POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 9
DO UŻYTKU WEWN
TRZNEGO
A) Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową, właściwościami podstawowego
wzmacniacza mocy klasy AB, jego charakterystykami i parametrami.
B) Program ćwiczenia
1. Wykreślenie charakterystyki dynamicznej wzmacniacza Uwy = f(Uwe) przy f = 1 kHz
2. Wykreślenie charakterystyki częstotliwościowej (pasmo przenoszenia) Uwy = f(f)
przy Uwe = const.
3. Pomiar zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h[%] = f(P0)
4. Określenie wzmocnienia napięciowego ku
5. Określenie sprawności wzmacniacza w funkcji mocy wydzielanej na obciążeniu
· = f(P0) dla f = 1 kHz
C) Część pomiarowa
Przedmiotem badań jest układ wzmacniacza mocy klasy AB.
Rys.1. Schemat ideowy badanego wzmacniacza
Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
2
Wydział Transportu PW, WARSZAWA 2008
1. Charakterystyki dynamiczne wzmacniacza Uwy = f(Uwe) przy f = 1 kHz
UZ
GENERATOR UCC
we wy
we
Y
T3
RL
OSCYLOSKOP
Uwe Uwy
V V
Rys. 2. Układ do zdejmowania charakterystyki dynamicznej Uwy = f(Uwe), oraz
częstotliwościowej Uwy = f(f)
Ustawić częstotliwość generatora na f = 1000 Hz, zmieniając wartość napięcia
wyjściowego generatora od zera do takiej wartości, gdy na obciążeniu R0 = 10&! i 4,7&!
przebieg napięcia wyjściowego obserwowany na oscyloskopie zaczyna być
zniekształcony.
Przy zmianach napięcia wejściowego Uwe należy pamiętać, że f=1kHz=const.
Wyniki zanotować w tabeli.
Tab.1
Charakterystyka dynamiczna wzmacniacza Uwy = f(Uwe) przy f =1000 Hz = const./ R0 = 10&!
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]
kU
Tab.1a
Charakterystyka dynamiczna wzmacniacza Uwy = f(Uwe) przy f =1000 Hz = const. / R0 = 4,7&!
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]
kU
Wykreślić charakterystyki Uwy = f(Uwe) na wspólnym wykresie dla dwóch wartości R0
Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
3
Wydział Transportu PW, WARSZAWA 2008
2. Określenie wzmocnienia napięciowego ku = f(Uwe)
Określić wzmocnienie napięciowe wzmacniacza ku przy f = 1 kHz = const. korzystając
z charakterystyk dynamicznych wzmacniacza (p-t 1, Tab. 1a i b).
Uwy
ku =
Uwe
Wykreślić charakterystyki ku = f(Uwe) na wspólnym wykresie dla dwóch wartości R0
3. Charakterystyki częstotliwościowe (pasmo przenoszenia) Uwy = f(f)
przy Uwe = const.
Układ do zdjęcia tej charakterystyki przedstawiono na rys 2. Napięcie generatora
ustawić na wartość Uwe = 500 mV, przy częstotliwości f = 1 kHz. Sprawdzić przy
pomocy oscyloskopu przebieg sygnału na wyjściu wzmacniacza i jeśli jest
niezniekształcony przystąpić do pomiarów.
Zmieniając częstotliwość generatora w granicach (jak w Tab. 2 i 2a) przy Uwe = 500 mV
= const, odczytywać wskazania woltomierza włączonego na wyjście wzmacniacza
jednocześnie obserwując przebieg oscyloskopowy na wyjściu wzmacniacza.
Wyniki pomiarów zanotować w tabeli.
Tab.2
Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza Uwy = f(f) przy Uwe =500 mV = const./ R0 = 10&!
[Hz] 20 30 60 100 200 300 600 1000 2000 3000 6000 10000 20000 30000
f
[V]
Uwy
[kHz] 60 100 200 300 400
f
[V]
Uwy
Tab.2a
Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza Uwy = f(f) przy Uwe =500 mV = const./ R0 = 4,7&!
[Hz] 20 30 60 100 200 300 600 1000 2000 3000 6000 10000 20000 30000
f
[V]
Uwy
[kHz] 60 100 200 300
f
[V]
Uwy
Wykreślić charakterystyki Uwy = f(f) przy Uwe = const. (skala logarytmiczna)
Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
4
Wydział Transportu PW, WARSZAWA 2008
UWAGA:
Kontrolować przebieg oscyloskopowy napięcia wyjściowego. Przebieg ma być
niezniekształcony. Na wspólnym wykresie narysować charakterystyki częstotliwościowe
wzmacniacza dla obydwu wartości R0. Określić na nich pasmo przenoszenia "f = fg - fd.
Gdzie: fd - dolna częstotliwość graniczna
fg - górna częstotliwość graniczna
Napięcie wyjściowe należy przeliczyć na dB i określić 3dB częstotliwości graniczne.
