AMPLIFICATOR DE PUTERE ÎN CONTRATIMP
1. Lucrarea are ca scop studiul experimental al unor aspecte ale functionarii unui amplificator de putere în contratimp de clasa B sau AB.
2. Etajele de putere pentru semnalele de frecventa audio se pot realiza cu tranzistoare functionând în clasa A (când elementul activ ce debiteaza putere în sarcina este permanent în conductie) sau în clasa B, în contratimp (elementul activ ce debiteaza putere în sarcina este în conductie o semiperioada a semnalului).
Amplificatorul de putere de clasa A asigura o reproducere fidela a semnalului în sarcina, dar cu un randament scazut, ceea ce determina o putere disipata de elementul de putere mare în comparatie cu puterea utila. Amplificatorul de putere în clasa B în contratimp este caracterizat printr-un randament ridicat, ceea ce înseamna o buna utilizare a tranzistoarelor de putere, dar semnalul în sarcina va fi distorsionat, în principal, datorita caracteristicii de transfer neliniare.
3. În schema de principiu din fig.1, în care este reprezentat un amplificator de putere de clasa B în contratimp cu tranzistoarele complementare, curentul prin sarcina este asigurat de tranzistorul pe semialternanta pozitiva si de tranzistorul pe semialternanta negativa. Caracteristica de transfer a etajului, reprezentata în fig.2.a, este neliniara, astfel ca la un semnal sinusoidal aplicat la intrare (fig.2.b) se obtine, în sarcina, un curent distorsionat (fig.2.c) ; acestea sunt distorsiunile de neliniaritate (sau de trecere).
4. Functionarea în clasa AB se poate realiza, de exemplu, sub forma din fig.3, pentru un circuit cu o singura sursa de polarizare, în care sarcina se cupleaza prin capacitate. Prin rezistenta circula curentul de colector al tranzistorului , care asigura o cadere de tensiune de circa 1.2 -1.3 V la bornele ei, suficienta pentru mentinerea în conductie a tranzistoarelor si , în absenta semnalului (tensiunea continua din emitoarele celor doua tranzistoare de putere se stabileste printr-o reactie negativa de curent continuu). Rezistenta asigura închiderea curentului de colector al tranzistorului si contribuie la formarea sarcinii de colector a tranzistorului . Semnalul variabil se aplica pe baza tranzistorului .
5. La etajul final trebuie sa se realizeze o plasare corecta a punctului static de functionare în scopul utilizarii cât mai bune a tensiunii sursei de alimentare. Se defineste coeficientul de utilizare a tensiunii de alimentare sub forma :
(1), unde - amplitudinea semnalului de sarcina, presupus sinusoidal; - valoarea vârf la vârf a tensiunii de iesire; - tensiunea de alimentare aplicata efectiv etajului final de putere.
Punctul static de functionare trebuie astfel ales încât , cu semnal de iesire nedistorsionat, sa aiba o valoare cât mai apropiata de 1. Pentru circuitul din fig.3, tensiunea pe emitoarele tranzistoarelor finale nu poate ajunge la 0 (ramâne tensiunea de saturatie a tranzistorului ) si nici la (ramâne ca diferenta tensiunea si tensiunea de saturatie a tranzistorului ). Asa cum se vede si în fig.5, se obtine :
.
6. Din punct de vedere energetic, se pot deduce urmatoarele relatii:
- Puterea utila în sarcina :
(2) (cu valoarea maxima pentru );
- Puterea absorbita de la sursa de alimentare de etajul final :
(3);
- Randamentul : (4);
- Puterea disipata de tranzistoarele de putere :
(5).
DESFASURAREA LUCRARII
Tensiunea de alimentare se aplica la borna 6, iar miliampermetrul utilizat pentru masurarea curentului de alimentare este scurtcircuitat cu o capacitate de valoare foarte mare.
Cu ajutorul potentiometrului se regleaza polarizarea corecta în clasa AB de functionare, iar cu ajutorul potentiometrului se fixeaza punctul static de functionare al etajului final, având în vedere cuplajul pe curent continuu între etaje; stabilitatea punctelor statice de functionare se realizeaza prin reactie negativa pe curent continuu permanenta obtinuta prin rezistentele si . Prin aceleasi rezistente, se aplica si reactia negativa de tensiune pe semnal variabil, care poate fi întrerupta, prin cuplarea capacitatii la masa.
2. Se realizeaza conexiunea bootstrap (bornele 5 si 7 legate împreuna), se conecteaza miliampermetrul (între bornele 9 si 6) si se alimenteaza montajul cu tensiune continua de 15 V între borna 6 (+) si masa (-).
3. Se studiaza performantele energetice ale amplificatorului.
Se deseneaza forma de unda la borna 3 cu osciloscopul cuplat pe curent continuu, pentru . Se mareste apoi amplitudinea semnalului de la intrare astfel încât sa se produca o usoara limitare sus si jos; se masoara, asa cum se vede si în fig.5, valorile tensiunilor si si se explica diferenta dintre ele prin analiza schemei electrice a amplificatorului.
4. Se studiaza efectul tensiunii de alimentare asupra puterii utile maxime. Pent...