UKŁAD SCALONY

WPROWADZENIE DO ELEKTRONIKI I TELEKOMUNIKACJI – LABORATORIUM
ĆWICZENIE nr 3: UKŁAD SCALONY
W ćwiczeniu wykorzystany zostanie analogowy układ scalony typu TEA2025B. Jest to podwójny
wzmacniacz mocy sygnałów audio (sygnały muzyczne lub sygnał mowy). Układ TEA2025B jest
przewidziany do pracy dwukanałowej (stereofonicznej) lub mostkowej (rozwiązanie układowe
pozwalające na zwiększenie mocy wyjściowej wzmacniacza). W ćwiczeniu zostanie użyty tylko jeden
z dwóch wzmacniaczy (kanałów) układu scalonego.
1. Należy połączyć elementy wzmacniacza według schematu przedstawionego na rys. 1. Do wejścia
przyłączyć sygnał sinusoidalnie zmienny z wyjścia generatora funkcyjnego. Zmieniać
częstotliwość sygnału w zakresie od 16 Hz do 16 kHz. Obserwować przebieg wyjściowy na
ekranie oscyloskopu. Określić maksymalny poziom napięcia na wyjściu wzmacniacza (bez
wyraźnych zniekształceń sinusoidy). Sprawdzić temperaturę obudowy układu scalonego.
Obliczyć maksymalną moc wyjściową wzmacniacza. Zmierzyć wzmocnienie napięciowe
wzmacniacza dla częstotliwości 1 kHz. Sprawdzić działanie wzmacniacza przy niższych napięciach
zasilania (na przykład 9V, 6V i 3V).
+
Uzas
GND
C2
100μF
Generator
sygnału
16
C1
47μF
C4
100μF
Vs
10
FEEDBACK
11
BOOT 1
UKŁAD SCALONY
TEA2025B
IN 1 (+)
G
NUMERACJA WYPROWADZEŃ
OBUDOWY TYPU DIP16
GND (ang. ground) – linia zasilająca o
umownym poziomie napięcia równym
zeru. Tutaj: ujemny biegun zasilania.
C3
100μF
OUT 1
GND(sub) GND
9
12
14
15
GND
13
KONDENSATORY FOLIOWE
NIE MAJĄ OKREŚLONEJ POLARYZACJI
C5
470μF
C6
150nF
Gł
6Ω
KONDENSATORY ELEKTROLITYCZNE
MAJĄ USTALONĄ POLARYZACJĘ OKŁADZIN
TEA2025B
SYMBOL
OZNACZENIE
WYPROWADZEŃ
2. Zamiast generatora przyłączyć do wejścia wzmacniacza sygnał audio z wyjścia odtwarzacza
plików MP3. W tym celu zmodyfikować obwód wejściowy wzmacniacza zgodnie ze schematem
przedstawionym na rysunku 2. Suwak potencjometru P ustawić w dolnym położeniu –
stopniowo zwiększać siłę głosu. Obserwować przebiegi audio na ekranie oscyloskopu.
Uzas
C7
2,2μF
C2
100μF
Vs
10
IN 1 (+)
WEJŚCIE
FEEDBACK
POT
10 kΩ
C4
100μF
16
C1
47μF
C3
100μF
11
POTENCJOMETR
ZBUDOWANY JEST ZE ŚCIEŻKI REZYSTANCYJNEJ,
PO KTÓREJ PORUSZA SIĘ SUWAK
BOOT 1
UKŁAD SCALONY
TEA2025B
GND(sub) GND
9
12
OUT 1
14
C5
470μF
15
GND
13
C6
150nF
Gł
6Ω
GŁOŚNIK DYNAMICZNY
SKŁADA SIĘ Z CEWKI O PEWNEJ REZYSTANCJI PORUSZAJĄCEJ
SIĘ WRAZ Z MEMBRANĄ W POLU MAGNESU STAŁEGO
K
S
P
P S K
PODSTAWOWE PARAMETRY ELEKTRYCZNE UKŁADU SCALONEGO TEA2025B
Napięcie zasilania
od 3 V do 15 V
Prąd zasilania (bez obciążenia)
35 mA
Maksymalna moc wyjściowa
2,4 W
Wzmocnienie napięciowe
około 200 V/V
Zniekształcenia sygnału wyjściowego
0,3 %
Rezystancja wejściowa
30 kΩ
_________________________________________________________________________________________
SPRAWOZDANIE z ćwiczenia powinno zawierać:
 schematy badanych układów;
 obliczenie wartości maksymalnej mocy wyjściowej wzmacniacza;
 obliczenie wartości wzmocnienia napięciowego wzmacniacza, jako stosunku napięcia wyjściowego
do wejściowego;
 obliczenie wzmocnienia napięciowego wzmacniacza w skali decybelowej;
 porównanie otrzymanych wyników maksymalnej mocy wyjściowej i wzmocnienia napięciowego z
odpowiednimi wartościami podanymi w karcie katalogowej układu scalonego (spróbować wyjaśnić
ewentualne rozbieżności).
