Laboratorium Ukadów Analogowych Liniowych
wiczenie nr 2
Temat: Beztransformatorowy wzmacniacz mocy.
1) Wyznaczenie mocy w zalenoci od napicia wejciowego :
Tabela pomiarowa :
dla RO = 10 W
Uwe [mV] |
I [mA] |
Pwy [W] |
Po [W] |
Pstr [W] |
h [%] |
2,8 |
10 |
0,007 |
0,15 |
0,143 |
4,67 |
4 |
20 |
0,015 |
0,3 |
0,285 |
5,00 |
8 |
30 |
0,058 |
0,45 |
0,392 |
12,89 |
10 |
40 |
0,09 |
0,6 |
0,51 |
15,00 |
15 |
60 |
0,22 |
0,9 |
0,68 |
24,44 |
20 |
90 |
0,38 |
1,35 |
0,97 |
28,15 |
25 |
110 |
0,6 |
1,65 |
1,05 |
36,36 |
30 |
140 |
0,88 |
2,1 |
1,22 |
41,90 |
35 |
160 |
1,2 |
2,4 |
1,2 |
50,00 |
40 |
180 |
1,6 |
2,7 |
1,1 |
59,26 |
45 |
210 |
2 |
3,15 |
1,15 |
63,49 |
dla RO = 6 W
Uwe [mV] |
I [mA] |
Pwy [W] |
Po [W] |
Pstr [W] |
h [%] |
3 |
20 |
0,014 |
0,3 |
0,286 |
4,67 |
6 |
40 |
0,056 |
0,6 |
0,544 |
9,33 |
10 |
70 |
0,16 |
1,05 |
0,89 |
15,24 |
15 |
110 |
0,38 |
1,65 |
1,27 |
23,03 |
20 |
150 |
0,68 |
2,25 |
1,57 |
30,22 |
25 |
180 |
1 |
2,7 |
1,7 |
37,04 |
30 |
230 |
1,6 |
3,45 |
1,85 |
46,38 |
35 |
270 |
2,2 |
4,05 |
1,85 |
54,32 |
40 |
310 |
2,8 |
4,65 |
1,85 |
60,22 |
dla RO = 4 W
Uwe [mV] |
I [mA] |
Pwy [W] |
Po [W] |
Pstr [W] |
h [%] |
3 |
30 |
0,022 |
0,45 |
0,428 |
4,89 |
5,8 |
60 |
0,084 |
0,9 |
0,816 |
9,33 |
10 |
100 |
0,24 |
1,5 |
1,26 |
16,00 |
15 |
160 |
0,6 |
2,4 |
1,8 |
25,00 |
20 |
220 |
1,1 |
3,3 |
2,2 |
33,33 |
25 |
280 |
1,7 |
4,2 |
2,5 |
40,48 |
30 |
360 |
2,7 |
5,4 |
2,7 |
50,00 |
35 |
410 |
3,2 |
6,15 |
2,95 |
52,03 |
40 |
500 |
4,6 |
7,5 |
2,9 |
61,33 |
Wykres dla RO = 10 W
Wykres dla RO = 6 W
Wykres dla RO = 4 W
W powyszych tabelach i wykresach wystpuj nastpujce oznaczenia:
- Pwy - moc wydzielona na obcieniu
- PO = I*Uzas - moc dostarczona do ukadu
- Pstr = PO-Pwy - moc tracona w ukadzie
W ukadzie maksymalna moc strat wystpuje przy napiciu wejciowym:
dla ukadu z RO = 10 W |
dla ukadu z RO = 6 W |
dla ukadu z RO = 4 W |
Uwe = 30 mV |
Uwe = 30 do 40 mV |
Uwe = 35 mV |
Pstr = 1,22 W |
Pstr = 1,85 W |
Pstr = 2,95 W |
2) Wyznaczenie charakterystyk czstotliwociowych wzmacniacza :
Pomiary przeprowadzano przy : Uwe = 20 mV
Tabela pomiarowa:
f [Hz] |
50 |
100 |
300 |
500 |
1000 |
3000 |
5000 |
10000 |
30000 |
Pwy [W] Ro = 4 W |
0,68 |
1 |
1,2 |
1,2 |
1,2 |
0,95 |
0,68 |
0,3 |
0,044 |
Pwy [W] Ro = 6 W |
0,5 |
0,64 |
0,69 |
0,69 |
0,69 |
0,58 |
0,44 |
0,2 |
0,031 |
Pwy [W] Ro = 10 W |
0,32 |
0,37 |
0,39 |
0,39 |
0,35 |
0,33 |
0,26 |
0,12 |
0,019 |
Z powyszego wykresu wynika, e najwiksz moc mona osign przy obcieniu wzmacniacza rezystancj o wartoci 4 W. Poza tym wida równie, e badany wzmacniacz nie obejmuje caego pasma akustycznego, gdy jego czstotliwoci dolna i górna wynosz odpowiednio 100 Hz i 5 kHz.
