Исследование усилителей мощности

Цель работы – практическое ознакомление со схемами однотактного и двухтактного усилителей мощности.

1. Подготовка к работе.

1.1. Какие особенности имеет усилитель мощности ?

1.2. В каком классе усиления работает однотактный усилитель мощности и в чем особенность этого класса ?

1.3. Зависят ли нелинейные искажения от режима работы ?

2. Оборудование: лабораторный стенд, блок № 4, соединительные провода.

3. Задание № 1. Исследование однотактного усилителя мощности с трансформаторным выходом.

3.1. Снять зависимость выходной мощности на нагрузке от входного напряжения при разных значениях нагрузки.

3.2. Снять зависимость мощности на нагрузке от сопротивления нагрузки при .

4. Задание № 2. исследование двухтактного усилителя мощности без трансформаторного выхода.

Снять зависимость выходной мощности на нагрузке от входного напряжения .

4.1. Задание № 3. Снять частотную характеристику при .

5. Порядок выполнения задания № 1. Схема А1.

5.1. Снятие зависимости выходной мощности на нагрузке от входного напряжения для однотактного усилителя мощности.

5.1.1. Включить стенд, поставив сетевой тумблер в положение ВКЛ и нажав кнопку СЕТЬ на блоке питание.

5.1.2. На одном из источников питания У1 и У2 выставить напряжение 15 В, повернув ручки ГРУБО и ПЛАВНО по часовой стрелке до упора.

5.1.3. Подать питание на исследуемую схему: «+» - Х9; «-» - Х12.

5.1.4. Выключить сетевой тумблер.

5.1.5. Напряжение, предназначенное для усиления, подать и выхода звукового генератора на вход усилителя, одновременно измеряя его с помощью мультиметра. Для этого выход генератора двухлучевыми проводами соединить с входными клеммами усилителя: «~» = Х3, «_»- Х4 и с мультиметром, выставленным на измерение переменного напряжения на пределе измерения 2В.

5.1.6. Ручку АМПЛИТУДА звукового генератора повернуть против часовой стрелки до упора. Переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 4.

5.1.7. Выходные клеммы усилителя соединить с помощью двухлучевых проводов со вторым мультиметром, выставленным на измерение переменного напряжения на пределе измерения 2 В и со входом осциллографа: Х10 – «У», Х8 – «_».

5.1.8. Переключатель осциллографа ВОЛЬТ/ДЕЛ поставить в положение 5, а переключатель ВРЕМЯ/ДЕЛ в положение 1.

5.1.9. Клеммы Х6 и Х5 соединить перемычкой, т.е. подключить нагрузку R4.

5.1.10. После проверки схемы преподавателем сетевой тумблер поставить в положение ВКЛ, нажать кнопки СЕТЬ и ОСЦИЛЛОГРАФ на блоке питания.

5.1.11. Поворачивая ручку АМПЛИТУДА по часовой стрелке, изменять входное напряжение усилителя в пределах от 0 до 1 В через каждые 0,1-0,2 В. Для каждого фиксированного значения входного напряжения измерить соответствующее напряжение на нагрузке . Результаты измерений занести в таблицу 8.1.

5.1.12. Ручками осциллографа РАЗВЕРТКА и СТАБ добиться устойчивого изображения на экране выходного напряжения на нагрузке R4. В ходе измерений следить за изменением осциллограммы.

5.1.13. Ручку АМПЛИТУДА звукового генератора повернуть против часовой стрелки до упора.

5.1.14. Соединить перемычкой клеммы Х6 и Х7 (Х6-Х5 – разомкнуть), т.е. подключить на выход усилителя нагрузку R5.

5.1.15. С помощью ручки АМПЛИТУДА изменять входное напряжение в пределах от 0 до 1 В. Для тех же фиксированных значений входного напряжения, что и в п.п. 5.1.11. измерить соответствующие выходные напряжения на нагрузке и на . Результаты измерений занести в таблицу 8.1.

5.1.16. Одновременно следить по экрану осциллографа за изменением выходного напряжения на нагрузке R5 и R6.

5.1.17. Ручку АМПЛИТУДА повернуть против часовой стрелки до упора.

5.1.18. По полученным результатам рассчитать входную мощность Р_вх, выходные мощности, выделяемые на нагрузках R4, R5 и и Р_н2 , Р_н3 коэффициенты усиления по напряжению и по мощности для каждой нагрузки: занести их в таблицу 8.1. и построить зависимости выходной мощности от входного напряжения , и для каждой нагрузки.

Сделать вывод о соотношении коэффициентов усиления по напряжению и по мощности.

Таблица 8.1

Uвх, В	0,01	0,05	0,1	0,15	0,2	0,15	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5
Рвх, Вт
Uн1,В
Uн2,В
Uн3,В
Рн1, Вт
Рн2, Вт
Рн3, Вт
КU1
КU2
КU3
КР1
КР2
КР3

5.2. Снятие зависимости мощности на нагрузке от сопротивления нагрузки при .

5.2.1. Поворачивая ручку АМПЛИТУДА по часовой стрелке, установить = (0,5¸1) В.

5.2.2. Поочередно соединяя перемычкой клемму Х6 с клеммами Х5,Х7, Х11 измерять мультиметром напряжения на нагрузках R4, R5, R6.

Рассчитав мощности на нагрузках, заполнить таблицу 8.2.

Таблица 8.2.

