Laboratorium Elektroniki cz II 3

Ćwiczenie 3

TRANZYSTOROWY WZMACNIACZ MOCY 3.1. Cel ćwiczenia

W trakcie ćwiczenia studenci powinni zapoznać się z budową i działaniem tranzystorowych wzmacniaczy mocy. Program ćwiczenia obejmuje badanie pracy poszczególnych stopni typowego wzmacniacza mocy, to jest stopnia wejściowego, stopnia sterującego, oraz wyjściowego stopnia mocy Zwrócono też uwagę na sposoby zmniejszania zawartości zniekształceń nieliniowych w sygnale wyjściowym, w tym na rolę sprzężenia zwrotnego.

3.2. Wprowadzenie

Wzmacniacze mocy są układami elektronicznymi, których podstawowym zadaniem jest przekazywanie mocy do obciążenia Wymagania stawiane wzmacniaczom mocy zależą od rodzaju odbiornika energii. I tak w przypadku wzmacniaczy akustycznych wymagamy pracy bez jakichkolwiek zniekształceń sygnału wzmacnianego. To samo dotyczy urządzeń pomiarowych czy też regulacyjnych. Natomiast w przypadku urządzeń grzejnych sprawą pierwszorzędnej wagi jest sprawność wzmacniacza, natomiast kształt przebiegu ma znaczenie drugorzędne Tak więc istnieje wiele różnorodnych konstrukcji wzmacniaczy mocy, znacznie różniących się swoimi właściwościami. Tym niemniej cechą wspólną tej grupy wzmacniaczy |est praca przy dużych sygnałach wyjściowych, z dużymi obciążeniami.

Ze względu na specyfikę działania wzmacniacze mocy dzielimy na klasy. A, B AB, C, D, E i F W dalszej części zajmiemy się tylko wzmacniaczami liniowymi, do

65

powered by

Mi sio!

' °^rari"

których należą klasy: A, B, AB i C. Kryterium podziału stanowi kąt kolektora tranzystora (tranzystorów ) pracującego w stopniu wyjściowym. I tak do klasy A zaliczamy układy, w których kąt przepływu prądu 0 = 2 n, co oznacza, że prąd kolektora płynie przez cały okres T przebiegu wzmacnianego Wzmacniacz należy do klasy AB, jeżeli kąt przepływu prądu 0 jest zawarty w granicach n < © < 2n, a więc prąd kolektora płynie przez czas dłuższy niż pół okresu T. W przypadku klasy B kąt przepływu prądu 0 jest równy połowie okresu: 0 = n. I wreszcie w przypadku klasy C prąd kolektora płynie przez czas krótszy od połowy okresu, a więc kąt przepływu 0 < 71.

Właściwości wzmacniaczy mocy mogą być charakteryzowane za pomocą typowych parametrów służących do opisu wszelkiego typu wzmacniaczy, z tym że ze względu na ich specyficzne zastosowania najistotniejsze znaczenie mają:

•    moc użyteczna wzmacniacza P_ac - jest to moc sygnału wzmacnianego dostarczana do obciążenia,

•    moc zasilania P_dc - jest to moc dostarczana do układu wzmacniacza mocy ze źródła zasilania,

•    sprawność energetyczna tj - parametr wskazujący, jaka część mocy zasilania P_ac przetwarzana jest na moc użyteczną, zgodnie z zależnością:

r7 = ^-!00[%]    (3.1)

'dc

•    mocowe wykorzystanie tranzystora ę - parametr wskazujący, jaką część maksymalnej mocy wydzielonej w tranzystorze Pt stanowi maksymalna moc wyjściowa ^pac ma*. zgodnie z zależnością.

ą = ^Pac "2.    (3.2)

Pt

•    charakterystyka częstotliwościowa - zależność wzmocnienia mocy k_p od częstotliwości sygnału wzmacnianego,

•    współczynnik zniekształceń nieliniowych hi - jest parametrem charakteryzującym wielkość zniekształceń nieliniowych (amplitudowych) wnoszonych do sygnału wzmacnianego przez układ wzmacniacza, a definiowanym zależnością

(3.3):