pasma przenoszenia

przy rezystancji obciążenia 4Ω.



Pomiar wg schematu na rysunku nr 3 należy wykonać

metodą punkt po punkcie.



Dla wybranej wartości napięcia zasilania (z

dopuszczalnego przedziału (14-28V) i stałej wartości

napięcia wejściowego) zmieniamy częstotliwość

sygnału wejściowego i odczytujemy dla każdej z nich

napięcie wyjściowe. Wyniki zapisujemy w tabeli nr 1.



Na podstawie pomiarów można wykreślić

charakterystykę częstotliwościową oraz zaznaczyć

częstotliwości graniczne pasma przenoszenia.



Badania można przeprowadzić też dla obciążenia 8 Ω.

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.4

Wyznaczenie charakterystyki pasma przenoszenia

przy rezystancji obciążenia 4Ω.

Rysunek 3 Schemat do wyznaczenia charakterystyki pasma
przenoszenia

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.4

Wyznaczenie charakterystyki pasma przenoszenia

przy rezystancji obciążenia 4Ω.

Z= 4 (lub Z= 8)

Tabela nr 1. Wyniki pomiarów do wyznaczenia

charakterystyki pasma przenoszenia.

Uwe

Wartość jest stała, zmienia się tylko częstotliwość.

F[Hz] 20 50

100 200 500 1k

2k

5k

10k 20k 50

k

100

k

Uwy

[V]

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.5

Wyznaczenie sprawności wzmacniacza mocy klasy AB:



Sprawność wzmacniacza jest to stosunek mocy
oddawanej na obciążenie wzmacniacza do mocy
pobieranej ze źródła zasilania. Wyznaczamy ją ze wzoru:

%

100

*

pob

wy

P

P





Gdzie:

zas

zas

pob

I

U

P

*



Z

U

P

wy

wy

2



zaś

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.5

Wyznaczenie sprawności wzmacniacza mocy klasy

AB

W układzie pomiarowym z rysunku nr 4 ustalamy

napięcie zasilania (z dowolnego dopuszczalnego
przedziału) oraz amplitudę i częstotliwość sygnału
wejściowego. Z przyrządów odczytujemy wartości
Uzas, Izas, Uwy i na podstawie podanych wzorów
wyznaczamy sprawność. Badania wykonujemy dla
obciążenia Z=4. Można je powtórzyć dla obciążenia
Z=8.

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.5

Wyznaczenie sprawności wzmacniacza mocy klasy AB

Rysunek 4 Schemat do wyznaczenia sprawności
wzmacniacza

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.6 Wyznaczenie zakresu zmian napięcia wejściowego:



Pomiar wg schematu na rysunku nr 5 pozwoli nam sprawdzić, jaki

jest maksymalny poziom napięcia wejściowego, który nie

powoduje przesterowania wzmacniacza.



Układ zasilamy dopuszczalnym napięciem.



Obciążenie wynosi 4Ω (potem można powtórzyć dla 8Ω).



Dobieramy stałą częstotliwość sygnału wejściowego z zakresu

pasma przenoszenia.



Na wejściu zmieniamy napięcie w zakresie od 0 do 0,5V i dla

każdego odczytujemy napięcie wyjściowe. Wyniki notujemy w

tabeli nr 2.



Na podstawie pomiaru można wykreślić charakterystykę

przejściową wzmacniacza. Z niej widać, w którym momencie

wzmocnienie przestaje być liniowe. Jest to napięcie Uwemax,

powyżej którego wzmacniacz zniekształca sygnał.



Oscyloskop podłączony na wyjściu pozwoli zaobserwować

moment, w którym sygnał wyjściowy zaczyna być zniekształcony.

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.6 Wyznaczenie zakresu zmian napięcia wejściowego:

Rysunek 5 Schemat do wyznaczenia zakresu zmian napięcia
wejściowego

5. Opis czynności i pomiarów

związanych z wykonaniem
ćwiczenia

5.6 Wyznaczenie zakresu zmian napięcia wejściowego:

Tabela 2. Pomiary zakresu zmian napięcia wejściowego

Uw
e
[mV
]

0

30

75

10

0

13

0

17

5

20

0

23

0

27

5

30

0

33

0

37

5

40

0

…

Uw
y
[V]

6. Dokumetacja badań



Wynik pomiaru prądu zasilania (5.2)



Wyniki pomiarów napięcia wyjściowego i obliczenie
maksymalnej mocy wyjściowej dla obciążenia 4 i 8 Ω (5.3)



Tabela pomiarowa nr 1, wyznaczone na jej podstawie
charakterystyka pasma przenoszenia dla dwóch różnych
obciążeń oraz wyznaczone w każdym z przypadków pasmo
przenoszenia wraz z częstotliwościami granicznymi. (5.4)



Wyniki pomiarów z punktu 5.5 oraz obliczona sprawność
wzmacniacza.



Tabela pomiarowa nr 2, wykreślona na jej podstawie
charakterystyka przejściowa oraz zaznaczone napięcie
Uwemax, powyżej którego następują zniekształcenia
sygnału wyjściowego.

7. Wskazania eksploatacyjne



Nie należy przekraczać napięcia zasilania
większego od 24V



Odniesienie się do otrzymanych wyników
pomiarów i porównanie ich z parametrami
podanymi jako znamionowe.

(jeżeli w

zadaniu będą dane wyniki pomiarów, to
porównujemy je z katalogowymi)



Podanie ewentualnych różnic w
parametrach wzmacniacza mocy.

Jak lepiej przygotować się do
egzaminu praktycznego?



Przypomnieć sobie najważniejsze parametry

różnych układów elektronicznych



Wzmacniacze



Generatory



Układy kształtujące



Układy zasilające



Układy cyfrowe (liczniki, multi- i demultipleksery,

rejestry, komparatory, sumatory, kodery)



Przypomnieć sobie wzory opisujące różne

parametry urządzeń



Zapoznać się z działaniem tych układów



Powtórzyć metody pomiarowe i ich dobór do

pomiaru określonych wartości

Dziękuję za uwagę i
życzę powodzenia na
egzaminie

Przemyśl, dnia 12 czerwca 2006 r.