Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z budową, właściwościami podstawowego wzmacniacza mocy klasy AB ora wyznaczenie jego głównych charakterystyk oraz parametrów.

Przebieg ćwiczenia:

1. Wyznaczenie charakterystyk dynamicznych Uwy = f(Uwe) przy stałej wartości częstotliwości równej f=1 [kHz].

2. Wyznaczenie wzmocnienia napięciowego ku = f(Uwe) przy stałej wartości częstotliwości równej f=1 [kHz]

Dla dwóch różnych wartości obciążenia R0 (10Ω oraz 4,7Ω) obserwowaliśmy jak zmienia się wartość napięcia wyjściowego w zależności od napięcia na wejściu. Zależności te ilustrują poniższe tabele:

Charakterystyka dynamiczna wzmacniacza Uwy =f (Uwe) przy f=1000Hz=const./Ro=10Ω
Uwe	[V]	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
Uwy	[V]	0,02	0,078	0,107	0,175	0,252	0,331	0,728	1,139	1,545	1,899	2,256	2,52	3,012	3,76
ku	-	2	3,9	3,57	3,5	3,6	3,31	3,64	3,8	3,86	3,8	3,76	3,6	3,77	3,76

Charakterystyka dynamiczna wzmacniacza Uwy =f (Uwe) przy f=1000Hz=const./Ro=4,7Ω
Uwe	[V]	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
Uwy	[V]	0,018	0,051	0,091	0,147	0,214	0,317	0,639	1,017	1,381	1,744	2,09	2,252	2,694	3,305
ku	-	1,8	2,55	3,03	2,94	3,06	3,17	3,2	3,39	3,45	3,49	3,48	3,22	3,37	3,31

Współczynnik ku został policzony z zależności: ku = Uwy/Uwe

Charakterystyki przedstawiające zależność napięcia wyjściowego od wartości napięcia wejściowego są charakterystykami liniowymi. Co więcej ich przebiegi są do siebie bardzo zbliżone mimo różnych wartości obciążenia R0. Jednakże zauważamy, iż dla mniejszej wartości tego obciążenia, napięcie wyjściowe osiąga nieco mniejsze wartości w porównaniu do R0 = 10Ω (charakterystyka dla R0 =4,7Ω znajduje się pod charakterystyką dla R0 = 10Ω). Widzimy, że wzrost napięcia wyjściowego jest wprost proporcjonalny do napięcia wyjściowego.

Charakterystyki przedstawiające zależność współczynnika wzmocnienia ku w zależności od wartości napięcia wejściowego są do siebie również zbliżone dla różnych wartości rezystancji Ro. Dla mniejszej rezystancji, współczynnik ku osiąga nieco mniejsze wartości przy takim samym napięciu (charakterystyka dla R0 =4,7Ω znajduje się pod charakterystyką dla R0 = 10Ω).

Widzimy że w obu przypadkach, przy początkowym nagłym wzroście współczynnika, dalej utrzymuje się on na niemalże stałym poziomie.

3. Wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych (pasma przenoszenia) Uwy = f(f) przy Uwe = const.

Dla dwóch różnych wartości obciążenia R0 (10Ω oraz 4,7Ω) obserwowaliśmy jak zmienia się wartość napięcia wyjściowego w zależności od zmiany częstotliwości przy stałym napięciu wejściowym równym Uwe =0,5[V] . Zależności te ilustrują poniższe tabele:

Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza Uwy = f(f) przy Uwe= 0,5[V]/Ro = 10Ω
f	[Hz]	20	30	60	100	200	300	600	1000	2000	3000	6000
Uwy	[V]	0,03	0,073	0,285	0,584	1,239	1,640	1,850	1,922	1,891	1,833	1,414
f	[kHz]	10	20	30	60	100	200	300	400
Uwy	[V]	1,055	0,340	0,198	0,006	0,003	0,003	0,003	0,003

Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza Uwy = f(f) przy Uwe= 0,5[V]/Ro = 4,7Ω
f	[Hz]	20	30	60	100	200	300	600	1000	2000	3000	6000
Uwy	[V]	0,015	0,037	0,142	0,313	0,795	1,13	1,524	1,654	1,650	1,550	1,232
f	[kHz]	10	20	30	60	100
Uwy	[V]	0,868	0,337	0,151	0,006	0,003

Obie powyższe charakterystyki częstotliwościowe są parabolami. Ich przebiegi są do siebie zbliżone zwłaszcza w początkowej oraz końcowej fazie lecz mimo to, wyraźnie widzimy wpływ obciążenia Ro na wygląd przebiegów. Dla niższej wartości tego obciążenia, przy tych samych częstotliwościach, maksymalna wartość napięcia, które osiągnęliśmy jest o ok. 0,3V mniejsza w stosunku do maksymalnego napięcia przy obciążeniu równym 10Ω. Różnica w wartości pomierzonego napięcia widoczna jest nie tylko w ekstremach funkcji, ale niemalże w każdym punkcie ich przebiegów.

