P O L I T E C H N I K A L U B E L S K A

w Lublinie

SPRAWOZDANIE

LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI	Ćwiczenie nr 6
TEMAT: BADANIE TRANZYSTOROWYCH WZMACNIACZY MOCY	Data: 2007-11-15
NAJDA MICHAŁ, Grupa: 5.3 RACHWAŁ MAREK	Ocena:

Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia było badanie właściwości wzmacniacza przeciwsobnego pracującego raz w klasie B a raz w klasie AB.

Układ pomiarowy:

E_g - generator napięć sinusoidalnych o regulowanej amplitudzie oraz częstotliwości

R_obc - oporność obciążenia, którą w układzie pomiarowym symuluje miernik mocy wyjściowej

Osc - oscyloskop

V₁ - pomiar napięcia U_we

V₂ - pomiar napięcia U_wy

1. Badanie właściwości wzmacniacza przeciwsobnego pracującego w klasie B

• Dla stałej częstotliwości generatora f_g oraz stałego napięcia generatora E_g znaleźć posługując się miernikiem mocy wyjściowej, oporność obciążenia w warunkach dopasowania mocy

f_g=1,005 kHz E_g=11,4 V

W [dB]	Robc [Ω]
0,02	2,5
0,05	5
0,08	10
0,12	15
0,14	20
0,18	30
0,2	40
0,22	50
0,21	60
0,18	80
0,14	100
0,12	120

Dopasowanie występuje przy wartości 50[Ω]. Powyżej tej oporności obciążenia występują zniekształcenia.

Możemy tutaj zaobserwować, że wraz ze wzrostem oporności do pewnego momentu szybko rośnie nam moc, natomiast po przekroczeniu pewnej maksymalnej wartości ta moc zaczyna spadać, lecz wolniej niż wzrastała.

• Zaobserwować zniekształcenia skrośne wzmacniacza przy pomocy oscyloskopu

Zniekształcenia skrośne wzmacniacza występują przy każdej wartości obciążenia.

Rysunek obok przedstawia pomiar dla wartości dopasowania.

• Obciążając wzmacniacz opornością dopasowania, sterując napięciem zmiennym o parametrach z pkt pierwszego zdjąć charakterystykę napięciową wzmacniacza U_wy=f(U_we). Pomiary należy zakończyć gdy sygnał wyjściowy jest silnie zniekształcony.

Otrzymaną w ten sposób charakterystykę zestawić w postaci tabelki oraz wykreślić na podstawie otrzymanych wyników pomiarów narysować charakterystykę k_u=f(U_we) gdzie
.

Uwe [V]	Uwy [V]	ku=Uwy/Uwe
0,5	3,2	6,4
0,6	4,4	7,3
0,7	7	10
0,8	10	12,5
0,9	10	11,1

Przy napięciu wejściowym równym 0,8 nie występują silne zniekształcenia, lecz po przekroczeniu tej wartości możemy zauważyć że silne zniekształcenia.

Powyższe wykresy są do siebie bardzo zbliżone. Lecz należy uwzględnić pewną różnicę. A mianowicie jeżeli wartość napięcia wejściowego przekroczy 0,8V wtedy wartość napięcia wyjściowego nie będzie się zmieniała ponieważ występują zniekształcenia i nie możemy określić jej prawdziwej wartości. Natomiast wzmocnienie maleje gdyż jest ono uzależnione od wartości napięcia na wejściu i na wyjściu. A wiadomo, że jeśli napięcie wyjściowe jest stałe a wartość na wejściu się zmienia to wzmocnienie będzie malało.

• Obciążając wzmacniacz opornością dopasowania oraz sterując napięciem wartości skutecznej E_g zdjąć charakterystykę pasmową wzmacniacza zmieniając częstotliwość generatora sterującego f_gen. Wyniki zestawić w tabelce oraz narysować charakterystykę k_u=f(f_g)

fgen [Hz]	Uwe [V]	Uwy [V]	ku=f(fg)
10	0,8	0,8	1,00
25	0,8	3	3,75
50	0,8	5,5	6,88
100	0,8	7	8,75
250	0,8	9	11,25
500	0,8	10	12,50
750	0,8	10,5	13,13
1000	0,8	10,5	13,13
10000	0,8	10,5	13,13
19000	0,7	10,5	15,00
26000	0,7	10	14,29
29000	0,7	9	12,86
35000	0,75	7	9,33
45000	0,8	4,4	5,50
50000	0,8	3,4	4,25
64000	0,8	1,8	2,25
100000	0,8	0,5	0,63

Przy niewielkich wartościach częstotliwości wzmocnienie bardzo gwałtownie wzrasta. Następnie przez pewien czas jego wartość utrzymuje się na stałym poziomie, aż w końcu zaczyna nadal wzrastać i otrzyma maksymalną wartość wzmocnienia. Tak jest dla częstotliwości 19kHz. Później wzmocnienie zaczyna powoli opadać prawie do wartości równej zero.

