ZESPÓŁ LABORATORIÓW TELEMATYKI W TRANSPORCIE POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ TRANSPORTU Zakład Telekomunikacji w Transporcie

LABORATORIUM ELEKTRONIKI II

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 9

WZMACNIACZ MOCY

AUTOR SPRAWOZDANIA: Maciej Demianiuk SKŁAD ZESPOŁU: Ewa Radziwonka Maciej Demianiuk

GRUPA SRD

SEMESTR VI

Data wykonania ćwiczenia 27.04.2011

Data oddania sprawozdania 17.05.2011

1. Charakterystyki dynamiczne wzmacniacza U_WY = f(U_WE) przy f = 1 kHz

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]	0,03	0,059	0,092	0,152	0,208	0,311	0,655	1,006	1,357	1,714	2,055	2,408	2,729	3,256
ku	3	2,95	3,066	3,04	2,97	3,11	3,275	3,353	3,392	3,428	3,425	3,44	3,411	3,256

Tabela 1. Charakterystyki dynamiczne wzmacniacza Uwy =f(Uwe) przy f=1 kHz=const. / R=4,7 [Ω].

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]	0,04	0,08	0,107	0,183	0,266	0,361	0,758	1,138	1,519	1,931	2,336	2,7	3,09	3,665
ku	4	4	3,566667	3,66	3,8	3,61	3,79	3,793333	3,7975	3,862	3,893333	3,857143	3,8625	3,665

Tabela 1a. Charakterystyki dynamiczne wzmacniacza Uwy =f(Uwe) przy f=1 kHz=const. / R=10 [Ω].

Wykres 1. Charakterystyki Uwy = f(Uwe) przy f = 1 kHz = const. dla dwóch wartości R.

2. Wzmocnienia napięciowego ku = f(U_WE).

Korzystając z charakterystyk dynamicznych wzmacniacza zgodnie ze wzorem poniżej obliczyliśmy wzmocnienie napięciowe dla poszczególnych wartości napięcia wyjściowego do wejściowego. Wartości wzmocnienia zapisane są w tabeli 1 i 1a (p.1 sprawozdania). Na ich podstawie wykreśliłem charakterystyki k_u = f(U_WE) zamieszczone na wykresie 2.

k_u =U_WY / U_WE

Wykres 2. Charakterystyki k_u = f(U_WE) dla dwóch wartości R.

3. Charakterystyki częstotliwościowe (pasmo przenoszenia) U_WY = f(f)

przy U_WE = 500 [mV] const.

ƒ [Hz]	20	30	60	100	200	300	600	1000	2000	3000	6000	10000	20000	30000	60000
UWY [V]	0,032	0,071	0,255	0,566	1,218	1,538	1,832	1,93	1,931	1,895	1,775	1,591	1,048	0,598	0,033

Tabela 2. Charakterystyki częstotliwościowe U_WY = f(f) przy U_WE = 500 [mV] = const./R = 10 [Ω].

ƒ [Hz]	20	30	60	100	200	300	600	1000	2000	3000	6000	10000	20000	30000	60000
UWY [V]	0,015	0,035	0,13	0,309	0,807	1,164	1,623	1,758	1,82	1,729	1,579	1,396	0,722	0,298	0,006

Tabela 2a. Charakterystyki częstotliwościowe U_WY = f(f) przy U_WE = 500 [mV] = const./R =4,7 [Ω].

Wykres 3. Charakterystyki U_WY = f(ƒ) przy U_WE =500 [mV].

4. Pomiar zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h[%] = f(P₀).

Stosując wzory umieszczone w instrukcji dokonaliśmy obliczenia mocy dostarczonej z zasilacza oraz mocy na obciążeniu. Wyniki zostały zamieszczone w tabelach 3 i 3a. Następnie dla obu wartości R na wykresie 4 zostały wykreślone charakterystyki h = f(P₀).

