Лабораторно упражнение 6 1 Изследване на нискочестотни усилватели на мощност Основни съотношения Полезната мощност е P L = I o U o, където I o и U o са ефективните стойности на изходния ток и изходното напрежение. При синусоидален входен сигнал за полезната мощност може да се напише: U Lp p 1 1 U Lm 1 (1) PL U LmILm, където U Lm и I Lm са амплитудните RL RL стойности на напрежението и тока през товара. Мощността, която се консумира от захранващия източник, е () PCC I CCU CC Коефициентът на полезно действие се дефинира с израза PL (3).100,%. PCC Разсейваната или загубната мощност върху интегралната схема е: 1 (4) PC PCC PL. Задачи за изпълнение: 1. Да се разучи макета за изследване на усилвател на мощност, изграден с ИС TDA005. Да се начертаят схемите на свръзване на стандартен фиг.1 (single ended - SE) и мостови фиг.а и б (Bridge-Tied Load - BTL) усилвател на мощност.. Да се реализира схемата на усилвател на мощност със стандартно (SE) свързване на товара, показана на фиг. 1. За целта ключа К се поставя в положение 1. - Амперметърът се включва към схемата, като се настройва на подходящ обхват. - Проверяват се изходите на схемата (изходите трябва да са без товар). - Подава се захранващо напрежение U CC = +15V. 3. Измерват се токът на консумация на ИС I CC и захранващото напрежение U CC. Резултатите се нанасят в таблица 1.1. 4. Да се измерят консумираната мощност P CC, полезната P L и коефициентът на полезно действие (кпд) за различи товари:
За целта, на входа на усилвателя се подава сигнал от генератор с честота 1kHz, а амплитудата се увеличава до постигане на максимален неизкривен сигнал на изхода. Процедурата се повтаря за всеки товар. - Данните се нанасят в таблица 1.. - Да се направят изводи за връзката на кпд със стойността на товара. 5. Да се свали опитно амплитудно-честотната характеристика на схемата за товар R L =8.Ω. За целта първоначално от генератора се подава входен синусоидален сигнал с честота 1kHz и амплитудата се увеличава до постигане на максимален неизкривен сигнал на изхода. - След това данните при промяна на входната честота се нанасят в таблица 1.3. - Да се измерят долната f b3db и горната f h3db гранични честоти (при които усилването става 0.707 от максималното) и да се изчисли широчината на честотната лента f ( попълва се таблица 1.4). - Да се начертае АЧХ на схемата в логаритмичен мащаб. 6. Да се реализира схемата на мостови (BTL) усилвател на мощност от фиг. б. За целта ключа К се поставя в положение ; - Амперметърът се включва към схемата, като се настройва на подходящ обхват. - Проверяват се изходите на схемата (изходите трябва да са без товар). - Подава се захранващо напрежение +15V. 7. Да се измерват захранващото напрежение, постоянното напрежение в изходите на схемата OUT1 и OUT (с волтметър) и токът на консумация I CC. Измерванията се извършват без товар и без входен сигнал. - Данните се нанасят в таблица.1. - Да се направи извод за полученото напрежение между двата изхода на усилвателя в мостово свързване. 8. Да се изследва работата на мостови усилвател на мощност по променлив ток. За целта канал А на осцилоскопа се свързва към изхода OUT1 и маса, канал В се свързва към OUT и маса. - Да се снемат времедиаграмите на двата сигнала върху обща координатна система. - Да се снеме времедиаграмата на напрежението върху товара. За тази цел сигналите от двата канала трябва да се извадят (използва се функция изваждане на осцилоскопа: А-В). В случай, че осцилоскопът не разполага с функция за изваждане, сигналът от канал В се инвертира (натиска се бутон BINV), след което се реализира функция събиране (бутон А+В). За правилно измерване е необходимо показанията на двата превключвателя VOLTS/DIV да са еднакви.
9. Да се измерят P CC, P L и за различи товари (като в т.4): За целта, на входа на усилвателя се подава сигнал от генератор с честота 1kHz, а амплитудата се увеличава от 0 до постигане на максимален неизкривен сигнал на изхода. Процедурата се повтаря за всеки товар. Внимание! Начинът за определяне на напрежението върху товара при мостови усилвател беше описано в т.8. - Данните се нанасят в таблица. - Да се построи графика на зависимостта на КПД от товара. - Да се направят изводи за връзката на КПД със стойността на товара. 10. Да се свали опитно амплитудно-честотната характеристика на схемата за товар R L = 8.Ω. За целта се подава входен синусоидален сигнал от генератора с честота 1kHz и амплитудата се увеличава до постигане на максимален неизкривен сигнал на изхода. - Данните се нанасят в таблица.3. - Да се измерят долната f b3db и горната f h3db гранични честоти (при които усилването става 0.707 от максималното ) и да се изчисли ширината на честотната лента f (попълнете таблица.4). - Да се начертае АЧХ на схемата в логаритмичен мащаб. 11. Да се сравнят двете схеми по опитно измерените показатели и да се направи извод за предимствата и недостатъците на всяка от схемите. Схеми на опитната постановка: V S R 1 0,1 F V i C 1 1, F 10k 9 3 TDA005S 11 10 C 4 100uF C 5 0 F C 3 10 F R 1,k R 3 33 C 6 0,1 R 5 1 C 10 00 F R L 5 8 4 6
Фиг. 1. Схема на усилвателя в стандартен режим (SE). C 1 V i R L C C 6 R R3 R 4 C 8 R 5 Фиг. а. Обобщена схема на мостово свързване. V S R 1 C 3 0,1 F V i C 1 C 1, F / 3V 5, F / 3V 10k 9 3 TDA005M 6 11 100 10 7 0 100 8 4 C 5 F / 10V C 6 F / 3V C 7 F / 10V C 8 0 F / 3V C4 10 F R 1k R 3 k R 4 1 R 5 1 C 9 0,1 R 6 1 C 10 0,1 R 7 1 OUT1 OUT R L Фиг. б. Схема на усилвателя в мостов режим (BTL).
Резултати от измерванията: Изследване на TDA 005 в SE режим Таблица 1.1 При U i = 0V и R L = V CC I CC P CC Таблица 1. f = 1kHz, V CC = 15V R L I CC, А U Lp-p, V P CC, W P L, W P C, W η, % 4,7Ω 8,Ω Ω Таблица 1.3 R L = 8.Ω f, Hz 10 100 00 500 1k 5k 10k 0k 50k 100k 00k 500k U i p-p, V U L p-p, V A U A U, db Таблица 1.4 f b3db, Hz f h3db, Hz f, Hz
Изследване на TDA 005 в BTL режим Таблица.1 При U i = 0V и R L = V CC I CC P CC U OUT1 U OUT Таблица. f = 1kHz, V CC 15V R L V CC I CC, А U Lp-p, V P CC, W P L, W P C, W η, % 4,7Ω 8,Ω Ω Таблица.3 R L =8.Ω f, Hz 10 100 00 500 1k 5k 10k 0k 50k 100k 00k 500k U i p-p, V U L p-p, V A U A U, db Таблица.4 f b3db, Hz f h3db, Hz f, Hz