Файл: Лабораторная работа 1 по дисциплине Прикладная схемотехника устройств сод тема работы.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 19
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральноегосударственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Петербургский государственный университет путей сообщения
Императора Александра I»
(ФГБОУ ВО ПГУПС)
Факультет «Автоматизация и интеллектуальные технологии»
Кафедра «Электрическая связь»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
по дисциплине
«Прикладная схемотехника устройств СОД»
ТЕМА РАБОТЫ
«Исследование усилителя мощности низкой частоты»
| Выполнил: Обучающийся группы : | ________________ Дата, подпись | |
| | | |
| Исправить замечания: | ________________ Дата, подпись | ___________________ доцент, Яковлев П.Б. |
| Защита: ________________ Зачтено/не зачтено | ________________ Дата, подпись | ________________ доцент, Яковлев П.Б. |
Санкт-Петербург
2023
Оценочный лист
| № п/п | Материалы необходимые для оценки знаний, умений и навыков | Показатель оценивания | Критерии оценивания | Шкала оценивания | |
| 1 | Лабораторная работа № 1 | Качество оформления отчета | Без замечаний | 5 | |
| Есть замечания | 2 | ||||
| Правильность ответа на вопрос | Получены правильные ответы на вопросы | 5 | |||
| Получены частично правильные ответы | 2 | ||||
| Получены неправильные ответы | 0 | ||||
| Срок выполнения работы | Выполнение в срок | 2 | |||
| Выполнение с опозданием на 2 недели и более | 0 | ||||
| Точность выводов | Выводы носят конкретный характер | 3 | |||
| Выводы носят формальный характер | 1 | ||||
| ИТОГО максимальное количество баллов | 15 | ||||
-
Цель и содержание работы:
Изучение свойств основного усилительного элемента аналоговой схемотехники – усилителя мощности низкой частоты на операционном усилителе и состоит в ознакомлении с характеристиками, параметрами и схемотехникой.
-
Схема установки:
Рис.1 – Схема установки.
Таблица 1- функциональное назначение элементов усилителя
| Элемент | | Назначение |
| Q1 | | Источник синусоидального сигнала - Формирует синусоидальный сигнал с заданной частотой, амплитудой, фазой и смещением. |
| R1 | | Токоограничивающий резистор - Служит для защиты входа/выхода микроконтроллера по току. |
| C1 | | Конденсатор для фильтрации низких частот - пропускает только частотный сигнал, который ниже, чем частота среза фильтра, R1 входит в состав этого фильтра. |
| R7 | | Делитель напряжения на основе потенциометра - делит поступающее на них напряжение в определённой пропорции. |
| C2 | | Конденсатор для фильтрации высоких частот - пропускает только частотный сигнал, который выше, чем частота среза фильтра, а также для предотвращения воздействия постоянного тока на операционный усилитель (ОУ) |
| R4 | | стягивающий резистор - для уменьшения влияния входных токов на ОУ, также входит с состав фильтра высоких частот с C2 |
| R13, R14 | | Цепь отрицательной обратной связи (ООС) - повышается стабильность коэффициента усиления, уменьшаются также нелинейные искажения и уровень фона и собственных шумов усилителя. |
| C4 | | Фильтр низких частот - пропускает только частотный сигнал, который ниже, чем частота среза фильтра. |
| C3 | | Фильтр высоких частот - пропускает только частотный сигнал, который выше, чем частота среза фильтра. |
| U1 | | ОУ с последовательно ООС по напряжению- уменьшает коэффициент гармоник, расширяется АЧХ усилителя, стабилизируется выходное напряжение, и как следствие, уменьшается неравномерность АЧХ |
| V3 | | Отрицательный источник питания –позволяет получить отрицательное напряжение из положительного |
| V2 | | Положительный источника питания - |
| R6 | | Нагрузка- |
| C5 | | фильтрующий конденсатор - исключает влияние постоянного тока на нагрузку |
| Q1, Q2, Q3, R5, R10, R2, R3, R11, R12 | | схема токового бустера класса AB, где Q3, R11, R12 – диодное включение, можно заменить на два диода и резистор |
| XSC1 | | Осциллограф – нужен для наблюдения формы сигналов и измерения их амплитудных, фазовых и временных характеристик. |
Таблица 2- Исследования коэффициента усиления
 | 5 | 10 | 15 | 20 |
 | 0,641 | 0,972 | 1,301 | 1,633 |
 | 0,980 | 0,982 | 0,978 | 0,979 |
 | 0,65 | 0,989 | 1,330 | 1,668 |
Рис.2 – Осциллограмма входного и выходного
сигналов при сопротивлении R14 10 кОм.
Рис.3 – Графики АЧХ и ФЧХ .
Определим значение коэффициента гармоник
(THD) при значении сопротивления R14 10 кОм, 1000 Гц и 9 гармониках в узле нагрузки (V13). Коэффициент гармоник получился 0,034%.
Рис.4 – Исследования коэффициент гармоник
при сопротивлении R14 10 кОм.
Вывод:
В ходе данной лабораторной работы были изучены свойства усилителя мощности низкой частоты на операционном усилителе.
Усилители низкой частоты предназначены для усиления гармонических составляющих непреобразованного передаваемого или принимаемого сообщения.
Основное назначение УНЧ – усиливать мощность сигнала, т.е. при подаче на вход УНЧ электрического сигнала малой мощности получать на нагрузке сигнал той же формы, но большей мощности.
Частотная характеристика усилителей низкой частоты охватывает спектральный диапазон от десятков Гц до десятков кГц.
В ходе лабораторной работы был рассчитан коэффициент усиления (Кu) усилителя для различных значений R14.
Были сняты осциллограммы входного и выходного сигналов инвертирующего усилителя для значений сопротивления ООС. ООС приводит к уменьшению полного коэффициента усиления пропорционального глубине ОС. В связи с этим за счет ООС повышается стабильность коэффициента усиления: относительное изменение коэффициента усиления под влиянием соответствующего дестабилизирующего фактора снижается пропорционально глубине ООС. При увеличении глубины ООС пропорционально уменьшаются также нелинейные искажения и уровень фона и собственных шумов усилителя.
ОС влияет на входное и выходное сопротивления усилителя, при этом последовательная ООС увеличивает сопротивление (входное или выходное), а параллельная — уменьшает.
Также были сняты АЧХ и ФЧХ. При введении частотнонезависимой ООС по напряжению расширяется АЧХ усилителя, стабилизируется выходное напряжение, и как следствие, уменьшается неравномерность АЧХ.
По ФЧХ можно сказать, что в том же диапазоне фаза не меняется, при малых частотах – фаза увеличивается в положительную сторону, а при высоких – в отрицательную.
Был вычислен коэффициент гармоник (
) при сопротивлении R14 = 10 кОм, коэффициент равен=0,034%.