лаб 5
.pdf
Цель работы:
Изучение свойств транзисторных усилителей мощности с трансформаторным выходом, работающих в режимах классов А, АВ и В и их сравнительный анализ
Описание лабораторной установки:
Электрическая схема лабораторного макета приведена на рис. 3. Он позволяет исследовать как однотактные (рис. 1.), так и двухтактные (рис. 2.) трансформаторные каскады усиления мощности на транзисторах в режимах классов А, В и АВ
Рис. 1. Схема однотактного выходного каскада
Рис. 2. Схема двухтактного выходного каскада
Рис. 3. Схема лабораторной установка
На входе и выходе схемы установлены понижающие трансформаторы: T1 с коэффициентом трансформации n1 = 0.1 и трансформатор T2 с n2 = 0.25.
Режимы работы транзисторов УМ устанавливаются потенциометром R2, который задает базовые токи транзисторов при отсутствии входного сигнала. Когда ползунок резистора R2 оказывается в нижнем по схеме положении, базовые выводы транзисторов оказываются соединенными с общим проводом через малые сопротивления половин вторичной обмотки трансформатора T1, базовые токи транзисторов будут близки к нулю, и УМ будет работать в классе B. Если же ток покоя задан отличным от нуля, то, в зависимости от его величины, УМ будет работать либо в классе А, либо в классе AB.
Миллиамперметры в цепях коллекторов транзисторов VT1 и VT2 включены для измерения их коллекторных токов IK1 и IK2, по этим миллиамперметрам можно как задавать положение рабочих точек транзисторов при отсутствии сигнала, так и определять токи в их цепях при подаче сигналов на вход УМ.
Переключателем SA1 осуществляют переключение между однотактной (работать будет только транзистор VT1) и двухтактной схемами УМ. Переключатель SA2 позволяет немного изменять схему усилительного каскада посредством включения/выключения токостабилизирующего резистора RЭ в цепи эмиттера транзистора однотактного каскада (в схеме на рис. 4 функции токостабилизирующего резистора в каскаде на VT1 выполняет R3, в каскаде на VT2 R4). Переключателем SA3 производится выбор сопротивления нагрузки усилителя мощности.
В схеме макета УМ использованы резисторы: R1=1.3 кОм, R2=365 Ом, R5=R6=R7=R8=R9=R10=R11=4 Ом, R3=R4=2.65 Ом. Питание УМ осуществляется от стабилизированного источника напряжением EК=15 В. Для проведения исследований используются генератор стандартных сигналов, 2 электронных вольтметра переменного тока и осциллограф.
Таблица результатов измерений и вычислений
Исследование однотактного усилителя мощности в режиме класса А
Таблица П1
Uвх, В |
0,01 |
0,02 |
0,04 |
0,07 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
|
Uвых, В |
0,13 |
0,31 |
0,4 |
0,36 |
0,37 |
0,39 |
0,38 |
0,39 |
|
IК, мА |
121 |
121 |
119 |
115 |
112 |
110 |
109 |
109 |
|
PН = Uвых2 / |
0,0009 |
0,0053 |
0,0056 |
0,0077 |
0,0081 |
0,009 |
0,009 |
0,009 |
|
RH, Вт |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
РВЫХ=РН/( 2 |
0,0016 |
0,0093 |
0,01 |
0,0136 |
0,0144 |
0,016 |
0,016 |
0,016 |
|
) 2 , Вт* |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Р0 = ЕK * IK, |
1815 |
1815 |
1785 |
1725 |
1680 |
1650 |
1635 |
1635 |
|
Вт |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
РK=Р0 |
1814,998 |
1814,9 |
1784,9 |
1724,9 |
1679,9 |
1649,9 |
1634,9 |
1634,9 |
|
−РВЫХ, Вт |
4 |
9 |
9 |
9 |
9 |
8 |
8 |
8 |
Снятие зависимости выходного напряжения однотактного усилителя мощности в режиме класса А от сопротивления нагрузки.
