Sprawozdanie z ćwiczenia nr.9 „Wzmacniacz mocy”.

1. Charakterystyki dynamiczne wzmacniacza U_wy=f(U_we) przy f = 1 kHz i określenie wzmocnienia napięciowego k_u.

Charakterystyka dynamiczna wzmacniacza Uwy=f(Uwe) przy f=1 kHz i R0=4,7 Ω
Uwe
Uwy
ku

Charakterystyka dynamiczna wzmacniacza Uwy=f(Uwe) przy f=1 kHz i R0=10 Ω
Uwe
Uwy
ku

1. Charakterystyki częstotliwościowe (pasmo przenoszenia) U_wy = f(f) przy U_we = const.

Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza Uwy = f(f) przy Uwe = 500 mV i R0 = 10 Ω
f
Uwy
f
Uwy

Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza Uwy = f(f) przy Uwe = 500 mV i R0 = 4,7 Ω
f
Uwy
f
Uwy

Wyznaczenie częstotliwości granicznych i pasma przenoszenia:

Częstotliwości graniczne i pasmo przenoszenia ustaliłem na podstawie charakterystyki częstotliwościowej wzmacniacza U_wy = f(f).

Najpierw wartości napięcia wyjściowego przeliczyłem na wartości wzmocnienia w decybelach, zgodnie ze wzorem:

$$k_{u}\left\lbrack \text{dB} \right\rbrack = \ 20\ {\text{lo}g}_{10}\frac{U_{\text{wy}}}{U_{\text{we}}}$$

Wzmocnienie policzyłem dla wartości napięcia U_wy równych 1 [V], 1,5 [V] i 2 [V], dla których wartości k_u wyszły kolejno 6 [dB], 9 [dB] i 12 [dB]. Dzięki temu mogłem stwierdzić, że spadkowi wzmocnienia o 3 [dB] odpowiada spadek napięcia wyjściowego o 0,5 [V]. Od najwyższej wartości napięcia wyjściowego odjąłem wartość odpowiadającą 3 [dB] i otrzymałem wartości napięć wyjściowych dla których wartości częstotliwości są wartościami granicznymi.

Dla R₀=10 [Ω] :

• Dolna granica częstotliwości:

f_d1=240 [Hz]

• Górna granica częstotliwości:

f_g1=6200 [Hz]

• Pasmo przenoszenia:

∆f = f_g1-f_d1= 5960 [Hz]

Dla R₀=4,7 [Ω] :

• Dolna granica częstotliwości:

f_d1=300 [Hz]

• Górna granica częstotliwości:

f_g1=8500 [Hz]

• Pasmo przenoszenia:

∆f = f_g1-f_d1= 8200 [Hz]

1. Pomiar zniekształceń nieliniowych w funkcji mocy h[%] = f(P₀)

Dla R₀=10 Ω

Uwe	[V]	0,1	0,15	0,3	0,5	0,6	0,7	1	1,3
Uwy	[V]	0,42	0,58	1,17	1,99	2,37	2,91	3,81	4,65
h	[%]	0,48	0,51	0,72	0,98	1,1	1,55	7	13
Uz	[V]	18	18	18	18	18	18	18	18
Iz	[A]	0,046	0,054	0,091	0,11	0,15	0,18	0,23	0,26
Pz	[W]	0,83	0,97	1,64	1,98	2,70	3,24	4,14	4,68
P0	[W]	0,02	0,03	0,14	0,40	0,56	0,85	1,45	2,16

Dla R₀=4,7 Ω

Uwe	[V]	0,1	0,15	0,3	0,5	0,6	0,7	1
Uwy	[V]	0,366	0,534	1,04	1,76	2,14	2,51	3,36
h	[%]	0,7	1,1	1,5	1,5	1,6	1,8	6,8
Uz	[V]	18	18	18	18	18	18	18
Iz	[A]	0,07	0,09	0,15	0,22	0,28	0,30	0,44
Pz	[W]	1,26	1,62	2,7	3,96	5,04	5,4	7,92
P0	[W]	0,03	0,06	0,23	0,66	0,97	1,34	2,40

1. Sprawność wzmacniacza w funkcji mocy wydzielonej na obciążeniu η=f(P₀)

dla f=1 kHz

Wartość η wyliczona zgodnie ze wzorem η= P₀/P_z:

η= f(P0) przy f=1000 Hz dla R0=10 Ω
Pz
P0
η

η= f(P0) przy f=1000 Hz dla R0=4,7 Ω
Pz
P0
η

Wnioski:

• Przy stałej częstotliwości wzmacniacza, napięcie wyjściowe zależy liniowo od napięcia wejściowego.

• Każdy wzmacniacz charakteryzuje się pewnymi granicznymi wartościami częstotliwości, które określają jego pasmo przenoszenia. Dla jednego wzmacniacza, wartości tych częstotliwości są różne w zależności od wartość rezystancji obciążenia.

• Odczytu zniekształceń dokonuje się za pomocą miernika zniekształceń. Zniekształcenia przy badanym wzmacniaczu początkowo miały charakter nieliniowy, lecz po osiągnięciu mocy na obciążeniu ok. 1 [W], postać funkcji zniekształceń przybrała postać liniową.

• Sprawność wzmacniacza można wyliczyć znając wartości mocy wydzielanej na obciążeniu i dostarczanej z zasilacza. Wraz ze wzrostem tych wartości, sprawność wzmacniacza była wyższa.

• Parametrami wzmacniacza mocy są: wzmocnienie napięciowe, częstotliwości graniczne, pasmo przenoszonych częstotliwości, współczynnik zniekształceń, sprawność wzmacniacza.