3 LUCRAREA DE LABORATOR №3Tema: Etaje amplificatoare de putere contratimp fără

transformator

3.1 Scopul lucrării: Studierea principiului de funcţionare şi a dependenţei parametrilor de bază a etajelor amplificatoare de putere contratimp fără transformator în funcţie de valoarea semnalului de intrare şi a rezistenţei de sarcină.

3.2 Pregătirea pentru lucrare (lucru pentru acasă)3.2.1 De studiat următoarele teme date la curs:1 Destinaţia amplificatoarelor de putere si particularităţile lor.2 Regimurile energetice de lucru A, AB şi B a elementelor

amplificatoare şi particularităţile lor.3 Schemele electrice a etajelor finale contratimp fără

transformator in regimurile B şi AB, particularităţile de construire şi destinaţia elementelor etajului. De prezentat scheme concrete.

4 Stabilizarea termică a etajelor.5 Influenţa valorii semnalului de intrare şi a rezistenţei sarcinii

externe asupra indicilor energetici a etajului.3.2.2 De studiat schemele electrice a etajelor de putere date în

lucrare (figura 3.2 3.3) (destinaţia elementelor şi principiul de funcţionare a etajelor). Datele obţinute în lucrare se introduc în tabela 3.1. (Tabela 3.1 se pregăteşte acasă).

3.2.3 Pentru a fi admis la lucrarea de laborator trebuie să răspundeţi la următoarele întrebări de control.

1 Care este destinaţia principală a amplificatorului de putere?2 Care sunt cerinţele în ce priveşte elementele amplificatoare

din etajul final a circuitului amplificator de putere?3 Numiţi parametrii de bază (indicii) amplificatorului de

putere.4 Care este destinaţia radiatoarelor pe care în anumite cazuri

se amplasează tranzistorii etajului final? Prezentaţi formulele de calcul a suprafeţei radiatorului în dependenţă de puterea care trebuie s-o asigure etajul (priveşte formula 2.65).

3

5 Desenaţi diagramele în timp caracteristice etajelor de putere contratimp pentru regimurile de funcţionare a elementelor active (tranzistorilor): regimul clasa A, regimul clasa B şi regimul clasa AB, pentru ce folosiţi caracteristicele statice a tranzistorilor. Daţi o analiză comparativă a regimurilor de lucru numite?

6 Cum explicaţi randamentul mărit a etajului, ce lucrează în regimul clasa B în comparaţie cu regimurile A şi AB?

7 Care sunt priorităţile etajului contratimp fără transformator la ieşire în comparaţie cu etajele cu transformator?

8 Prezentaţi schema de bază a etajului contratimp construit pe tranzistori complimentari. Explicaţi destinaţia elementelor şi principiul de funcţionare a schemei. Care sunt priorităţile etajelor echipate cu tranzistori complementari în comparaţie cu cele construite pe tranzistori de aceeaşi structură?

9 Prezentaţi schema contratimp a etajului fără transformator construita cu utilizarea tranzistorilor compuşi. Explicaţi care este prioritatea acestor etaje şi scopul utilizării tranzistorilor complementari.

10 Explicaţi cum grafic se calculează parametrii principali al etajului amplificator de putere: Pies ,P0 ,Pc şi , folosind caracteristicile statice a tranzistorului când rezistenţa de sarcină Rs

şi tensiunea de alimentare a sursei EA sunt impuse.11 De prezentat si explicat dependenţele Pies, Ku şi în funcţie

de valoarea rezistenţei sarcinii externe.12 De prezentat şi explicat dependenţa mărimilor: Pies, P0, Pc şi

în funcţie de tensiunea semnalului de intrare în regimul clasa B.

3.3 Schemele studiate în lucrareÎn lucrarea de laborator se studiază: 1 etajul amplificator de putere contratimp fără transformator la

ieşire echipat cu elemente amplificatoare (tranzistori) discrete;2 amplificatorul de putere integrat de tipul indicat de profesor

pentru fiecare echipă de student, de exemplu, de tipul TDA 2003.3.3.1 Amplificatorul echipat cu elemente amplificatoare

(tranzistori) discrete (figura 3.1) – este constituit din două etaje:

4

etajul final contratimp (VT2 şi VT3);etajul prefinal construit în baza tranzistorului (VT1).În etajul final tranzistorii sunt de tip complementari, conectaţi

colector comun CC iar în etajul prefinal de tip n-p-n conectat emitor comun EC; regimul de funcţionare (AB sau B) a tranzistorilor (VT2 şi VT3) se asigură de diodele VD1 şi VD2 conectate direct din circuitul de polarizare a tranzistorilor numiţi.

a) b)Figura 3.1 Faţa machetei de laborator a etajului final contratimp echipat cu tranzistori discreţi (a) şi amplificator de putere pe AO

(schema simbolică) (b)

În etajul prefinal se foloseşte tranzistorul amplificator de tip KT 546 conectat emitor comun cu stabilizare emitor în regimul clasa A.