Таблица П2
SA3 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
RH, Ом |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
Uвых, В |
0,8 |
1,4 |
2 |
2,6 |
3,1 |
3,4 |
4 |
Uвх = 0,05
Исследование однотактного усилителя мощности в режиме класса А при включенном стабилизирующем сопротивлении
Таблица П3
Uвх, В |
0,01 |
0,02 |
0,04 |
0,07 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
|
Uвых, В |
0,3 |
0,38 |
0,6 |
0,11 |
0,16 |
0,17 |
0,33 |
0,34 |
|
IК, мА |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
123 |
118 |
|
PН = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых2 / |
0,0064 |
0,0081 |
0,0256 |
0,0006 |
0,0014 |
0,002 |
0,006 |
0,0068 |
|
RH, Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РВЫХ=РН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ ( 2) 2 , |
0,011378 |
0,0144 |
0,0455 |
0,0011 |
0,0025 |
0,0036 |
0,0107 |
0,0121 |
|
Вт* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р0 = ЕK * |
1800 |
1800 |
1800 |
1800 |
1800 |
1800 |
1845 |
1770 |
|
IK, Вт |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
РK=Р0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−РВЫХ, |
1799,988622 |
1799,99 |
1799,95 |
1800 |
1800 |
1800 |
1844,99 |
1769,99 |
|
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
Исследование двухтактного усилителя мощности в режиме классов А, АВ и
В
Таблица П4
Кла |
Uвх, В |
0,01 |
0,02 |
0,04 |
0,07 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
|
сс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых, В |
0,21 |
0,4 |
0,81 |
1,6 |
2,3 |
3,9 |
4 |
3,4 |
|
|
Iк1, мА |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
95 |
75 |
60 |
|
|
I к2 мА |
120 |
120 |
120 |
120 |
120 |
90 |
80 |
60 |
|
|
PН = Uвых2 |
0,00 |
0,01 |
0,04 |
0,12 |
0,23 |
0,90 |
1,00 |
0,81 |
|
|
/ RH, Вт |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
А |
РВЫХ=РН/( |
0,004 |
0,017 |
0,068 |
0,218 |
0,401 |
1,604 |
1,778 |
1,440 |
|
2) 2 , Вт* |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Р0 = ЕK |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(IK1+ IK2), |
3600 |
3600 |
3600 |
3600 |
3600 |
2775 |
2325 |
1800 |
|
|
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РK=Р0 |
3599,9 |
3599,9 |
3599,9 |
3599,7 |
3599,5 |
2773,3 |
2323,2 |
1798,5 |
|
|
−РВЫХ, Вт |
96 |
83 |
32 |
82 |
99 |
96 |
22 |
60 |
|
AB |
Uвых, В |
0,21 |
0,25 |
0,43 |
0,79 |
2,2 |
2,8 |
3,9 |
3,5 |
|
|
Iк1, мА |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
41 |
60 |
60 |
|
|
I к2 мА |
30 |
27 |
27 |
27 |
27 |
41 |
60 |
60 |
|
|
PН = Uвых2 |
0,003 |
0,004 |
0,01 |
0,04 |
0,09 |
0,36 |
0,86 |
0,90 |
|
|
/ RH, Вт |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
РВЫХ=РН/( |
0,004 |
0,006 |
0,026 |
0,075 |
0,160 |
0,640 |
1,521 |
1,604 |
|
|
2) 2 , Вт* |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Р0 = ЕK |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(IK1+ IK2), |
900 |
855 |
855 |
855 |
855 |
1230 |
1800 |
1800 |
|
|
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РK=Р0 |
899,99 |
854,99 |
854,97 |
854,92 |
854,84 |
1229,3 |
1798,4 |
1798,3 |
|
|
−РВЫХ, Вт |
6 |
4 |
4 |
5 |
0 |
60 |
79 |
96 |
|
B |
Uвых, В |
0,13 |
0,17 |
0,37 |
0,54 |
0,94 |
1 |
1 |
1,2 |
|
|
Iк1, мА |
5 |
5 |
7 |
7 |
16 |
20 |
20 |
20 |
|
|
I к2 мА |
5 |
5 |
5 |
5 |
13 |
15 |
17 |
18 |
|
|
PН = Uвых2 |
0,001 |
0,002 |
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,06 |
0,08 |
0,09 |
|
|
/ RH, Вт |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
РВЫХ=РН/( |
0,002 |
0,004 |
0,013 |
0,035 |
0,092 |
0,111 |
0,134 |
0,160 |
|
|
2) 2 , Вт* |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Р0 = ЕK |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(IK1+ IK2), |
150 |
150 |
180 |
180 |
435 |
525 |
555 |
570 |
|
|
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РK=Р0 |
149,99 |
149,99 |
179,98 |
179,96 |
434,90 |
524,88 |
554,86 |
569,84 |
|
|
−РВЫХ, Вт |
8 |
6 |
7 |
5 |
8 |
9 |
6 |
0 |
Снятие зависимости выходного напряжения от сопротивления нагрузки при работе двухтактного усилителя в режиме класса А
Таблица П5
SA3 |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
RH, Ом |
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
Uвых, В |
0,29 |
0,55 |
1 |
