Artur Kłosek RCEZ Biłgoraj Zadanie egzaminacyjne
Opracuj projekt realizacji prac związanych z uruchomieniem i sprawdzeniem działania selektywnego wzmacniacza napięcia, zgodnie z jego danymi technicznymi (Załącznik 1).
Opracuj wyniki pomiarów uzyskane podczas badania selektywnego wzmacniacza napięcia (Załącznik 3) na stanowisku wyposażonym zgodnie z Załącznikiem 2.
Porównaj uzyskane wyniki z danymi technicznymi oraz sformułuj wnioski dotyczące poprawności działania i użytkowania selektywnego wzmacniacza napięcia.
Projekt realizacji prac powinien zawierać: 1. Tytuł pracy egzaminacyjnej.
2. Założenia do projektu realizacji prac, wynikające z treści zadania i załączników.
3. Wykaz działań związanych z uruchomieniem i sprawdzeniem działania selektywnego wzmacniacza napięcia.
4. Wykaz zmierzonych i obliczanych charakterystycznych parametrów selektywnego wzmacniacza napięcia.
5. Schematy układów pomiarowych do sprawdzenia działania selektywnego wzmacniacza napięcia.
6. Opisy sposobu pomiarów charakterystycznych parametrów selektywnego wzmacniacza napięcia.
7. Wskazania eksploatacyjne dla użytkownika selektywnego wzmacniacza napięcia.
Dokumentacja z wykonania prac powinna zawierać: 1. Interpretację graficzną wyników pomiarów w postaci charakterystyk dynamicznych: UWY, THD = f (UWE) i częstotliwościowych: kU, THD = f (f).
2. Wyniki obliczeń charakterystycznych parametrów selektywnego wzmacniacza napięcia: wzmocnienia napięciowego, napięcia przesterowania, częstotliwości rezonansowej, współczynnika prostokątności, trzydecybelowego pasma przenoszenia.
3. Zestawienie uzyskanych wyników z danymi technicznymi oraz wnioski dotyczące poprawności działania selektywnego wzmacniacza napięcia.
Do wykonania zadania wykorzystaj:
Opis i dane techniczne selektywnego wzmacniacza napięcia – Załącznik 1
Wyposażenie stanowiska do sprawdzenia działania selektywnego wzmacniacza napięcia
– Załącznik 2.
Wyniki pomiarów uzyskane podczas uruchomienia i sprawdzenia poprawności działania selektywnego wzmacniacza napięcia – Załącznik 3
Czas przeznaczony na wykonanie zadania wynosi 240 minut.
Strona 1 z 4
Selektywny wzmacniacz napięcia Załącznik 1
Opis i dane techniczne selektywnego wzmacniacza napięcia Wzmacniacz, którego schemat przedstawiony jest na rysunku 1, jest klasycznym wzmacniaczem selektywnym rezonansowym LC opartym na małosygnałowym tranzystorze bipolarnym BC 107. Układ jest stabilizowany termicznie za pomocą rezystora RE. Kondensator CE zapewnia eliminację ujemnego sprzężenia zwrotnego dla sygnałów zmiennych. Rezystory RB1, RB2 zostały tak dobrane, aby zapewnić odpowiednie wzmocnienie i optymalny punkt pracy.
