Zadanie egzaminacyjne

Artur Kłosek RCEZ Biłgoraj
Zadanie egzaminacyjne
Opracuj projekt realizacji prac związanych z uruchomieniem i sprawdzeniem działania
selektywnego wzmacniacza napięcia, zgodnie z jego danymi technicznymi (Załącznik 1).
Opracuj wyniki pomiarów uzyskane podczas badania selektywnego wzmacniacza napięcia
(Załącznik 3) na stanowisku wyposażonym zgodnie z Załącznikiem 2.
Porównaj uzyskane wyniki z danymi technicznymi oraz sformułuj wnioski dotyczące
poprawności działania i użytkowania selektywnego wzmacniacza napięcia.
Projekt realizacji prac powinien zawierać:
1. Tytuł pracy egzaminacyjnej.
2. Założenia do projektu realizacji prac, wynikające z treści zadania i załączników.
3. Wykaz działań związanych z uruchomieniem i sprawdzeniem działania
selektywnego wzmacniacza napięcia.
4. Wykaz zmierzonych i obliczanych charakterystycznych parametrów selektywnego
wzmacniacza napięcia.
5. Schematy układów pomiarowych do sprawdzenia działania selektywnego
wzmacniacza napięcia.
6. Opisy sposobu pomiarów charakterystycznych parametrów selektywnego
wzmacniacza napięcia.
7. Wskazania eksploatacyjne dla użytkownika selektywnego wzmacniacza napięcia.
Dokumentacja z wykonania prac powinna zawierać:
1. Interpretację graficzną wyników pomiarów w postaci charakterystyk dynamicznych:
UWY, THD = f (UWE) i częstotliwościowych: kU, THD = f (f).
2. Wyniki obliczeń charakterystycznych parametrów selektywnego wzmacniacza
napięcia: wzmocnienia napięciowego, napięcia przesterowania, częstotliwości
rezonansowej,
współczynnika
prostokątności,
trzydecybelowego
pasma
przenoszenia.
3. Zestawienie uzyskanych wyników z danymi technicznymi oraz wnioski dotyczące
poprawności działania selektywnego wzmacniacza napięcia.
Do wykonania zadania wykorzystaj:
Opis i dane techniczne selektywnego wzmacniacza napięcia – Załącznik 1
Wyposażenie stanowiska do sprawdzenia działania selektywnego wzmacniacza napięcia
– Załącznik 2.
Wyniki pomiarów uzyskane podczas uruchomienia i sprawdzenia poprawności działania
selektywnego wzmacniacza napięcia – Załącznik 3
Czas przeznaczony na wykonanie zadania wynosi 240 minut.
Strona 1 z 4
Selektywny wzmacniacz napięcia
Załącznik 1
Opis i dane techniczne selektywnego wzmacniacza napięcia
Wzmacniacz, którego schemat przedstawiony jest na rysunku 1, jest klasycznym
wzmacniaczem selektywnym rezonansowym LC opartym na małosygnałowym
tranzystorze bipolarnym BC 107. Układ jest stabilizowany termicznie za pomocą rezystora
RE. Kondensator CE zapewnia eliminację ujemnego sprzężenia zwrotnego dla sygnałów
zmiennych. Rezystory RB1, RB2 zostały tak dobrane, aby zapewnić odpowiednie
wzmocnienie i optymalny punkt pracy.
