Цель: закрепление теоретических знаний по теме «Усилители мощности» и приобретение практических навыков расчета параметров трансформаторного одноактного усилителя мощности.

Задачи: ознакомиться с видами межкаскадных связей в усилителях и принципом действия трансформаторного усилителя мощности, сформировать умение рассчитывать параметры элементов схемы усилителя с помощью осциллографа, умение пользоваться справочной литературой, научить студентов применять теоретические знания на практике, организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество

Материалы, оборудование, ТСО, программное обеспечение: ПО Multisim 17, ПК, рабочая тетрадь по электронной технике

Литература, информационное обеспечение:

1. Москатов Е.А. Основы электронной техники. Учебное пособие - Ростов н/Д.: Феникс, 2014.

2. Вайсбурд Ф.И., Панаев Г.А., Савельев Б.И. Электронные приборы и усилители. Учебник - М.: Либрком, 2010.

3. Горшков Б.И., Горшков А.В. Электронная техника - М.: Академия, 2010.

Порядок выполнения практической работы:

Краткие сведения:

Однотактный оконечный трансформаторный каскад является основной схемой выходного каскада в существующих линейных усилителях многоканальной связи. С помощью выходного трансформатора согласуется выходное сопротивление выходного каскада с характеристическим сопротивлением линии. Работают такие каскады в режиме А.

К основным энергетическим показателям, характеризующим работу каскада относятся:

- полезная мощность, отдаваемая усилительным элементом в нагрузку;

- мощность , потребляемая от источника питания;

- мощность, рассеиваемая на коллекторе;

- КПД каскада.

Для определения нелинейных искажений строится сквозная (нагрузочная) характеристика и выходная характеристика трансформаторного каскада.

Таким образом, режим А в однотактном трансформаторном каскаде на биполярном транзисторе в схеме с ОЭ обеспечивает низкий КПД и небольшие нелинейные искажения.

Наличие выходного трансформатора, обладающего реактивными сопротивлениями, неизбежно приводит к частотным и фазовым искажениям.

Двухтактный трансформаторный каскад – это схема выходного усилительного каскада, собранная на двух транзисторах. Двухтактный выходной усилительный каскад обладает такими свойствами, которые определяют его широкое применение в усилителях.

1 Так как гармоники обоих плеч в нагрузке компенсируются из за протекания токов в противоположных направлениях, то и ЭДС обмоток трансформатора направлены друг против друга. Это сильно снижает нелинейные искажения в режимах В и АВ, в которых велики уровни четных гармоник. Поэтому данная схема применима для этих режимов по сравнению с однотактной, в которой нелинейные искажения очень большие.

2 Результирующий ток не содержит постоянной составляющей, так как они тоже взаимокомпенсируются, а значит, не происходит постоянного подмагничивания сердечника. Что позволяет выполнить сердечник выходного трансформатора без воздушного зазора и уменьшить его габариты и массу.

3 Двухтактная схема позволяет скомпенсировать влияние помех и фона переменного тока, создаваемого источником питания. Это позволяет упростить сглаживающие фильтры выпрямителей и допустить в них гораздо больший уровень пульсаций по сравнению с однотактным трансформаторным каскадом.

4 В общем проводе отсутствует ток первой гармоники, что исключает ОС между каскадами.

Достоинства двухтактной схемы могут быть реализованы только при полной симметрии обоих плеч, то есть одинаковых транзисторах с одинаковыми параметрами и характеристиками.

Энергетические показатели:

- коэффициент использования тока в режиме В составляет 1,57, то есть амплитуда полезного сигнала в 1,57 раз больше полезного сигнала. В режиме А коэффициент использования тока Кт=I1/Iср меняется в зависимости от амплитуды входного сигнала, что изменяет положение рабочей точки на ВАХ.

- полезная мощность и КПД, которые равны Рm=0,5Im*Um,
 кпд = Рm/Ро = 0,785 Е,

- где - Ро=2Iкm*Ек/π – потребляемая каскадом мощность;

- Е=Um/Eк – коэффициент использования напряжения,

что более чем в 1,5 раза превышает кпд такого же каскада в режиме А.

- максимальная мощность выделяемая на коллекторе – Ркm=0,1 Ек² /Rпл выделяется при амплитуде сигнала, соответствующей Е=0,637

Вопросы допуска:

1 В каких усилительных каскадах используются трансформаторные схемы усиления мощности и почему?

2 Какие требования предъявляют к работе каскадов усиления мощности?

3 Каковы параметры и особенности работы однотактной трансформаторной схемы?

4 Перечислите достоинства однотактного усилителя мощности.

5 Каковы недостатки однотактного усилителя мощности?

Содержание отчета:

1 Название и цель работы.

2 Принципиальная схема исследуемого усилителя

Рисунок 16. Схема однотактного трансформаторного усилителя мощности

3 Таблица измерений

4 Расчетная часть

Порядок выполнения

Активизировать программу Multisim.

Установить % изменения построечного резистора с помощью клавиши R (английский регистр) значение «0».

Включить режим моделирования.

Записать в таблицу измерений показания входного и выходного вольтметров и начертить осциллограмму, соответствующую данным условиям.

Повторить измерения для значений таблицы.

Выключить моделирование кнопкой

Расчетная часть:

Рассчитать коэффициент усиления усилителя в режиме наименьших искажений и диапазон рабочих частот.

Контрольные вопросы:

1 Какой трансформаторный усилитель называют двухтактным?

2 Как называются транзисторы, используемые для организации двухтактного трансформаторного усилителя?

3 Какие транзисторы называют составными?

4 Перечислите энергетические показатели двухтактного трансформаторного усилителя?

5 Каковы достоинства и недостатки двухтактного трансформаторного усилителя

Виды контроля (Оценка):

Лабраторные работы оцениваются следующим образом:

оценка «5» ставится, если:

- работа выполнена самостоятельно в объеме 100 % и получен верный ответ или иное требуемое представление результата работы;

- нет нарушений в оформлении работы;

- правильно выполнено свыше 95 % работы.

- правильно даны ответы на вопросы допуска и контрольные вопросы

оценка «4» ставится, если:

- работа выполнена самостоятельно в объеме 100 % (допускаются небольшие  математические ошибки, не влияющие на конечный результат;

- незначительные нарушения в оформлении практической работы, исправления;

- правильно выполнено свыше 85 % работы;

- правильно даны ответы на вопросы допуска и контрольные вопросы (допускается 1-2 не точности в ответах)

оценка «3» ставится, если:

- работа выполнена в объеме 100 %, но допущены ошибки, приводящие к неверному конечному результату.

- правильно даны ответы на вопросы допуска и контрольные вопросы (допускается 1-2 не точности в ответах)

оценка «2» ставится, если:

- допущены существенные ошибки, показавшие, что студент не владеет обязательными знаниями, умениями, необходимыми для выполнения работы, или значительная часть работы выполнена не самостоятельно;

- грубые нарушения в оформлении практической работы;

- даны ответы не на все вопросы допуска и контрольные вопросы

Лабораторная работа №10

«Исследование работы схемы двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности»

Продолжительность проведения – 2 часа