+Ucc
UCC = 12V
RB1 = 39kΩ
R
C
L
B1
C
RB2 = 20kΩ
C
WY
RE = 1,2kΩ
CB
CE = 470μF
WE
CB = 200nF
CC = 30nF
R
R
E
CE
B2
C = 240nF
L = 1mH
Rys. 1. Schemat ideowy selektywnego wzmacniacza napięcia Parametry elektryczne i użytkowe wzmacniacza Nazwa parametru
Symbol
Wartość
Wzmocnienie napięciowe zmierzone
K
przy U
U
50V/V, 34dB
P i f0
Napięcie przesterowania
UP
100mV
Częstotliwość rezonansowa
f0
10kHz
Współczynnik prostokątności
ppr
24%
Dobroć układu rezonansowego LC
Q
5
Pasmo przenoszenia 3 decybelowe
B3dB
2kHz
Napięcie zasilania
UCC
12V
Współczynnik zniekształceń całkowitych
THD
1%
zmierzony przy UP i f0
Stosunek sygnał/szum zmierzony
S/N
40dB
przy UP i f0
Zakres temperatur otoczenia
ΔTO
10÷50°C
Maksymalna wilgotność względna
wmax
70%
Strona 2 z 4
Wyposażenie stanowiska do sprawdzenia poprawności działania selektywnego wzmacniacza napięcia
1. Zasilacz laboratoryjny 5/12/15V, 0,5A – szt. 1
2. Generator funkcyjny sinus/prostokąt/trójkąt z wyświetlaczem częstotliwości wyjściowej, fmax = 2MHz, UWYpp = 1mV÷10V – szt. 1
3. Oscyloskop dwukanałowy – szt. 1
4. Miernik zniekształceń całkowitych THD – szt. 1
5. Multimetr wielozakresowy V/A/Ω, AC/DC – szt. 1
6. Zestaw sond pomiarowych i przewodów połączeniowych Załącznik 3
Wyniki pomiarów uzyskane podczas uruchomienia i sprawdzenia poprawności działania selektywnego wzmacniacza napięciowego 1. Pomiar charakterystyk statycznych wzmacniacza selektywnego Pomiary charakterystyki przejściowej wykonano przy częstotliwości sygnału wejściowego f = f0 = 10kHz. Jednocześnie dla sygnału wyjściowego zmierzono współczynnik zniekształceń całkowitych THD. Na podstawie pomiarów można określić znamionowe wzmocnienie, napięcie przesterowania i znamionowy współczynnik zniekształceń THD.
Tabela 1. Wyniki pomiarów UWY = f(UWE) i THD = f(UWE) przy f = const Lp.
UWE [mV]
UWY [V]
THD [%]
1.
10
0,47
0,3
2.
30
1,45
0,3
3.
50
2,50
0,4
4.
70
3,57
0,4
5.
100
5,00
1,0
6.
130
5,60
4,5
7.
150
5,80
7,0
8.
170
6,00
10,0
2. Pomiary parametrów charakterystyki częstotliwościowej Pomiary charakterystyki częstotliwościowej wykonano przy napięciu sygnału wejściowego UWE = 100mV. Jednocześnie dla sygnału wyjściowego zmierzono współczynnik zniekształceń całkowitych THD.
Tabela 2. Wyniki pomiarów KU = f(f) i THD = f(f) przy UWE = const Lp.
f [kHz]
UWY [V]
THD [%]
KU [dB]
1.
4
0,1
4
2.
6,5
0,5
3
3.
8
1,6
2
4.
9
3,55
1,1
5.
10,3
5,0
1,0
6.
11
3,55
1,2
7.
13
1,1
2
8.
15
0,5
3
9.
25
0,1
5
Uwaga: Tabelę 2 – uzupełnioną wynikami obliczeń oraz przykładowe obliczenia przenieś do Karty Pracy Egzaminacyjnej.
Strona 3 z 4
Współczynnik prostokątności ppr wyznacza się określając pasmo przenoszenia przy spadku wzmocnienia napięciowego o 3 dB względem wzmocnienia maksymalnego: B
= f
− f
3dB
gg
gd
oraz spadku wzmocnienia o 20 dB względem wzmocnienia maksymalnego B
= f
− f
20dB
gg
gd . Wartość współczynnika prostokątności określa wzór: B
p =
3dB ⋅100%
pr
.
B 20dB
Na podstawie wartości dobroci Q układu rezonansowego LC i znamionowej częstotliwości 1
rezonansowej f
=
0
obliczonej ze wzoru: f 0
, można obliczyć szerokość
2 LC
f
trzydecybelowego pasma przenoszenia: B
=
0 .
3dB
Q
Tabela 3. Wyniki obliczeń parametrów charakterystyki częstotliwościowej f0
f0
B3dB
B3dB
B20dB
wyznaczone obliczone wyznaczone obliczone wyznaczone ppr
z pomiarów
z pomiarów
z pomiarów
Uwaga: Tabelę 3 – uzupełnioną wynikami obliczeń oraz przykładowe obliczenia przenieś do Karty Pracy Egzaminacyjnej.
Strona 4 z 4