WM - VePl

Centrum Kształcenia Praktycznego w Nowym Sączu
Pracownia elektryczna i elektroniczna
Symbol
Laboratorium: Badanie wzmacniacza akustycznego UL1481.
WM
ver. 1.1
Szkoła i klasa:
Ocena
sprawozdania
Nazwisko i imię
Zaliczenie
1.
2.
3.
4.
5.
Data wykonania ćwiczenia:
Ćwiczenie opracował: mgr inż. Marek B. Aleksander
Zespół:
1
1. Wstęp.
1.1. Klasyfikacja wzmacniaczy:
Klasyfikacji wzmacniaczy można dokonać wg różnych kryteriów. Wzmocnienie, wg definicji oznacza
zwiększenie mocy sygnału, a więc iloczynu prądu i napięcia. Niekiedy pożądane jest wzmocnienie tylko jednego
z tych dwóch czynników – prądu lub napięcia, dlatego wyróżniamy wzmacniacze prądu i napięcia.
Innym kryterium podziału wzmacniaczy jest ich punkt pracy. We wzmacniaczu klasy A punkt pracy
umieszczony jest na liniowej części charakterystyki w taki sposób, że wzmacniacz pracuje aktywnie przez cały
okres trwania przebiegu wejściowego. Jeżeli praca aktywna wzmacniacza znajduje się pomiędzy 360 a 180
okresu przebiegu wejściowego, to wzmacniacz pracuje w klasie AB. W klasie B wzmacniacz pracuje aktywnie
tylko w przedziale kąta fazowego sygnału wejściowego równego 180 a w klasie C w przedziale mniejszym od
180 okresu sygnału wejściowego.
Wzmacniacze można również podzielić na wzmacniacze: małej częstotliwości, szerokopasmowe,
selektywne i wielkiej częstotliwości.
1.2. Parametry wzmacniaczy:
Parametrami charakteryzującymi najważniejsze właściwości wzmacniaczy są:
Po
,
Pi

Wzmocnienie mocy: Ap =

Wzmocnienie napięcia lub prądu: Au =
Uo
Io
, AI =
.
Ui
Ii

Pasmo przenoszenia:
Parametr inaczej określany jako szerokość pasma trzydecybelowego, określa zakres częstotliwości
sygnału wejściowego, dla którego moc wyjściowa wzmacniacza nie zmniejsza się poniżej 50%, w stosunku do
mocy w środku pasma. W mierze logarytmicznej odpowiada to spadkowi wzmocnienia o 3 dB (0,707 U we).
ku
3 dB
kumax
f
fd
fg
Pasmo przenoszenia



Impedancja wejściowa i wyjściowa.
Dynamika.
Sprawność energetyczna (stosunek mocy wyjściowej sygnału użytecznego do mocy dostarczanej ze źródła
zasilania).
 Zniekształcenia liniowe, nieliniowe, fazowe oraz zniekształcenia sygnałów impulsowych.
Sygnał wyjściowy po wzmocnieniu nie jest dokładnym odwzorowaniem sygnału wejściowego, gdyż na
skutek różnych przyczyn ulega on zniekształceniom.
Zniekształcenia liniowe:
Spowodowane są nieliniowym przebiegiem charakterystyk prądowo-napięciowych elementów
czynnych wzmacniacza oraz nieliniowym przebiegiem charakterystyki dynamicznej wzmacniacza. Praca
wzmacniacza na liniowym odcinku charakterystyki dynamicznej praktycznie nie powoduje zniekształceń
nieliniowych (są one bardzo małe). Przesterowanie wzmacniacza (czyli nadmierne zwiększenie napięcia sygnału
wejściowego) powoduje wejście wzmacniacza w zakres nieliniowej części charakterystyki dynamicznej i
znaczny wzrost zniekształceń.
Zniekształcenia nieliniowe:
Wielkość zniekształceń nieliniowych zależy od amplitudy sygnału wejściowego. Im większa jest
amplituda tym wyraźniej przejawia się nieliniowość charakterystyki prądowo-napięciowej i zniekształcenia
nieliniowe zwiększają się. Przy sterowaniu sygnałem sinusoidalnym wzmacniacza zawierającego elementy
nieliniowe, na jego wyjściu, oprócz sygnału wzmocnionego o częstotliwości sygnału wejściowego (tzw.
2
pierwszej harmonicznej) pojawiają się n-te harmoniczne, czyli sygnały o częstotliwościach n-krotnie (2, 3, 4
większych). Dlatego zniekształcenia nieliniowe określa się jako łączną zawartość harmonicznych.
Zniekształcenia fazowe:
Powstają w wyniku różnych czasów trwania wzmacniania przez wzmacniacz poszczególnych
harmonicznych występujących w sygnale użytecznym.
Zniekształcenia sygnałów impulsowych:
Zdolność do przenoszenia przez wzmacniacz przebiegów impulsowych jest oceniana na podstawie
analizy odpowiedzi na wejściowy sygnał prostokątny. Typowymi zniekształceniami występującymi podczas
wzmacniania sygnałów impulsowych są:
- zwis (wywołany przez zbyt małe wzmocnienie układu w zakresie dolnych częstotliwości),
- zwiększenie czasów narastania i opadania zboczy (wywołane spadkiem wzmocnienia układu w zakresie
dużych częstotliwości),
- przerzut (wywołany nadmiernym wzmocnieniem w zakresie dużych częstotliwości),
- zniekształcenia oscylacyjne (wynikające z nierówności charakterystyki faz w funkcji częstotliwości).

