Исследование двухтактного усилителя мощности

Цель работы

Изучение принципиальной схемы и характеристик двухтактного усилителя мощности в режимах и .

Краткие теоретические сведения

Основное назначение каскадов мощного усиления – это отдача в заданное сопротивление нагрузки заданной мощности при допустимых уровнях нелинейных искажений и возможно большем КПД.

Ниже приведен порядок расчета двухтактного усилителя мощности, показанного на рис.2.1. Для двухтактного усилителя характерно то, мощность, отдаваемая одним плечом в нагрузку равна выходной мощности всего каскада.

Максимальная мощность рассеяния на коллекторе транзистора одного плеча усилителя

, (2.1)

где – выходная мощность на сопротивлении нагрузки .

Максимальный коллекторный ток транзистора одного плеча

. (2.2)

Напряжение источника питания

, (2.3)

где определяется по выходной динамической характеристики для тока коллектора, равного . Следует отметить, что обычно напряжение питания каскада принимают на больше расчетного значения.

По значениям , и из справочника выбирают комплиментарные транзисторы, например, КТ814 и КТ815, КТ816 и КТ817, КТ818 и КТ819.

Мощность, отбираемая каскадом от источника питания

, (2.4)

где – средний ток коллектора. Двойка в формуле (2.4) учитывает второе плечо усилителя мощности.

Коэффициент полезного действия

, (2.5)

где – максимальная выходная мощность.

По выходной динамической характеристике определяют максимальную амплитуду тока базы , а по входной характеристике – максимальную амплитуду напряжения .

Усредненное входное сопротивление транзистора

. (2.6)

Глубина обратной связи

. (2.7)

Входное сопротивление плеча

. (2.8)

Входная мощность каскада

. (2.9)

Коэффициент усиления по мощности

. (2.10)

Сопротивление базового резистора

. (2.11)

Коэффициент гармоник

, (2.12)

где – значение тока, определяемое по сквозной характеристике при напряжении , коэффициент учитывает асимметрию схемы.

Задание к лабораторной работе

Рассчитать двухтактный усилитель мощности. Исходные данные выбрать самостоятельно.

Изучить принципиальную схему исследуемого усилителя (рис.2.1). В исходном состоянии ключ замкнут, внешняя обратная связь отключена (ключ находится в нижнем положении).

2.3.1. Перевести усилитель мощности в режим .

Построить амплитудную характеристику усилителя мощности.

Определить:

– динамический диапазон;

– коэффициент усиления;

– рассчитать коэффициент гармоник.

Зарисовать осциллограмму выходного напряжения. Указать на осциллограмме искажения типа «ступенька».

2.3.2. Ввести общую обратную связь (ключ перевести в верхнее положение).

Повторить п.2.3.1.

2.3.3. Перевести усилитель мощности в режим .

– повторить п.2.3.1.

– ввести в верхнее плечо усилителя резистор . Зарисовать осциллограммы выходного напряжения до и после разбаланса плеч, а также с внешней обратной связью и без нее.

2.3.4. Построить сквозную характеристику для режима и . Рассчитать по формуле (2.12) коэффициент гармоник для обоих режимов.

2.3.5. Составить отчет о проделанной работе.

Рис. 2.1. Двухтактный усилитель мощности

2.4. Контрольные вопросы

2.4.1. Перечислите основные требования к усилителям мощности.

2.4.2. Какая схема называется двухтактным усилителем мощности? Основные достоинства двухтактной схемы.

2.4.3. Расскажите о принципе работы двухтактного каскада?

2.4.4. Почему в усилителях мощности применяют режимы и ? Как их задают?

2.4.5. Что называется искажением типа “ступенька”. При каких условиях оно возникает?

2.4.6. Постройте нагрузочную прямую двухтактного усилителя мощности для режимов и .

2.4.7. Поясните назначение элементов исследуемого усилителя.

2.4.8. Какова причина возникновения нелинейных искажений. Назовите методы расчета и измерения коэффициента гармоник.

2.4.9. Чем определяется напряжение питания выходного каскада усилителя мощности?

Лабораторная работа № 3