Вход на сайт Навигация по сайту Любить и уважать Бонус-счастливчики
|
Содержимое файла "LABA AEP 2.doc" (без форматирования) Міністерство освіти і науки України ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Інститут Радіоелектроніки та телекомунікацій Кафедра Радіотехнічних пристроїв Лабораторна робота 2 з дисципліни Аналогові електронні пристрої ДОСЛІДЖЕННЯ БЕЗ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ПІДСИЛЮВАЧА ПОТУЖНОСТІ Виконав: студент гр.РТ-061 Перевірили: доц. Старцев В.І. ств. Куценко О.П. Одеса 2008 Мета роботи: вивчення теорії та особливостей роботи без трансформаторного підсилювача потужності при різній глибині загальної НЗЗ та різних режимах роботи транзисторів вихідного каскаду, а також ознайомлення з основами розрахунку без трансформаторних підсилювачів потужності. 2.1 Опис лабораторної установки На рисунку 2.1 зображена принципова схема лабораторної установки. Стенд містить без трансформаторний підсилювач потужності на транзисторах VT1—VT5 та активний загороджувальний фільтр Z1 (показаний на схемі умовно). Підсилювач потужності складається з вхідного диференційного каскаду на транзисторах VT1, VT2, драйверного каскаду на транзисторі VT3 та вихідного двотактного каскаду на транзисторах VT4, VT5. Гнізда XI — ХЗ служать для підключення вимірювальних приладів. Перемикачі S1, S2, S5 служать для зміни умов роботи підсилювача, а перемикачі S3, S4 — для комутації різноманітних ланцюгів макету з гніздами Х2 та ХЗ. Рис. 2.1 – Принципова схема лабораторної уста новки 2.2 Попереднє розрахункове завдання 2.2.1 Розрахунок максимальної вихідної потужності Максимальна вихідна потужність підсилювача розрахється за виразом , (2.1) де — максимальна амплітуда вихідного сигналу, яка визначається як найменша з амплітуд від’ємної і додатної півхвиль вихідного сигналу. Амплітуди півхвиль вихідного сигналу визначаються з виразу (2.2) (2.3) Тут параметри транзисторів VT4, VT5 визначаються по відповідним характеристикам при , а при . Тоді, підставивши значення, отримаємо HYPER14HYPER15; ;. Визначимо параметри транзистора згідно з довідником , , , . Тоді n.3 HYPER14HYPER15, . Згідно з умови для подальших розрахунків обираємо , тоді максимальна потужність отримається 2.2.2 Розрахунок струмів, які споживаються каскадами та ККД підсилювача Струм, який споживається вхідним каскадом визначається виразом , (2.4) де — струм дільника початкового зсуву; — сумарний емітерний струм транзистора . Величина . Підставивши значення до виразів, знайдемо ці струми , Струм, який споживається драйверним каскадом розрахується як (2.5) тоді Струм, який споживається вихідним каскадом визначається за виразом , (2.6) де — максимальна амплітуда вихідного струму підсилювача. Тоді Коефіцієнт корисної дії підсилювача визначається за виразом , (2.7) де - потужність, яку споживає підсилювач від джерела живлення. Тоді ККД підсилювача отримається або . 