_________________________________________________________________________________________
UWAGA: W czasie ćwiczenia można wykorzystać przyniesione własne źródło muzyki z odtwarzacza MP3.
Wymagane standardowe wyjście słuchawkowe (tzw. mini Jack).
INFORMACJE DODATKOWE DLA BARDZIEJ DOCIEKLIWYCH STUDENTÓW
Układ TEA 2025 jest zbudowany w sposób typowy dla wzmacniaczy mocy. Na wejściu znajduje się
tranzystorowy wzmacniacz różnicowy o dwóch wejściach: wejściu nieodwracającym fazy (+) i wejściu
odwracającym fazę (-). Wzmacniacz wyjściowy jest wzmacniaczem mocy zrealizowanym w układzie dwóch
tranzystorów komplementarnych. Obydwa wzmacniacze objęte są pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego
w postaci rezystora scalonego R2. Głębokość ujemnego sprzężenia zwrotnego, a zatem i wzmocnienie
wzmacniacza,
może być ustalona przez użytkownika za pomocą elementów dołączonych do
wyprowadzenia o nazwie FEEDBACK.
Elementy podłączone do FEEDBACK
Brak elementów
Kondensator o pojemności 100μF lub więcej
Szeregowo: kondensator i rezystor RF
Wzmocnienie wzmacniacza [V/V]
K=1
K = 1+R2/R1 ≈ 1+100k/50 ≈ 200
K = 1+R2/(R1+ RF)
SCHEMAT BLOKOWY WYKORZYSTANEJ W ĆWICZENIU CZĘŚCI UKŁADU SCALONEGO TEA2025B
Vs
GND
BOOT 1
IN 1 (+)
RÓŻNICOWY
WZMACNIACZ
WEJŚCIOWY
WZMACNIACZ
WYJŚCIOWY
(MOCY)
OUT 1
R2 =100kΩ
R1 = 50Ω
FEEDBACK
W stopniu wyjściowym zastosowano rozwiązanie układowe zwane „bootstrap”. Za pomocą zewnętrznego
kondensatora o dużej pojemności uzyskuje się sprzężenie zwrotne, które dynamiczne wspomaga
sterowaniem tranzystorem w stopniu wyjściowym. Efektem działania układu „bootstrap” jest wyższa
amplituda sygnału wyjściowego, a więc także większa moc wyjściowa. Można nie korzystać z układu
„bootstrap” i pozostawić wyprowadzenie układu o tej nazwie niepodłączone.
Obudowa układu scalonego TEA2025B zewnętrznie nie różni się od obudowy DIP16, ale w rzeczywistości jest
obudową typu POWERDIP 12+2+2. Obudowa POWERDIP ułatwia odprowadzanie ciepła ze struktury układu
scalonego na zewnątrz. Wyprowadzenia układu scalonego o numerach 4, 5, 12, 13 (umieszczone centralnie)
pełnią podwójną rolę: doprowadzenia zasilania i odprowadzania ciepła do zewnętrznego radiatora, jakim
powinna być odpowiednio duża powierzchnia (przynajmniej 4 cm2) warstwy miedzi na płytce obwodu
drukowanego.