Celem ćwiczenia było zaznajomienie się z zasadami działania współczesnych wzmacniaczy mocy

małej częstotliwości i ich parametrami oraz z wpływem sprzężenia zwrotnego na zniekształcenia.

Układ wzmacniacza mocy m.cz. wkładka DA 015A

Założenia projektowe:

Uwepp < 0.2[V]

Fd(3db) < 50 [Hz]

Pwy > 50 [mW]

Ku = 30 dla R2 = 130

Pwy = U²wysk / R₀

Uwy = k*Uwesk

Uwesk = Uwepp / 2 * 1.41

Pwy = (k²*U²wepp) / 8 * R₀

R₀ = ( k² * U²wepp ) / 8 * Pwy = 30² * 0.2² / 8 * 0.05 = 90

Fd(3db) = 1 / 2∏C₆R₀

C₆ = 1 / ( 2∏ * Fd(3db) * R₀ ) = 38 [μF]

R₀ = 82 [Ω]

C₆ = 47 [μF]

Ucc = 15 [V]

R2 = 130 [Ω]

Pomiar charakterystyk wzmacniacza UL1481.

Układ do pomiaru zależności mocy wyjściowej i współczynnika zawartości harmonicznych

do napięcia wyjściowego:

Opracowanie wyników:

1. sprzężenie na 741

Dla układu z zapiętym sprzężeniem zwrotnym na 741 zaobserwowaliśmy przebieg wyjściowy

na R₀ (rys.1d) Na przebiegu tym możemy dostrzec zniekształcenia skrośne powstałe w wyniku

nieczułości wtórnika. Dla częstotliwości 1 [kHz] czas trwania zerowego sygnału na wyjściu

wynosi 50 [μs]. Amplituda sygnału górnej połówki wynosi 1[V] a dolnej 0.9 [V] co jest wynikiem

różnych Bo tranzystorów. W naszym przypadku B0 T1 jest większe od Bo T2. Obcięcie górnej

części połówek występuje przy amplitudzie sygnału 4,6 [V]. Sygnał na wyjściu 741 znajduje się

na rys.1a (przebieg nie zniekształcony). Sygnały na bazach T1 i T2 zawiera rys.1b. Z rys. tego

wynika że w tych miejscach tranzystory pobierają większy prąd co powoduje odłożenie się większej

części napięcia na R7 i tym samym obniżenie amplituyd na bazach T1 i T2. Sygnały z emiterów

zawarte są na rys.1c. (sygnały podobne do tych na Ro)

2. sprzężenie na bazach T1 i T2

Przebiegi otrzymane w poszczególnych punktach znajdują się na rys.2a,b,c. Zapięte sprzężenie

spowodowało zminimalizowanie zniekształceń na bazach T1 i T2 a tym samym na wyjściu wtórnika.

Można zauważyć że obecnie sygnał na bazie (rys.2b) nie jest zniekształcony ponieważ zadziałało

USZ. W górnej części sinusoidy wejście wtórnika obciąża więcej źródło sygnału sterującego a co za

tym idzie napięcie na R7 wzrośnie a na bazach zmaleje. Jeżeli zmaleje sygnał na bazach to sygnał

USZ doprowadzony na wejście odwracające wzmacniacza operacyjnego również spadnie, a wtedy

wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego wzrośnie co można zaobserwować na rys.2a.

Zapięcie USZ na bazach w znaczący sposób pomogło usunąć zniekształcenia na bazach lecz nie

Pomogło usunąć zniekształceń na emiterach (rys.2c) i na wyjściu wzmacniacza (rys.2d)

c. sprzężenie na emiterach T1 i T2

Na rys.3a,b,c,d znajdują się przebiegi w poszczególnych częściach układu. Zapięcie USZ na

emiterach pomogło w dużym stopniu usunąć zniekształcenia skrośne na wyjściu wzmacniacza

rys. 3d. Gdy na wyjściu układu sygnał zbliża się do 0 [V] to wówczas otwiera się pętla sprzężenia

zwrotnego i wzmocnienie wzmacniacza operacyjnego wzrasta od 5 do 100 powodując wzrost

sygnału na jego wyjściu a tym samym na bazach T1 i T2 i dalej na wyjściu wzmacniacza. Powo

duje to że odcinek sinusoidy obserwowanej na bazach (rys.3b) jest w pobliżu przejścia przez zero

prawie pionowy a co zatym idzie czas nie przewodzenia tranzystorów T1 i T2 znacząco się zmniejszył

i zniekształcenia skrośne zostały zlikwidowane.

4. sprzężenie na Ro

Na rys.4a,b,c,d znajdują się przebiegi z poszczególnych punktów pracy układu. Zapięcie sprzężenia

na Ro znacząco nie zmienia wygładu charakterystyk w wybranych punktach i są one podobne do

charakterystyk z rys.3a,b,c,d.

Wzmacniacz UL1481

tabela zależności amplitudy wyjściowej i współczynnika

zawartości harmonicznych w funkcji częstotliwości.

f[Hz]	VC[V]	MZN[%]
16	2,07	4
50	4,37	3
200	5,44	2
500	5,6	2
1000	5,65	2
7000	5,66	2
10000	5,64	2
20000	5,52	1,7

Moc wyjściową obliczamy ze wzoru: P = U² / Ro , gdzie U jest wartością skuteczną

Pomiary napięcia dotyczą wartości między szczytowej , więc

U = Upp / 2 * 1,414

P = Upp² / 8 Ro

tabela zależności mocy w funkcji częstotliwości

f[Hz]	P[mW]
16	6,5298
50	29,1023
200	45,0985
500	47,7904
1000	48,6476
7000	48,8200
10000	48,4765
20000	46,4347

zależność mocy wyjściowej od częstotliwości

zależność współczynnika zawartości harmonicznych

od częstotliwości

tabela zależności mocy i współczynnika zawartości

harmonicznych w funkcji napięcia wejściowego.

Uwepp[mV]	Moc[mW]	WZH[%]
11	0,2439	3
19	0,6640	3
38	2,6964	4
64	7,6487	5
85	13,7195	3
107	21,3225	3
134	35,4152	4

Zależność mocy wyjściowej od amplitudy

sygnału wejściowego

Zależność współczynnika zawartości

harmonicznych od napięcia wejściowego

Wzmocnienie wzmacniacza dla częstotliwości 3 [kHz] wynosi około 35 a wartość projektowa

wynosi 30. Różnice mogą pochodzić od tolerancji elementów i od błedów pomiarowych. Pasmo

przenoszenia wzmacniacza ( 3[dB] ) wynosi od 70[Hz] do ponad 200[kHz]. Różnica 20[kHz]

pomiędzy założeniem projektowym a praktyką ,może pochodzić od wpływu czasu na jakość

kondensatorów elektrolitycznych (efekt wysychania).

---