1,3 |
1,5 |
1,8 |
2,1 |
Uвх = 0,05 В
Снятие зависимости выходного напряжения от частоты входного сигнала при работе двухтактного усилителя в режимах классов А и В
Таблица П6
Кла |
f, кГц |
0.01 |
0.02 |
0.05 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1 |
2 |
5 |
10 |
20 |
50 |
100 |
|
сс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых, В |
0,39 |
0,64 |
0,86 |
0,96 |
0,98 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,8 |
1,2 |
1,4 |
|
А |
A(f)=UВЫХ/UХ |
7,8 |
12,8 |
17,2 |
19,2 |
19,6 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
16 |
24 |
28 |
|
AdB(f)=20 Lg(A(f) |
41,0 |
50,9 |
56,9 |
59,1 |
59,5 |
59,9 |
59,9 |
59,9 |
59,9 |
59,9 |
55,4 |
63,5 |
66,6 |
||
|
|||||||||||||||
|
) |
8 |
9 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
5 |
6 |
4 |
|
|
Uвых, В |
0,30 |
0,55 |
0,78 |
0,87 |
0,89 |
0,93 |
0,93 |
0,93 |
0,93 |
0,93 |
0,7 |
0,97 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
B |
A(f)=UВЫХ/UХ |
6 |
11 |
15,6 |
17,4 |
17,8 |
18,6 |
18,6 |
18,6 |
18,6 |
18,6 |
14 |
19,4 |
20 |
|
AdB(f)=20 Lg( |
35,8 |
47,9 |
54,9 |
57,1 |
57,5 |
58,4 |
58,4 |
58,4 |
58,4 |
58,4 |
52,7 |
59,3 |
59,9 |
||
|
|||||||||||||||
|
A(f)) |
4 |
6 |
5 |
3 |
8 |
6 |
6 |
6 |
6 |
6 |
8 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвх = 0,05 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Графики |
|
|
|
|
графики нагрузочных характеристик |
|
||||
|
|
(зависимости UВЫХ от RH) |
|
|
||
5 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
4 |
8 |
12 |
16 |
20 |
24 |
28 |
|
однотактный усилитель |
двухтактный усилитель |
|
|||
4,5 |
графики амплитудных характеристик (зависимости UВЫХ |
|
||||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
от UВХ) |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |
0,02 |
0,04 |
0,07 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
|
|
однотактного усилителя мощности в режиме класса А |
|
|
|
|||
однотактного усилителя мощности в режиме класса А с включенным и не включенным токостабилизирующим сопротивлением
двухтактной схемы УМ. A
двухтактной схемы УМ. AB
двухтактной схемы УМ. B
2 |
|
графики зависимостей РВЫХ от UВХ |
|
|
|||
|
|
|
|
||||
1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |
0,02 |
0,04 |
0,07 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
|
однотактного усилителя мощности в режиме класса А |
|
|
|
|||
|
однотактного усилителя мощности в режиме класса А с включенным и не включенным |
||||||
|
токостабилизирующим сопротивлением |
|
|
|
|
||
|
двухтактной схемы УМ. A |
|
|
|
|
|
|
|
двухтактной схемы УМ. AB |
|
|
|
|
|
|
|
двухтактной схемы УМ. B |
|
|
|
|
|
|
4000 |
|
графики зависимостей Р0 |
от UВХ |
|
|
||
|
|
|
|
||||
3500 |
|
|
|
|
|
|
|
3000 |
|
|
|
|
|
|
|
2500 |
|
|
|
|
|
|
|
2000 |
|
|
|
|
|
|
|
1500 |
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |
0,02 |
0,04 |
0,07 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
однотактного усилителя мощности в режиме класса А |
|
|
|
||||
однотактного усилителя мощности в режиме класса А с включенным и не включенным |
|
||||||
токостабилизирующим сопротивлением |
|
|
|
|
|||
двухтактной схемы УМ. A |
|
|
|
|
|
||
двухтактной схемы УМ. AB |
|
|
|
|
|
||
двухтактной схемы УМ. B |
|
|
|
|
|
||
4000 |
|
графики зависимостей Рк от UВХ |
|
|
|||
|
|
|
|
||||
3500 |
|
|
|
|
|
|
|
3000 |
|
|
|
|
|
|
|
2500 |
|
|
|
|
|
|
|
2000 |
|
|
|
|
|
|
|
1500 |
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
500 |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |
0,02 |
0,04 |
0,07 |
0,1 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
однотактного усилителя мощности в режиме класса А |
|
|
|
||||
однотактного усилителя мощности в режиме класса А с включенным и не включенным |
|
||||||
токостабилизирующим сопротивлением |
|
|
|
|
|||
двухтактной схемы УМ. A |
|
|
|
|
|
||
двухтактной схемы УМ. AB |
|
|
|
|
|
||
двухтактной схемы УМ. B |
|
|
|
|
|
||
70 |
|
графики амплитудно-частотных характеристик |
|
|
||||||||
|
|
|
двухтактных усилителей мощности |
|
|
|
||||||
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,01 |
0,02 |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1 |
2 |
5 |
10 |
20 |
50 |
10 |
|
|
|
|
|
класс А |
|
Класс B |
|
|
|
|
|