Polarizarea tranzistorului VT1 se asigură de divizorul de tensiune R1, R2 şi R5. Rezistenţa R5 asigură o reacţie negativă

5

locala in curent. R5 este şuntat de C2. Utilizarea condensatorului C2 unit paralel cu R5 are drept scop excludea reacţiei negative în curent alternativ, deoarece reacţia negativă micşorează amplificarea etajului în tensiune. Rezistenţa R3 este rezistenţă de legătură colector a etajului prefinal cu cel final.

Condensatoarele: C1 la intrare exclude curgerea curentului continuu prin sursa de semnal G iar condensatorul C3 la ieşire exclude curgerea curentului continuu prin sarcina externă Rs.

Etajul final echipat cu tranzistorii complementari: VT2 şi VT3 după cum a fost deja menţionat este de tip contratimp iar tranzistorii au conectare colector comun CC (repetor pe emitor). Regimul lor de funcţionare poate fi de tip clasa B (bornele 2, 3 sunt unite împreună), sau clasa AB (bornele 2, 3 nu sun unite). Polarizarea tranzistorilor VT2 şi VT3 după cum tot a fost menţionat mai sus are loc prin căderea de tensiune pe diodele VD1 şi VD2 conectate direct. Curentul ce curge prin aceste doua diode este egal cu curentul colector VT1. La unirea împreună a bocşelor 2 şi 3 tensiunea de polarizare a tranzistoarelor VT2 şi VT3 devine nulă şi respectiv tranzistorii numiţi trec din regimul de funcţionare din clasa AB în regimul clasa B.

Ca sarcină externă a amplificatorului se folosesc rezistoarele R6 = 25 Ohmi, R7 = 15 Ohmi, R8 = 10 Ohmi, R9 = 5 Ohmi. Rezistenţele numite cu ieşirea amplificatorului se unesc prin intermediul unui fir conductor flexibil.

În amplificatorul de putere studiat prin intermediul divizorului de tensiune R1 şi R2 se introduce o reacţie negativă, paralelă în tensiune, o porţiune de tensiune culeasă de la ieşirea amplificatorului se aplică la baza tranzistorului VT1.

Valoarea curentului continuu absorbit de amplificator de la sursa de alimentare se măsoară cu ajutorul miliampermetrului mA (figura 3.2).

Semnalul de curent alternativ la intrarea amplificatorului se asigură de generatorul G.

6

Tensiunea semnalului de curent alternativ la intrare Uin(t) (bocşa 3) şi ieşirea Uies(t) (bocşa 7) se măsoară cu voltmetrul de curent alternativ V consecutiv.

Figura 3.2 Conectarea aparatelor de măsură

3.3.2 Amplificatorul de putere integrat

Schema de cercetare a amplificatorului de putere integrat de tipul TDA 2003 este arătata în figura 3.3.

Circuitul amplificator integrat se alimentează de la sursa de curent continuu de tensiunea Eal = 15 V. Semnalul la intrarea amplificatorului se aplică de la generatorul de curent alternativ G. Ca sarcina externa a amplificatorului se foloseşte rezistorul R6 de rezistenta = 5 Ohmi. Curentul absorbit de microcircuit de la sursa de alimentare se măsoară cu ajutorul miliampermetrului mA=. Tensiunea semnalului de curent alternativ la intrarea şi ieşirea circuitului amplificator consecutiv se măsoară folosind voltmetru de curent alternativ V.

7

Figura 3.3 Conectarea aparatelor de măsură

Parametrii principali ai circuitului amplificator integrat de tipul TDA 2003 sunt (pentru fiecare echipă de studenţi de lector se eliberează tipul amplificatorului integrat). Echipa până a veni la lucrarea de laborator folosind internetul pentru amplificatorul dat de profesor la lucrarea precedentă culege datele parametrilor, caracteristicile principale şi schema lui electrică principială. Toate aceste date se folosesc pe parcursul executării lucrării şi în darea de seamă (referat).

Tensiune sursei de alimentare – …Curentul absorbit de circuitul amplificator fără sarcina externa,

nu mai mic de – …Impedanţa de intrare – …Trece banda la nivelul 3 dB – …Coeficientul de armonici la puterea Pies = 6, W, nu mai mult de

8

3.4 Sarcina în laborator3.4.1 - Montaţi schema de cercetare arătată în figura 3.2;- comutaţi la intrarea amplificatorului generatorul de semnal

sinusoidal G;- la ieşirea circuitului amplificator uniţi rezistorul cu rezistenţa

R6 de 5 Ohmi şi oscilograful; - pentru măsurarea curentului absorbit de circuitul

amplificator uniţi miliampermetru mA;- alimentaţi macheta de la sursa de tensiune Eal = 15 V.

Convingeţi-vă că borna comună a circuitului amplificator este unit cu borna nulă a sursei de alimentare;

- alimentaţi aparatele, de măsurare, generatorul şi macheta lucrării de laborator, preventiv asigurând la ieşirea generatorului tensiunea de 0 volţi (UG=0).