Uwe [V]	0,1	0,15	0,3	0,5	0,6	0,7	1
Uwy [V]	0,384	0,58	1,2	2,006	2,405	2,77	3,85
h[%]	0,56	0,58	0,82	1,1	1,2	1,5	7
Uz [V]	18	18	18	18	18	18	18
Iz[A]	0,041	0,054	0,084	0,12	0,15	0,181	0,236
Pz[W]	0,738	0,972	1,512	2,16	2,7	3,258	4,248
Po[W]	0,01	0,03	0,14	0,40	0,58	0,77	1,48
η	0,01998	0,034609	0,095238	0,186298	0,214223	0,23551	0,348929

Tabela 3. R₀ = 10 [Ω].

Uwe [V]	0,1	0,15	0,3	0,5	0,6	0,7	1	1,3
Uwy [V]	0,384	0,529	1,046	1,762	2,134	2,472	3,478	4,04
h[%]	0,76	1,18	1,5	1,55	1,6	1,75	7,2	12,5
Uz [V]	18	18	18	18	18	18	18	18
Iz[A]	0,07	0,08	0,18	0,215	0,247	0,351	0,462	0,495
Pz[W]	1,26	1,44	3,24	3,87	4,446	6,318	8,316	8,91
Po[W]	0,03	0,06	0,23	0,66	0,97	1,30	2,57	3,47
η	0,0249	0,041348	0,071849	0,170688	0,217932	0,205788	0,30949	0,389751

Tabela 3a. R₀ = 4,7 [Ω].

Wykres 4. Charakterystyka zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h = f(P0).

5. Sprawność wzmacniacza w funkcji mocy wydzielanej na obciążeniu

η = f(P₀) dla f = 1 kHz.

Obliczone wartości η zostały dodane jako ostatnie wiersze do table 3 i 3a w p.4 sprawoadania.

Wykres 5. Charakterystyka η = f (P₀) dla f = 1 kHz dla obu wartości R₀.

6. Wnioski

Charakterystyka dynamiczna dla obydwu wartości rezystancji ma przebieg rzeczywisty zbliżony do liniowego. Cha-ka dla rezystancji mniejszej jest przesunięta w dół względem cha-ki dla rezystancji większej, co świadczy o tym, że wzmacniacz mocy o większym obciążeniu uzyskuje większe napięcie na wyjściu.

Przebiegi wzmocnienia napięciowego dla obu wartości rezystancji przebiegają podobnie (dla R0 = 4,7 [Ω] jest mniejsza). Wzmocnienie swoje maksimum przyjmuje dla najmniejszych wartości napięć wy/we aby następnie przyjąć wartość najmniejszą i w dalszym przebiegu ustabilizować swój przebieg. Od Wartości 0,2 [V] obie cha-ki mają przebieg rzeczywisty zbliżony do jednostajnie stałego. Świadczy to o stałym wzmocnieniu napięciowym dla wzmacniacza mocy dla określonych parametrów napięć wy/we.

Przy charakterystyce częstotliwościowej wzmacniacza możemy zauważyć, że wraz ze wzrostem częstotliwości wzrasta napięcie wyjściowe, które przy 2 [kHz] osiąga maksymalną wartość i stabilizuje się nieznacznie oscylując, po czym zaczyna spadać dla wartości częstotliwości powyżej 200 [kHz]. Pasmo przenoszenia wzmacniacza mocy mieści się w zakresie (220 [Hz], 16 [kHz]) oraz (310 [Hz], 12 [kHz]) odpowiednio dla wzmacniaczy w obciążeniem R0= 10 [Ω] i R0 = 4,7 [Ω] co świadczy o większym paśmie przenoszenia dla wzmacniaczy z większym obciążeniem.

Na wykresie zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h[%] = f(P0 ) obserwujemy, że większe zniekształcenia występują w wzmacniaczu o mniejszym obciążeniu .

Sprawność wzmacniacza jest tym większa, im większa jest wartość obciążenia wzmacniacza.

Podsumowując, z punktu widzenia użytkownika lepiej jest stosować wzmacniacze mocy o większym obciążeniu maksymalnym, gdyż posiadają lepsze parametry dotyczące pasma przenoszenia, zniekształceń, sprawności oraz wzmocnienia.

---