• Używając miernika mocy wyjściowej wyznaczyć zależność oporności dopasowania obciążenia od częstotliwości pracy wzmacniacza R_dop=f(f_g). Wyniki pomiarów zestawić w tabelce oraz wykreślić. Podczas pomiaru utrzymywać stałą wartość napięcia.

U_we=0,8V

fg [Hz]	W [dB]	Rdop=f(fg) [Ω]
5	0,2	6
10	0,2	8
25	0,2	20
50	0,2	30
100	0,2	40
300	0,2	60
500	0,2	60
1000	0,2	50
5000	0,2	50
10000	0,2	50
20000	0,2	40
30000	0,18	30
40000	0,008	25
50000	0,0035	20
60000	0,001	25
70000	0,0008	25
80000	0,0005	30
90000	0,0003	40
100000	0,0001	40

Przy niewielkich wartościach mocy wyjściowej wzrost oporności jest bardzo gwałtowny. Następnie oporność osiąga maksimum dla wartości f_g=500Hz. Po przekroczeniu tej częstotliwości oporność zaczyna spadać do określonej wartości, a później znów wzrasta.

2. Badanie właściwości wzmacniacza przeciwsobnego pracującego w klasie AB

• Wyznaczyć oporność obciążenia w warunkach dopasowania mocowego na wyjściu, w warunkach f_g E_g, metodą jak w punkcie pierwszym zadania pierwszego.

E_g=0,65[V] f_g=1kHz W=1,4dB R=8Ω

• Zaobserwować i narysować oscylogramy napięcia wyjściowego wzmacniacza przy sterowaniu małymi napięciami sterującymi. Porównać z oscylogramami otrzymanymi w punkcie drugim zadania pierwszego

• Postępując analogicznie jak w punkcie trzecim zadania pierwszego zdjąć charakterystykę napięciową wzmacniacza U_wy=f(U_we) oraz k_u=f(U_we). Wyniki zestawić w odpowiednich tabelkach i narysować.

Uwe [V]	Uwy[V]	ku=Uwy/Uwe
0,09	3	33,33
0,17	5,4	31,76
0,36	9,5	26,39
0,44	10	22,73
0,52	10	19,23
0,6	10	16,67
0,75	10	13,33
0,83	10	12,05

Powyższy wykres przedstawia zależność między napięciem wejściowym a napięciem wyjściowym. Możemy zaobserwować, że wraz ze wzrostem napięcia na wejściu wielkość wyjścia wzrasta do momentu zaobserwowania stałej wartości wyjścia. Dzieje się tak ponieważ po przekroczeniu na wejściu wartości 0,4V na wyjściu nie możemy określić dokładnej wartości.

Zależność napięcia na wejściu w stosunku do wzmocnienia przedstawia wykres powyżej. Wraz ze wzrostem wejścia otrzymujemy coraz to mniejsze wzmocnienie.

• Postępując jak w punkcie czwartym zadania pierwszego wyznaczyć i narysować charakterystykę pasmową wzmacniacza k_u=f(f_g).

fg [Hz]	Uwe [V]	Uwy [V]	ku
20	0,6	8	13,33
50	0,65	10	15,38
100	0,65	10	15,38
400	0,65	10	15,38
3000	0,65	10	15,38
5000	0,65	9,8	15,08
15000	0,65	8,6	13,23
25000	0,8	4,8	6,00
40000	0,8	2	2,50
50000	0,8	1,4	1,75
100000	0,8	0,28	0,35
300000	0,8	0,28	0,35

WNIOSKI:

W ćwiczeniu sprawdzaliśmy wzmacniacze mocy w klasach B i AB.

We wzmacniaczach klasy B występują zniekształcenia skrośne, które występują w przypadku małych napięć sterujących. Więc ten typ wzmacniaczy nie może być stosowany do wzmacniaczy sprzętu HI-FI. Spotyka je się w zastosowaniach estradowych gdzie liczy się sprawność i moc.

Natomiast w klasie AB sygnał wejściowy podawany na dany stopień wzmacniający powoduje, że element aktywny tego wzmacniacza przewodzi prąd przez krótszy niż jeden okres T trwania sygnału sterującego, ale dłuższy niż pół okresu. Klasa AB charakteryzuje się sprawnością rzędu 50-70% z małymi zniekształceniami. We wzmacniaczach klasy AB w czasie spoczynku przepływa niewielki prąd co powoduje że przy słabych sygnałach wzmacniacz pracuje w klasie A, a przy dużych w klasie B. W zależności od wartości prądu spoczynkowego mówi się o płytszej lub głębszej klasie AB. Czym większy prąd tym mniejsza sprawność.

---