4. Pomiar zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h[%] = f(P0)
UZ
OSCYLOSKOP
GENERATOR UCC
we wy
MIERNIK
ZNIEKSZTAA
CEC

NIELINIOWYCH
T3
RL
h [%]
U U
we wy
V V
Rys.3. Układ do zdejmowania charakterystyk h = f(P) przy R0 = 10&! i 4,7&!
f = 1 kHz = const.
Częstotliwość generatora ustawić na f = 1 kHz. Regulując napięcie wejściowe Uwe
tak, jak przedstawiono w tabeli poniżej, odczytać zniekształcenia wskazywane przez
miernik zniekształceń przy każdym Uwe oraz obliczyć P0 i PZ. Kontrolować przy każdym
pomiarze wskazania oscyloskopowe. Pomiary wykonać przy dwóch wartościach
R0.= 10 &! oraz 4,7 &!
Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
5
Wydział Transportu PW, WARSZAWA 2008
Dla R0 = 10 &! Tab.3
Uwe [V] 0,1 0,15 0,3 0,5 0,6 0,7 1 1,3
Uwy [V]
h [%]
UZ [V]
IZ [A]
PZ [W] IZ · UZ
2
U
wy
P0 [W]
R0
Dla R0 = 4,7 &! Tab.3a
Uwe [V] 0,1 0,15 0,3 0,5 0,6 0,7 1
Uwy [V]
h [%]
UZ [V]
IZ [A]
PZ [W] IZ · UZ
2
U
wy
P0 [W]
R0
Gdzie: UZ = napięcie zasilania, Iz = prąd zasilania, PZ = moc dostarczona z zasilacza,
P0 = moc na obciążeniu, R0 = rezystancja obciążenia.
Uwy2
Moc wydzieloną na obciążeniu R0 = 10&! i 4,7&! obliczyć z zależności P0 = .
R0
Moc dostarczaną z zasilacza obliczyć odczytując prąd i napięcie z miernika
umieszczonego w zasilaczu.
UWAGA: poprosić prowadzącego o zademonstrowanie obsługi miernika zniekształceń.
Wykreślić charakterystyki h = f(P0) [%] na wspólnym wykresie dla obydwu wartości R0
Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
6
Wydział Transportu PW, WARSZAWA 2008
5. Sprawność wzmacniacza w funkcji mocy wydzielanej na obciążeniu · = f(P0)
dla f = 1 kHz
P0
· =
PZ
Tab.4
· = f(P0) przy f =1000 Hz = const. dla R0 = 10 &!
PZ [W]
P0 [W]
·
Tab.4a
· = f(P0) przy f =1000 Hz = const. dla R0 = 4,7 &!
PZ [W]
P0 [W]
·
gdzie: P0 - moc wydzielana na obciążeniu
PZ - moc dostarczana z zasilacza
WykreÅ›lić charakterystyki · = f(P0) dla f = 1 kHz na wspólnym wykresie dla dwóch
wartości obciążenia R0
Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
7
Wydział Transportu PW, WARSZAWA 2008
D) Wyposażenie
Elementy układu:
Tranzystor 2N3055 1szt.
Tranzystor BC140 1szt.
Tranzystor BC560 1szt.
Tranzystor BC550 1szt.
Dioda 1N4007 4szt.
Rezystor 10 k&! 2szt.
Rezystor 1 k&! 1szt.
Rezystor 2,2 k&! 1szt.
Rezystor 10 &! 1szt.
Rezystor 4,7 &! 1szt.
Sprzęt pomiarowy:
Cyfrowy miernik uniwersalny 2szt.
Miernik zniekształceń 1szt.
Oscyloskop dwukanałowy 1szt.
y
ródła zasilania:
Zasilacz pojedynczy 1szt.
Generator funkcyjny 1szt.
Akcesoria:
Płyta montażowa 1szt.
Komplet przewodów 1szt.
E) Literatura
1. Baranowski J., Czajkowski G.: Układy elektroniczne cz. II. Układy analogowe nieliniowe i
impulsowe. WNT, Warszawa 1998
2. Nosal Z., Baranowski J.: Układy elektroniczne cz. I. Układy analogowe nieliniowe. WNT,
Warszawa 1998
3. Wawrzyński W.: Podstawy współczesnej elektroniki. Oficyna wydawnicza PW, Warszawa
2003
Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
8
Wydział Transportu PW, WARSZAWA 2008
F) Zagadnienia do przygotowania
1) Klasy wzmacniaczy mocy z interpretacjÄ… graficznÄ….
2) Określenie pasma przenoszenia i częstotliwości granicznych.
3) Schematy i zasada pracy wzmacniaczy mocy:
- oporowy klasy A
- transformatorowy klasy A
- przeciwsobny klasy B
- z tranzystorami komplementarnymi klasy AB
4) Parametry wzmacniaczy mocy.
5) Zniekształcenia we wzmacniaczach mocy.
6) Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza mocy.
Opracowali: dr inż. Jerzy Chmiel, dr inż. Adam Rosiński, inż. Andrzej Szmigiel
9
Wydział Transportu PW, WARSZAWA 2008