3) Zaleno znieksztace od mocy wyjciowej:
Tabela pomiarowa:
Pwy [W] |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1 |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
4 |
5 |
h [%] Ro = 10 W |
0,92 |
0,83 |
0,76 |
0,74 |
0,72 |
0,71 |
0,7 |
0,7 |
8,5 |
|
|
h [%] Ro = 6 W |
1,4 |
1,35 |
1,27 |
1,3 |
1,3 |
1,25 |
1,3 |
1,3 |
1,3 |
3,6 |
12 |
h [%] Ro = 4 W |
2,3 |
2 |
1,9 |
1,9 |
1,9 |
1,9 |
1,9 |
1,9 |
1,9 |
1,9 |
10 |
4) Dobranie optymalnej wartoci obcienia:
a) ze wzgldu na moc wyjciow i sprawno:
Kierujc si tym kryterium optymalnym wyborem jest rezystancja RO = 4 W. Dziki takiemu doborowi uzyskujemy najwiksz moc wyjciow. Równie sprawno wzmacniacza jest wysoka ( okoo 50 do 60 %). Przy zastosowaniu jako obcienie rezystancji o wikszej wartoci znacznie spada maksymalna moc wyjciowa.
b) ze wzgldu na znieksztacenia:
Analizujc przebieg charakterystyk mona zauway, e do wartoci mocy wyjciowej okoo 2 W najmniejsze znieksztacenia posiada wzmacniacz obciony RO = 10 W, jednake powyej tej wartoci mocy znieksztacenia gwatownie rosn.
Kierujc si z kolei tym kryterium optymalnym wyborem jest RO = 4 W. Wprawdzie przy takim obcieniu wzmacniacz posiada najwiksze znieksztacenia (okoo 2%), lecz mamy wówczas stay poziom znieksztace dla szerokiego zakresu napi wejciowych (moemy osiga moce wyjciowe bliskie mocy maksymalnej bez zwikszenia si znieksztace).
Na podstawie powyszych kryteriów mona stwierdzi, e najlepszym rozwizaniem dla badanego wzmacniacza jest dobór obcienia o wartoci RO = 4 W.
WNIOSKI:
W wiczeniu badano monolityczny wzmacniacz mocy, który charakteryzuje si niezbyt dobrymi parametrami, jednake zalet takiego rozwizania jest prostota ukadu, gdy doczenie niewielu elementów zewntrznych pozwala na zbudowanie ukadu. W przypadku gdy chcemy mie wzmacniacz o lepszych parametrach ( wiksza moc wyjciowa, mniejsze znieksztacenia, objcie caego zakresu pasma akustycznego ) stosuje si ukady hybrydowe lub zbudowane z elementów dyskretnych. Te rozwizania wymagaj zazwyczaj wikszej liczby elementów i s bardziej skomplikowane.
wiczenie pokazao nam równie, e parametry wzmacniacza zale w duym stopniu od doczonego obcienia.W badanym ukadzie optymaln wartoci obcienia byo RO= 4 W, co pozwala na wysnucie wniosku, e rezystancja wyjciowa wzmacniacza równie wynosia 4W.