LABORATORIUM

ELEKTRONIKI

WYDZIAŁ TRANSPORTU PW		NAZWISKO I IMIĘ: RĘBAS IGOR		OCENA ……………………
ROK AKADEMICKI 2010/2011	GRUPA SRD Semestr 6		PODGRUPA 1

Ćwiczenie NR 9

TEMAT: Wzmacniacz mocy

DATA WYKONANIA ĆWICZENIA	DATA ODDANIA SPRAWOZDANIA
16.03.2011 r.	23.03.2011 r.

Pierwszymi badanymi przez nas zależnościami były charakterystyki wzmacniacza
Uwy = f(Uwe) przy f = 1 kHz. Pomiary z całym ćwiczeniu prowadziliśmy dla dwóch różnych wartości rezystancji (10Ω i 4,7Ω). Wartości otrzymane przedstawiają tabele:

Dla R₀ = 10Ω

Uwe	[V]	0,01	0,02	0,03	0,05	0,07	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
Uwy	[V]	0,03	0,07	0,1	0,17	0,24	0,35	0,73	1,1	1,51	1,91
kU		3	3,5	3,3333	3,4	3,4286	3,5	3,65	3,6667	3,775	3,82

Uwe	[V]	0,6	0,7	0,8	1
Uwy	[V]	2,31	2,68	3,01	3,63
kU		3,85	3,8286	3,7625	3,63

Dla R₀ = 4,7Ω

Uwe	[V]	0,01	0,02	0,03	0,05	0,07	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
Uwy	[V]	0,02	0,05	0,09	0,15	0,22	0,29	0,67	1	1,34	1,68
kU		2	2,5	3	3	3,1429	2,9	3,35	3,3333	3,35	3,36

Uwe	[V]	0,6	0,7	0,8	1
Uwy	[V]	2,01	2,39	2,71	3,19
kU		3,35	3,4143	3,3875	3,19

Zależność Uwy = f(Uwe) przedstawia poniższy wykres:

Następnie obliczamy ku(wyniki w tabeli powyżej) i wykreślamy charakterystyki ku = f(Uwe). Charakterystyki te przedstawia poniższy wykres:

Trzecim punktem naszego doświadczenia było wyznaczenie charakterystyk częstotliwościowych (pasma przenoszenia) Uwy = f(f) przy Uwe = const.

Otrzymane wyniki znajdują się w tabelach poniżej:

Dla R₀ = 10Ω

f	[Hz]	20	30	60	100	200	300	600	1000	2000	3000
Uwy	[V]	0,03	0,08	0,26	0,56	1,19	1,52	1,79	1,96	1,92	1,86

f	[Hz]	6000	10000	20000	30000
Uwy	[V]	1,76	1,57	1,01	0,59

f	[Hz]	20	30	60	100	200	300	600	1000	2000	3000
Uwy	[V]	0,02	0,03	0,13	0,31	0,79	1,08	1,49	1,61	1,76	1,66

Dla R₀ = 4,7 Ω

f	[Hz]	6000	10000	20000	30000
Uwy	[V]	1,31	1,14	0,76	0,29

Z powyższych danych otrzymaliśmy poniższy wykres:

W celu wyznaczenia pasma przenoszenia należy przeliczyć napięcie wyjściowe na dB
i określić maksymalną wartość częstotliwości granicznej.

Czwartym elementem naszego doświadczenia był pomiar zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h[%] = f(P0). Ta część eksperymentu była dość czasochłonna z racji potrzeby każdorazowej kalibracji urządzenia do pomiaru zniekształceń nieliniowych. Wyniki pomiarów przedstawiają tabele:

Dla R₀ = 10Ω

Uwe	[V]		0,1	0,15	0,3	0,5	0,6	0,7	1	1,3
Uwy	[V]		0,39	0,61	1,15	1,95	2,35	2,74	3,71	4,46
h	[%]		0,48	0,55	0,8	1	1,1	1,4	6,6	13
Uz	[V]		18,07	18,07	18,07	18,07	18,07	18,07	18,07	18,06
Iz	[A]		0,048	0,054	0,08	0,11	0,16	0,18	0,23	0,25
Pz	[W]	0,8674	0,9758	1,4456	1,9877	2,8912	3,2526	4,1561	4,515	3,75
P0	[W]	0,0152	0,0372	0,1323	0,3803	0,5523	0,7508	1,3764	1,9892	1,521

Dla R₀ = 4,7Ω

Uwe	[V]		0,1	0,15	0,3	0,5	0,6	0,7	1
Uwy	[V]		0,34	0,5	1,03	1,72	2,06	2,42	3,4
h	[%]		1,1	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	7,1
Uz	[V]		18,07	18,07	18,07	18,07	18,07	18,06	18,06
Iz	[A]		0,056	0,063	0,13	0,21	0,23	0,32	0,47
Pz	[W]	1,0119	1,1384	2,3491	3,7947	4,1561	5,7792	8,4882	6
P0	[W]	0,0246	0,0532	0,2257	0,6294	0,9029	1,246	2,4596	1,9149

Poniższy wykres przedstawia charakterystyki h[%] = f(P0):

Ostatnim punktem naszego doświadczenia było wyznaczenie sprawności wzmacniacza w funkcji mocy i wykreślenie charakterystyk sprawności wzmacniacza w funkcji mocy wydzielanej na obciążeniu η = f(P0) dla f = 1 kHz. Wyniki umieściliśmy w tabelach:

Dla R₀ = 10Ω

Pz	[W]	0,87	0,98	1,45	1,99	2,89	3,25	4,16	4,51
P0	[W]	0,015	0,037	0,1323	0,3803	0,5523	0,7508	1,376	1,989
Η		0,0172	0,0378	0,0912	0,1911	0,1911	0,231	0,3308	0,441

Dla R₀ = 4,7Ω

Pz	[W]	1,01	1,14	2,35	3,79	4,16	5,78	8,49
P0	[W]	0,025	0,053	0,226	0,629	0,903	1,246	2,459
η		0,0248	0,0465	0,0962	0,166	0,2171	0,2156	0,2896

Poniższy wykres przedstawia charakterystyki η = f(P0) dla f = 1 kHz:

Wnioski:

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

Współczynnik wzmocnienia po początkowym gwałtownym wzroście i następnie spadku przez długi czas stabilizuje się na jednym poziomie po czym zaczyna powoli się zmniejszać. Wyższe wzmocnienie uzyskuje układ z wyższą rezystancją.

Charakterystyki częstotliwościowe pozwalają na obserwowanie początkowo wzrostu napięcia wyjściowego, potem jego stabilizacji, by w końcu można było zaobserwować gwałtowny spadek. Napięcie wyjściowe stabilizuje się około częstotliwości 1 kHz dla obydwu rezystancji, aby ponownie zacząć spadać przy częstotliwości około 3 kHz dla R₀ = 4,7Ω
i 10 kHz dla R₀ = 10Ω. Można tez zauważyć że dla niższej rezystancji napięcie wyjściowe waha się bardziej, oraz że wartości napięcia wyjściowego dla niższej rezystancji są mniejsze.

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

Jak widać na ostatnim wykresie sprawność wzmacniacza w funkcji mocy wzrasta wraz z mocą wydzielaną na obciążeniu. Wyższą sprawność uzyskuje układ z większą rezystancją.

---