Главная страница
Навигация по странице:

  • «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I » (ФГБОУ ВО ПГУПС)

  • ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 по дисциплине «Прикладная схемотехника устройств СОД»

  • Оценочный лист

  • ИТОГО максимальное количество баллов 15 Цель и содержание работы

  • Схема установки

  • Таблица 2- Исследования коэффициента усиления

  • Исследование усилителя мощности низкой частоты. Лабораторная работа 1 по дисциплине Прикладная схемотехника устройств сод тема работы


    Скачать 0.75 Mb.
    НазваниеЛабораторная работа 1 по дисциплине Прикладная схемотехника устройств сод тема работы
    АнкорИсследование усилителя мощности низкой частоты
    Дата31.03.2023
    Размер0.75 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаpsu_1_laba.docx
    ТипЛабораторная работа
    #1029175

    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



    1. 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.

    1. 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%.


    написать администратору сайта