Робота 7. Дослідження інтегрального підсилювача

Низької частоти.

Мета роботи

Вивчити принцип дiї та опанувати методику зняття основних характеристик інтегрального пiдсилювача напруги низької частоти.

Теоретичнi вiдомостi

Пристрої, якi використовуються для пiдсилення електричних сигналiв, називаються електронними пiдсилювачами.

Електроннi пiдсилювачi є основними вузлами рiзноманiтної електронної апаратури, широко використовуються в пристроях автоматики, телемеханiки, системах автоматичного керування та контрольно-вимiрювальних приладах.

Електроннi пiдсилювачi вiдрiзняються великим коефiцiєнтом пiдсилення (10⁵...10⁶⁾, високою швидкодiєю (постiйна часу 10^-6...10^-9 с) i чутливiстю (порiг чутливостi струму 10^-7 А, напруги -10^-13 V). Вони економiчнi, надiйнi, мають малi габарити i масу.

В даний час в пiдсилювачах використовуються, в основному, біполярні i польовi транзистори та iнтегральнi мiкросхеми.

За призначенням пiдсилювачi дiляться на пiдсилювачi напруги i пiдсилювачi потужностi. Пiдсилювачами напруги називають попереднi каскади пiдсилення, призначенi для пiдсилення сигналiв за напругою до рiвня, необхiдного для нормальної роботи пiдсилювачiв потужностi. Їх пiдсилюючі властивостi характеризують коефiцiєнтом пiдсилення за напругою

.

Кiнцевi каскади повиннi забезпечувати передачу у навантаження не обхiдної потужностi i їх підсилюючі властивості характеризують коефiцiєнтом пiдсилення за потужнiстю

.

У багатокаскадних пiдсилювачах результуючий коефiцiєнт пiдсилення дорiвнює добутку коефiцiєнтiв пiдсилення окремих каскадiв:

.

Коефiцiєнти пiдсилення - безрозмiрнi величини, але в логарифмiчному масштабi їх виражають в белах i децибелах. У загальному випадку коефiцiєнти передачі є комплексними функцiями частоти.

За дiапазоном частот сигналiв, у межах якого пiдсилювач працює задовiльно, пiдсилювачi подiляються на пiдсилювачi низької частоти (0.01...100 кГц), пiдсилювачi високої частоти (0.01...100 МГц), пiдсилювачi надвисокої частоти (вище100МГц), пiдсилювачi постiйного струму (повільно змінних сигналiв), широкосмуговi (iмпульснi) пiдсилювачi та вузькосмуговi (вибiрнi) пiдсилювачi.

Частотнi властивостi пiдсилювачiв оцiнюються за їх амплiтудно-частотними характеристиками при . Типова амплiтудно-частотна характеристика пiдсилювача приведена на рис.6.1, а.

 

а) б)

Рис.7.1. Амплiтудно-частотна (а) i амплiтудна

характеристики пiдсилювача (б).

 

Зазвичай смуга пропускання пiдсилювача визначається на рiвнi . Ширина смуги пропускання (дiапазон пiдсилюваних частот) залежить вiд частотних властивостей транзисторiв, способу їх включення та cхемних особливостей пiдсилювача. Дiапазон змiни величини вхiдної напруги, яка може бути пiдсилена без спотворення її форми, визначається за амплітудною характеристикою пiдсилювача. Амплітудною характеристикою при називають залежнiсть вихiдної напруги підсилювача вiд вхiдної для заданої частоти (для пiдсилювачiв звукової частоти вона рiвна ). Важливими параметрами пiдсилювачiв є величини вхiдного i вихiдного опорiв. Пiдсилювач напруги повинен мати великий вхiдний опiр, щоб не навантажувати джерело сигналу, i низький - вихiдний для простоти узгодження його з навантаженням (iншим каскадом).

Останнім часом підсилювачі на інтегральних мікросхемах (ІМС) витісняють з вжитку підсилювачі на транзисторах. Це зумовлено простотою їх використання, більшою надійністю, кращими параметрами та характеристиками і меншими масою, розмірами та вартістю.

Прикладом інтегрального підсилювача низької частоти може бути ІМС К174УН14 (аналог TDA 2003)

Мікросхема являє собою підсилювач низької частоти з выходною потужністю 4,5 Вт. Вона призначена для виконання вихідних ступенів звуковідтворюючої апаратури, і в телевізійних приймачах. В порівнянні з К174УН7 має більш досконалий вбудований тепловий захист і захист від короткого замикання на виході, струмових перевантажень і зміни полярності, а також меньше значення . Побудована на 76 інтегральних елементах, випускається в корпусі типу 1501.5-1. Маса не більше 2,5 г.

До складу мікросхеми входять: пристрій захисту від перевантажень, попередній підсилювач, керуючий каскад, потужний вихідний каскад, тепловитй захист.

Призначення виводів мікросхеми: 1 — неінвертуючий вхід; 2 — інвертуючий вхід; 3 — загальний (-U_жив); 4 — вихід; 5 — напруга живлення (+U_жив) (див. рис. 7.1).

Рис. 7.1. Типова схема включення інтегрального пiдсилювача напруги К174УН14.

Електричні параметри

Номінальна напруга живлення	15 В ± 10%
Вихідна напруга при	3,6...4,6 В
Струм споживання при	10...80 мА
Коефіцієнт гармонік на частоті 1 кГц:
Коефіцієнт послаблення підсилення:
на нижній граничній частоті при
на верхній граничній частоті при
Коефіцієнт підсилення напруги