2.2.3 Розрахунок коефіцієнта підсилення за напругою Коефіцієнт підсилення без НЗС розраховується , (2.8) де — коефіцієнти підсилення відповідно вхідного, драйверного та вихідного каскадів. Коефіцієнт посилення вихідного каскаду визначимо за виразом . (2.9) тоді Коефіцієнт посилення драйверного каскаду визначиться , (2.10) де — амплітуда вхідного сигналу драйверного каскаду. Тут — базовий струм спокою транзистора VT3; — максимальний струм бази транзистора VT3. Знайдемо ці струми, знаючи, що , , , , , Тоді амплітуда вхідного сигналу драйверного каскаду HYPER14HYPER15 Отже коефіцієнт посилення драйверного каскаду отримаємо . Коефіцієнт підсилення вхідного диференційного каскаду обчислюється за виразом , (2.11) де — еквівалентний опір навантаження транзистора VT2, рівний паралельному з’єднанню резистора і вхідного опору драйверного каскаду , (2.12) де А крутизна транзистора VT2 визначається виразом (2.13) де - температурний потенціал. Тоді Звідси коефіцієнт підсилення вхідного диференційного каскаду отримаємо Загальний коефіцієнт посилення знайдеться як , Для знаходження коефіцієнта посилення зворотнього зв’язку визначається глибина зворотного зв’язку (2.14) тоді Звідки коефіцієнт підсилення зі зворотнім зв’язком 2.2.4 Розрахунок вихідного опору підсилювача Вихідний опір підсилювача без НЗС розраховується за виразом , (2.15) де - диференційний вхідний опір транзистора VT5, який визначається за вхідною характеристикою у точці BED Equation.3 HYPER14HYPER15, (2.16) де береться при . Тоді => , , => D Equation.3 HYPER14HYPER15, тоді . Вихідній опір підсилювача з НЗЗ: 2.2.5 Розрахунок коефіцієнта гармонік Коефіцієнт гармонік підсилювача обчислюється виразом , (2.17) де — коефіцієнти гармонік драйверного і вихідного каскаду. Вхідний каскад спотворень практично не вносить. Коефіцієнт гармонік драйверного каскаду обчислимо (2.18) де Коефіцієнт гармонік вихідного каскаду (2.19) де — коефіцієнт асиметрії транзисторів вихідного каскаду. Тут і беруться при . Тоді , , звідки . Тоді . Загальний коефіцієнт гармонік підсилювача без зворотного зв’язку буде рівним . Коефіцієнт гармонік з зворотнім зв’язком буде рівний . 2.2.6 Розрахунок швидкості відгуку великого сигналу та верхньої границі смуги пропускання підсилювача Верхня границя смуги пропускання підсилювача без НЗЗ визначається , (2.20) де — еквівалентна постійна часу підсилювача у області ВЧ. Тоді . Швидкість відгуку великого сигналу знаходиться за виразом (2.21) Тоді, підставивши дані, отримаємо Верхня границя смуги пропускання підсилювача з НЗЗ, обмежена швидкістю відгуку великого сигналу (2.22) де Знайдемо нижні граничні частоти. Так як підсилювач включає 3 каскади, то графік АЧХ буде мати 3 згиба в області нижніх частот. Тому Знаючи, що Кос=30, будуємо графік АЧХ підсилювача (рис. 2.2) 2.3 Моделювання безтрансформаторого підсилювача потужності за допомогою програми Micro-Cap 8 Для проведення моделювання вводимо схему безтрансформаторого підсилювача потужності (рис. 2.н) Рис. 2.3 – Принципова схема досліджуємого безтрансформаторого підсилювача потужності Ввівши схему, побудуємо графік АЧХ підсилювача (рис. 2.4) Рис. 2.4 – Графік АЧХ підсилювача, побудований у MicroCAP 8 Побудуємо графік вхiдного опору підсилювача за допомогою програми MicroCAP 8 (рис. 2.5) Рис. 2.5– Графік вхiдного опору підсилювача, побудований у MicroCAP 8 З рисунку 2.5 видно, що вхiдний опір підсилювача складає Rвх=8.96 кОм Побудуємо графік вихiдного опору підсилювача за допомогою програми MicroCAP 8 (рис. 2.6) Рис. 2.6– Графік вихiдного опору підсилювача, побудований у MicroCAP 8 З рисунку 2.6 видно, що вихiдний опір підсилювача складає Rвих=8.56 Ом Моделювання