Odpowiedź wzmacniacza na wymuszenie jednostkowe.
Często wzmocnienie mocy, napięcia i prądu wyraża się za pomocą miary logarytmicznej, której
jednostką jest decybel (dB):
Ap(dB) = 10 log (
Po
),
Pi
Uo
),
Ui
Io
AI(dB)= ( ) .
Ii
Au(dB) = (
2. Dane techniczne układu UL 1481P:
Napięcie zasilania
Prąd spoczynkowy
Moc strat przy t = 80C
Moc wyjściowa przy Ucc = 16 V i Robc = 4
Wzmocnienie napięciowe przy otwartej pętli
Wzmocnienie napięciowe przy zamkniętej pętli
Rezystancja wejściowa
Pasmo przenoszenia
4 – 20 V
12 – 20 mA
1W
7W
80 dB
34 – 40 dB
5 M
40 – 20000 Hz
3. Program ćwiczenia.
Pomiar charakterystyki częstotliwościowej ku=f(f)
Pomiar charakterystyki dynamicznej Uwy=f(Uwe)
4. Spis przyrządów.
-
zestaw do badania wzmacniacza akustycznego UL 1481P
oscyloskop HC 3502 C
zestaw laboratoryjny MS 9150
zasilacz stabilizowany VE1,5A (z zasilaniem modułów)
dzielnik napięcia
3
5. Układ połączeń.
Rys. 1. Schemat połączeń układu do badania.
6. Przebieg ćwiczenia.
6.1.Wyznaczanie charakterystyki dynamicznej.
-
ustawić częstotliwość na generatorze na 1 kHz,
jako obciążenie wzmacniacza, przyjąć obciążenie 56,
ustawiać na generatorze amplitudę napięcia sygnału wejściowego Uwes (zgodnie
z tablicą 1) odczytując jej wartości na oscyloskopie (kanał A), odczytać (na
oscyloskopie – kanał B) wartości Uwys,
Uwaga: pamiętać że amplituda jest równa połowie wartości międzyszczytowej !!!
-
-
-
podczas pomiarów korzystać z dzielnika napięcia w przypadku gdy w kolumnie uwagi
tablicy 1 wpisano dzielnik. W pozostałych przypadkach odłączyć dzielnik napięcia.
zaznaczyć w tablicy 1 wartości amplitudy napięcia wejściowego, przy których
pojawiają się na wyjściu zniekształcenia amplitudy (we wnioskach wskazać przyczynę
tych zniekształceń),
sporządzić wykres zależności Uwys = f(Uwes). Wykres aproksymowany dołączyć na
papierze milimetrowym lub jako wydruk.
Uwaga: Wszystkie wartości napięcia są wartościami amplitudowymi (połowa wartości międzyszczytowych) !!!
Uwes
Uwys
uwagi
0,01
dzielnik
0,02
dzielnik
0,05
dzielnik
0,1
bez dzieln.
0,5
bez dzieln
1
bez dzieln
2
bez dzieln
Tablica 1. Dane do wyznaczenia charakterystyki dynamicznej Uwes=f(Uwys) dla Robc=56
4
6.2. Wyznaczanie charakterystyki częstotliwościowej.
-
-
Wykonać połączenia zgodnie z rys. 1,
ustawić amplitudę sygnału wejściowego na Uwes = 30 mV,
jako obciążenie przyjąć 56,
regulując częstotliwością sygnału wejściowego, odczytać wartości Uwys dla
częstotliwości Uwes podanych w tablicy 2,
wyniki pomiarów zamieścić w tablicy 2. Zaznaczyć wartości częstotliwości napięcia
wejściowego, przy których pojawiają się na wyjściu zniekształcenia amplitudy (we
wnioskach wskazać przyczynę tych zniekształceń),
sporządzić wykresy zależności ku = f(F). Wykres nie aproksymowany dołączyć na
papierze milimetrowym lub jako wydruk.
Uwaga: Wszystkie wartości napięcia są wartościami amplitudowymi (połowa wartości międzyszczytowych) !!!
f [Hz]
Uwys [mV]
Ku [V/V]
5
10
100
1103
2103
3103
4103
5103
6103
10103
15103
Tablica 2. Dane do wyznaczenia charakterystyki częstotliwościowej dla Robc=56, Uwes=30 mV
6.3.Wyznaczanie pasma przenoszenia wzmacniacza.

Na podstawie otrzymanej charakterystyki częstotliwościowej wyznaczyć pasmo
przenoszenia wzmacniacza:
fd = .................................. [Hz]
fg = .................................. [Hz]
7. Opracowanie ćwiczenia i wnioski.
5