4. Pomiar zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h[%] = f(Po)

Dla dwóch różnych wartości obciążenia R0 = 10 Ω oraz R0 = 4,7 Ω, regulując napięciem wejściowym, odczytywaliśmy wartości zniekształcenia nieliniowego wskazywanego przez miernik zniekształceń. Obliczyliśmy również wartości Pz oraz Po z podanych zależności.

Nasze pomiary ilustrują tabele:

Uwe	[V]	0,1	0,15	0,3	0,5	0,6	0,7	1	1,3
Uwy	[V]	0,37	0,608	1,165	1,966	2,372	2,725	3,65	4,6
h	[%]	0,5	0,64	0,9	1,1	1,2	1,4	5,7	13,5
Uz	[V]	18	18	18	18	18	18	18	18
Iz	[A]	0,043	0,05	0,083	0,107	0,153	0,18	0,22	0,25
Pz	[W]	0,774	0,9	1,494	1,926	2,754	3,24	3,96	4,5
Po	[W]	0,014	0,037	0,136	0,387	0,563	0,743	1,332	2,116

Dla R0 = 10 Ω

Uwe	[V]	0,1	0,15	0,3	0,5	0,6	0,7	1
Uwy	[V]	0,319	0,495	1,044	1,725	2,143	2,505	3,252
h	[%]	0,82	0,99	1,2	1,35	1,45	1,7	3
Uz	[V]	18	18	18	18	18	18	18
Iz	[A]	0,058	0,075	0,125	0,2	0,273	0,330	0,45
Pz	[W]	1,044	1,35	2,25	3,6	4,914	5,94	8,1
Po	[W]	0,022	0,052	0,232	0,633	0,977	1,335	2,25

Dla R0 = 4,7 Ω

Z powyższej charakterystyki możemy zaobserwować, iż wzrost mocy obciążenia powoduje wzrost zniekształceń. Widzimy również jak wielki wpływ ma obciążenie Ro na powstawanie zniekształceń nieliniowych. W początkowej fazie oba wykresy nakładają się na siebie, dalej jednak następuje rozejście się charakterystyk. Dla mocy obciążenia równej ok. 0,75 [W] dla obciążenia 10 Ω następuje gwałtowny przyrost procentowej wartości zniekształceń nieliniowych, który jest proporcjonalny do wzrostu mocy obciążeniowej (określa to przebieg liniowy). Natomiast dla obciążenia równego 4,7 Ω również wartość zniekształceń nieliniowych wzrasta lecz bardzo powoli, nieznacznie, osiągając dla największej wartości Po jedynie 3%, podczas gdy dla drugiego obciążenia, dla podobnej mocy obciążenia, wartość zniekształcenia przekracza 13%.

5. Wyznaczenie sprawności wzmacniacza w funkcji mocy wydzielanej na obciążeniu η = f(Po) dla stałej wartości częstotliwości f = 1 [kHz].

Aby wyznaczyć sprawność wzmacniacza korzystamy ze wzoru η = Po/Pz, gdzie:

Po - moc wydzielana na obciążeniu

Pz - moc dostarczana z zasilacza

Wartości te obliczone zostały w poprzednim podpunkcie.

η = f(Po) przy f = 1000 Hz = const. Dla Ro = 10 Ω
Pz	[W]	0,774	0,9	1,494	1,926	2,754	3,24	3,96	4,5
Po	[W]	0,014	0,037	0,136	0,387	0,563	0,743	1,332	2,116
η	-	0,018	0,041	0,091	0,201	0,204	0,229	0,336	0,47

η = f(Po) przy f = 1000 Hz = const. Dla Ro = 4,7 Ω
Pz	[W]	1,044	1,35	2,25	3,6	4,914	5,94	8,1
Po	[W]	0,022	0,052	0,232	0,633	0,977	1,335	2,25
η	-	0,021	0,039	0,103	0,176	0,199	0,225	0,278

Obie charakterystyki są zbliżone do przebiegów liniowych, zatem w obu przypadkach wzrost mocy obciążenia powoduje wzrost sprawności. Widzimy jednak, iż ponownie na wygląd charakterystyk wpływ ma wartość rezystancji obciążenia. Większą sprawność ma wzmacniacz o większym obciążeniu Ro (dla Ro = 10 Ω). Wynika to głównie z różnicy w mocy dostarczanej z zasilacza. W tym przypadku dla niższej mocy zasilania, moc wydzielana na obciążeniu jest większa.

---