	Uн	Рн
Rн4
Rн5
Rн6
Rн4// Rн5
Rн4// Rн

5.2.3. Переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 1. Выключить стенд.

6. Порядок выполнения задания № 2. Схема А2.

Снятие зависимости выходной мощности на нагрузке от входного напряжения двухтактного усилителя мощности без трансформаторного выхода.

6.1. Включить стенд, поставив сетевой тумблер в положение ВКЛ и нажав кнопку СЕТЬ на блоке питания.

6.2. На одном из источников питания У1 или У2 выставить напряжение 15 В, повернув ручку ГРУБО, ПЛАВНО по часовой стрелке до упора.

6.3. Подать питание на исследуемую схему: «+» - Х8; «-» - Х10. Выключить сетевой тумблер.

6.4. С помощью потенциометра R8 произвести балансировку усилителя. Для этого подключить мультиметры, выставленные на пределе измерения 20 В к базам транзисторов, а именно: первый мультиметр – к клеммам Х3 и Х5, второй мультиметр – к клеммам Х4 и Х6.

6.5. Сетевой тумблер поставить в положение ВКЛ.

6.6. Поворачивая ручку потенциометра R8, добиться одинаковых показателей мультиметров. В этом случае транзисторы будут работать в одинаковом режиме. В дальнейшем не изменять положения ручки потенциометра R8.

6.7. Выключить сетевой тумблер, мультиметры отключить.

6.8. Напряжение, предназначенное для усиления, подать с выхода звукового генератора на вход усилителя, одновременно измеряя его с помощью мультиметра. Для этого выход генератора соединить двухлучевыми проводами с входными клеммами усилителя: «~» - Х1, « » - Х2 и с мультиметром, выставленными на измерение переменного напряжения на пределе измерения 2 В.

6.9. Ручку АМПЛИТУДА звукового генератора повернуть против часовой стрелки до упора. Переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 4.

6.10. Выход усилителя соединить с помощью двухлучевых проводов с мультиметром, выставленным на измерение переменного напряжения на пределе измерения 2 В и со входом осциллографа: Х9 – «У», Х10 – « » .

6.11. Переключатель осциллографа ВАЛЬТ/ДЕЛ поставить в положение 5, а ВРЕМЯ/ДЕЛ – в положение 1.

6.12. После проверки схемы преподавателем сетевой тумблер поставить в положение ВКЛ, нажать кнопки СЕТЬ и ОСЦИЛЛОГРАФ на блоке питания.

6.13. Поворачивая ручку АМПЛИТУДА по часовой стрелке, изменять входное напряжение усилителя от 0 до 1,5 В через каждые 0,2-0,3 В. Для каждого фиксированного напряжения на входе измерить соответствующее напряжение на выходе усилителя. Результаты измерений занести в таблицу 8.3.

6.14. Одновременно ручками осциллографа РАЗВЕРТКА и СТАБ добиться устойчивого изображения на экране выходного напряжения. По ходу измерений следить за изменением осциллограммы.

Поворачивая ручку потенциометра R8 , проследить за изменением форм выходного сигнала при дисбалансе. Осциллограммы зарисовать.

6.15. По полученным результатам рассчитать входную и выходную мощности усилителя, коэффициенты усиления по напряжению и по мощности, а также построить зависимость выходной мощности на нагрузке от входного напряжения .

6.16. Ручку АМПЛИТУДА повернуть против часовой стрелки до фиксации, переключатель ЧАСТОТА ГРУБО поставить в положение 1. Отключить стенд.

Таблица 8.3.

U,вх, В		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6
Рвх, Вт
Uн, В
Рн, Вт
КU
KР

7. Порядок выполнения задания № 3.

7.1. Установить на входе усилителя сигнал с частотой 1000 Гц и амплитудой не вызывающей искажений сигнала на выходе во всем диапазоне частот. Это будет Uвх = const.

7.2. Изменяя частоту генератора в соответствии с табл. 8.4. Снять показания для построения частотной характеристики усилителя на одном из сопротивлений нагрузки.

Таблица 8.4.

t, Гц
Uвых

8. Содержание отчета.

8.1. Наименование лабораторной работы.

8.2. Цель работы.

8.3. Перечень приборов и оборудования.

8.4. Схемы исследуемых усилителей мощности А1, А2.

8.5. Результаты исследований.

8.5.1. Таблицы 8.1., 8.2.

8.5.2. Расчеты:

- входная мощность . Входное сопротивление схемы Рвх измеряется мультиметром.

- выходная мощность, выделяемая на нагрузке , где
R_н1=R4=30 Ом; R_н2=R5=22 Ом; R_н3=R6=15 Ом; R_н(А2)=R10=30 Ом.

- коэффициент усиления по напряжения: .

- коэффициент усиления по мощности .

8.5.3. Характеристики при трех значениях нагрузки в одних координатах и при Uвх = const, для схемы А1, для схемы А2.

8.5.4. Осциллограммы выходного напряжения для сбалансированного и разбалансированного усилителя (А2).

8.6. Ответы на контрольные вопросы.

9. Контрольные вопросы.

9.1. За счет чего достигается значительное усиления по мощности при незначительном усилении по напряжению ?

9.2. В чем особенность трансформаторной связи ?

9.3. В чем особенность режима класса В ?

9.4. Что произойдет, если один из транзисторов двухтактного усилителя выйдет из строя ?

ПРИЛОЖЕНИЕ