графіку сигналу на виході підсилювача при нормальній величині нелінійних перекривлень приведено на рисунку 2.7 Рис. 2.7 – Графік сигналу на виході підсилювача при нормальній величині нелінійних перекривлень Знаходження швидкості наростання вихідної напруги підсилювача проводимо, домагаючись отримання сигналу трикутної форми (рис. 2.8) Рис. 2.8 – Отримання сигналу трикутної форми Тоді швидкість наростання з графіку (рис. 2.8) знайдеться Моделювання нелінійних перекривлень підсилювача приведено на рисунку 2.10 Рис. 2.10 – Графік нелінійних перекривлень підсилювача 2.4 Робота в лабораторії 2.4.1 Зняття амплітудної характеристики та характеристики нелінійності. Зведемо результати вимірів до таблиці 2.1 Таблиця 2.1 – Дані для побудови АХ та характеристики нелінійності Без ВЗЗ З ВЗЗ Uвх, мВ Uвых, В Uг, мВ Uвх, мВ Uвых, В Uг, мВ 0 0 0 0 0 0 0,86 1.2 82 33 0,88 18 1.72 1,67 191 66 1,77 24 2.58 2,6 243 99 2,8 32 3.44 3,4 256 132 3,75 42 4.3 4 281 165 4,4 48 5.16 4,95 312 198 5,45 59 6.02 5,7 347 231 6,3 74 6.88 6,4 373 264 7,2 87 7.74 7,5 415 297 8,1 98 8.6 8 450 330 9 111 За даними таблиці 2.1 побудуємо характеристики. 2.4.2 Вимір струмів, які споживаються каскадами підсилювача Для отримання струмів, які споживаються каскадами підсилювача виміряємо напруги на заданих резисторах при двох режимах роботи транзисторів вихідного каскаду. Режим з ВЗЗ. 1. 2. 3. Режим без ВЗЗ. 1. 2. 3. 2.4.3 Вимір вихідного опору Вимірявши вихідні напруги підсилювача, вихідний опір розрахуємо за формулою Тоді після проведення вимірів отримали: Ом, Ом 2.4.4 Визначення верхньої межі смуги пропускання підсилювача Виміри проводять при двох початкових рівнях амплітуди вихідного сигнала та при ВЗЗ і без ВЗЗ.Отримані дані зведемо до таблиці 2.2 Таблиця 2.2 – Дані вимірів верхньої межі смуги пропускання підсилювача Без ВЗЗ с ВЗЗ Uвых.макс 2,7 кГц 9 кГц 0,1 Uвых.макс 3,3 кГц 48 кГц 2.4.5 Вимір швидкості відгуку великого сигналу Швидкість відгуку знаходимо спостерігаючи на екрані осцилографа фронт імпульсів на виході підсилювача, визначають швидкість відгуку великого сигналу як V = 0.8Ui/tФ де Ui - амплітуда імпульсів, tФ - тривалість фронту імпульсів за рівнями 0.1 та 0.9 від Ui. Тоді Висновки В ході даної лабораторної роботи я дослідив підсилюючий безтрансформаторний підсилювач потужності. Дослідження цього каскаду полягало в тому, щоб дослідити його характеристики експериментально на лабораторному стенді і за допомогою моделюваня в програмі MicroCAP 8 та порівняти отримані результати з попередньо проведеним розрахунком. Вцілому можна зробити висновок, що теорія співпадає з практикою. Так, наприклад, коефіцієнт гармонік менший, коли введений зворотній зв’язок. Теоретичні розрахунки і практичні виміри співпадають порядком. Похибки можна пояснити неточністю вимірювань, а також неточними формулами і округленнями при розрахунках. Що ж стосується АЧХ, отриманої при розрахунку, експерименту та моделюванні, то з графіків видно, що вони декілька відрізняються смугою пропускання. Це пов’язано з вибором транзисторів при моделюванні та характеристиками транзисторів, які входять до лабораторного стенду. |
Посетителей: 1, из них зарегестрированных: 0, гостей: 1 Зарегистрированные пользователи: Подробно | Страница сгенерирована за 0.1115 сек. |