+Ucc
RB1
C
UCC = 12V
RB1 = 39kΩ
L
RB2 = 20kΩ
CC
WY
RE = 1,2kΩ
CB
CE = 470μF
WE
CB = 200nF
CC = 30nF
RE
RB2
CE
C = 240nF
L = 1mH
Rys. 1. Schemat ideowy selektywnego wzmacniacza napięcia
Parametry elektryczne i użytkowe wzmacniacza
Nazwa parametru
Symbol
Wartość
Wzmocnienie napięciowe zmierzone
przy UP i f0
KU
50V/V, 34dB
Napięcie przesterowania
UP
100mV
Częstotliwość rezonansowa
f0
10kHz
Współczynnik prostokątności
ppr
24%
Dobroć układu rezonansowego LC
Q
5
Pasmo przenoszenia 3 decybelowe
B3dB
2kHz
Napięcie zasilania
UCC
12V
Współczynnik zniekształceń całkowitych
zmierzony przy UP i f0
THD
1%
Stosunek sygnał/szum zmierzony
przy UP i f0
S/N
40dB
Zakres temperatur otoczenia
ΔTO
10÷50°C
Maksymalna wilgotność względna
wmax
70%
Strona 2 z 4
Załącznik 2
Wyposażenie stanowiska do sprawdzenia poprawności działania selektywnego
wzmacniacza napięcia
1. Zasilacz laboratoryjny 5/12/15V, 0,5A – szt. 1
2. Generator funkcyjny sinus/prostokąt/trójkąt z wyświetlaczem częstotliwości
wyjściowej, fmax = 2MHz, UWYpp = 1mV÷10V – szt. 1
3. Oscyloskop dwukanałowy – szt. 1
4. Miernik zniekształceń całkowitych THD – szt. 1
5. Multimetr wielozakresowy V/A/Ω, AC/DC – szt. 1
6. Zestaw sond pomiarowych i przewodów połączeniowych
Załącznik 3
Wyniki pomiarów uzyskane podczas uruchomienia i sprawdzenia poprawności
działania selektywnego wzmacniacza napięciowego
1. Pomiar charakterystyk statycznych wzmacniacza selektywnego
Pomiary charakterystyki przejściowej wykonano przy częstotliwości sygnału wejściowego
f = f0 = 10kHz. Jednocześnie dla sygnału wyjściowego zmierzono współczynnik
zniekształceń całkowitych THD. Na podstawie pomiarów można określić znamionowe
wzmocnienie, napięcie przesterowania i znamionowy współczynnik zniekształceń THD.
Tabela 1. Wyniki pomiarów UWY = f(UWE) i THD = f(UWE) przy f = const
Lp.
UWE [mV]
UWY [V]
THD [%]
1.
10
0,47
0,3
2.
30
1,45
0,3
3.
50
2,50
0,4
4.
70
3,57
0,4
5.
100
5,00
1,0
6.
130
5,60
4,5
7.
150
5,80
7,0
8.
170
6,00
10,0
2. Pomiary parametrów charakterystyki częstotliwościowej
Pomiary charakterystyki częstotliwościowej wykonano przy napięciu sygnału wejściowego
UWE = 100mV. Jednocześnie dla sygnału wyjściowego zmierzono współczynnik
zniekształceń całkowitych THD.
Tabela 2. Wyniki pomiarów KU = f(f) i THD = f(f) przy UWE = const
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
f [kHz]
4
6,5
8
9
10,3
11
13
15
25
UWY [V]
0,1
0,5
1,6
3,55
5,0
3,55
1,1
0,5
0,1
THD [%]
4
3
2
1,1
1,0
1,2
2
3
5
KU [dB]
Uwaga: Tabelę 2 – uzupełnioną wynikami obliczeń oraz przykładowe obliczenia przenieś
do Karty Pracy Egzaminacyjnej.
Strona 3 z 4
Współczynnik prostokątności ppr wyznacza się określając pasmo przenoszenia przy
spadku wzmocnienia napięciowego o 3 dB względem wzmocnienia maksymalnego:
B3dB = f gg − f gd oraz spadku wzmocnienia o 20 dB względem wzmocnienia
maksymalnego B20dB = f gg − f gd . Wartość współczynnika prostokątności określa wzór:
B
p pr = 3dB ⋅100 % .
B20dB
Na podstawie wartości dobroci Q układu rezonansowego LC i znamionowej częstotliwości
1
rezonansowej f0 obliczonej ze wzoru: f 0 =
, można obliczyć szerokość
2  LC
f
trzydecybelowego pasma przenoszenia: B3dB = 0 .
Q
Tabela 3. Wyniki obliczeń parametrów charakterystyki częstotliwościowej
f0
f0
B3dB
B3dB
B20dB
wyznaczone obliczone wyznaczone obliczone wyznaczone
z pomiarów
z pomiarów
z pomiarów
ppr
Uwaga: Tabelę 3 – uzupełnioną wynikami obliczeń oraz przykładowe obliczenia przenieś
do Karty Pracy Egzaminacyjnej.
Strona 4 z 4