Atenţie! Toate măsurările care vor avea loc se petrec la frecvenţa semnalului de 1kHz.

3.4.2 În continuare se studiază prin măsurarea practică şi calcule parametrii principali a amplificatorului de putere şi anume:

- Puterea utilă în sarcină ;

- puterea absorbita ;- puterea disipata ;- randamentul ;- coeficientul de amplificare in tensiune Ku în funcţie de

rezistenţa sarcinii externe .Pentru o studiere corectă pentru fiecare rezistenţă de sarcină se

stabileşte valoarea maximală admisibilă a semnalului de intrare, Uin.adm., corespunzătoare prezenţei în componenta semnalului de ieşire a micilor distorsiuni neliniare (observate vizual în forma semnalului de ieşire) după ce măsuraţi:

- tensiunea semnalului de intrare la intrarea etajului final, Uin.fin.;- tensiunea semnalului de ieşire, Uies;- curentul absorbit de la sursa de alimentare, I0.

9

Rezultatele obţinute se introduc în tabela 3.1. Folosind rezultatele obţinute prin măsurare calculaţi dependenţa parametrilor principali Pies, P0, PC, şi KU ai amplificatorului în funcţie de Rs

rezistenţele sarcinii externe, introducândule în tabela 3.1.

Tabela 3.1 Rezultatele obţinuteRS, Ω 5 10 15 25Uin, mVUies, mV

I0, mA

Pies, WP0, WPC, W

KU

Construiţi graficele: ; ; ;

; . Din graficele obţinute determinaţi valoarea optimală a rezistenţei de sarcină.

3.4.3 Studiaţi cum influenţează tensiunea de polarizare şi amplitudinea semnalului de intrare, forma semnalului de ieşire, pentru asta:

Culegeţi forma oscilogramelor semnalului de ieşire la rezistenţa de sarcină externă R=15 Ohmi pentru următoarele regimuri de lucru a amplificatorului:

a) regimul liniar (distorsiunile de amplitudine (neliniare) lipsesc) Uin.et.prefin,=0.5 Uin.nom.; Upol. ≠ 0 (regimul AB).

b) distorsiuni neliniare de tip treaptă Uin.et.prefin.=0.25Uin.nom,

Upol=0.c) distorsiuni neliniare condiţionate de limitarea amplitudinii

tensiunii semnalului de intrare Uin.et.prefin.> Uin.nom, Upol. ≠ 0.

10

3.4.4 Montaţi schema pentru studierea circuitului amplificator de putere integrat (figura 3.3).

Pentru executarea acestui punct:1) Uniţi la intrarea amplificatorului integrat generatorul G iar

la ieşirea lui oscilograful.- alimentaţi circuitul amplificator, unind între a sursei de

alimentare şi borna 5 a circuitului amplificator miliampermetru mA.Rezistorul R6 de sarcină externă de rezistenţa 5 Ohmi rămâne

unit la ieşirea circuitului amplificator.2) Alimentaţi sursa de alimentare, generatorul şi aparatele de

măsurare.

3.4.5 În continuare determinaţi valoare nominală a tensiunii semnalului de intrare Uin.nom., la care apar mici (abia observabile) distorsiuni neliniare în semnalul de ieşire. Desenaţi (sau fotografiaţi) forma acestui semnal.

- Studiaţi dependenţa parametrilor principali puterea de ieşire şi cea absorbită, randamentul a circuitului în funcţie de valoarea semnalului de intrare. Pentru asta schimbaţi valoarea tensiunii semnalului de intrare de la zero la Uin.nom. şi culegeţi 7-8 valori măsurate a semnalelor Uin., Uies., I0. Rezultatele obţinute le introduceţi în tabela 3.2

Tabela 3.2 Rezultatele obţinuteUin, mV Uies.nom

Uies, mVIC, mAPies, WP0, Wη

Folosind rezultatele obţinute calculaţi dependenţa parametrilor: Pies, P0 şi η în funcţie de tensiunea semnalului de intrare.

11

3.5 Conţinutul darii de seamă (referatului)- Schemele studiate;- tabele cu datele de măsurare şi mărimile calculate;- graficele construite;- oscilogramele de semnal culese;- concluzii şi comentarii în ce priveşte datele obţinute şi ce ar

trebui de schimbat în lucrare pentru majorarea eficacităţii ei pentru o însuşire mai bună a materialului.

Bibliografie1 Capitolul 1 din partea teoretică a lucrării de laborator2. Травин Г.А. Основы схемотехники устройств

радиосвязи, радиовещания и телевидения. Часть 1. Учебное пособие для вузов и факультетов связи. Новосибирск: СибГУТИ, 2001. - 196 с.

3 Ю.Ф. Скрипников. Радиаторы для полупроводниковых приборов. Москва: Энергия, 1973. – 48с.

12