amplificatoare de putere

36
PROIECT PENTRU CERTIFICAREA COMPETENŢELOR PROFESIONALE - NIVEL III - DOMENIUL: ELECTRONICA AUTOMATIZARI CALIFICARE:TEHNICIAN IN AUTOMATIZARI CLASA: ÎNDRUMĂTOR: ABSOLVENT: 1

Upload: gabrielionuttempe

Post on 23-Apr-2017

358 views

Category:

Documents


9 download

TRANSCRIPT

Page 1: Amplificatoare de Putere

PROIECTPENTRU

CERTIFICAREA COMPETENŢELOR PROFESIONALE- NIVEL III -

DOMENIUL: ELECTRONICA AUTOMATIZARI CALIFICARE:TEHNICIAN IN AUTOMATIZARI CLASA:

ÎNDRUMĂTOR: ABSOLVENT:

-2013-

1

Page 2: Amplificatoare de Putere

TEMA PROIECTULUI:

AMPLIFICATOARE DE PUTERE

ÎNDRUMĂTOR: ABSOLVENT:

-2013-

2

Page 3: Amplificatoare de Putere

Cuprins

Argument…………………………………………………………………...4

Capitolul I :Amplificatoare electrice

I.1.1 Generalitati…………………………………………………………....6I.1.2 Clasificarea amplificatoarelor………………………………………... 7I.1.3 Parametrii amplificatoarelor………………………………………...... 9I.1.3.1 Coeficientul de amplificare………………………………………… 9I.1.3.2 Distorsiunile……………………………………………………….. 11I.1.3.3 Caracteristica amplitudini-fregventa……………………………….13I.1.3.4 Raportul semnal/zgomot………………………………………........13I.1.3.5 Gama dinamica……………..………………………………………14I.1.3.6 Sensibilitatea………………………………………………………..14I.1.4 Etaje de amplificare…………………………………………………..14I.1.5 Amplificatoare de putere……………………………………………..15I.1.5.1 Clase de functionare pentru amplificatoarele de putere……………16I.1.5.2 Reactia in amplificatoare…………………………………………...191.5.3 Influenta reactiei negative asupra parametrilor amplificatorului…….20

Capitolul II : Amplificator cu 2 etajeII 2.1 Schema electrica…………………………………………………….23II.2.2 Condensatorul……………………………………………………….23II.2.3 Rezistorul…………………………………………………………....24II.2.4 Tranzistorul………………………………………………………….25

Capitolul III : Norme de protectia muncii………………………………..26

Capitolul VI :Anexe IV.1.1 Schema electrica……………………………………………………28

Bibliografie..................................................................................................29

3

Page 4: Amplificatoare de Putere

Argument

Ştiinţa este un ansamblu de cunoştinţe abstracte şi generale fixate intr-un sistem

coerent obţinut cu ajutorul unor metode adecvate şi având menirea de explica, prevedea şi

controla un domeniu determinant al realităţii obiective.

Descoperirea şi studierea legilor şi teoremelor electromagnetismului în urmă cu

un secol şi jumătate în urmă au deschis o eră noua a civilizaţiei omeneşti

Mecanizarea proceselor de producţie a constituit o etapă esenţială în dezvoltarea

tehnică a proceselor de respective şi a condus la uriaşe creşteri ale productivităţii muncii.

Datorită mecanizării s-a redus considerabil efortul fizic depus de om în cazul proceselor

de producţie, întrucât maşinile motoare asigură transformarea diferitelor forme de energie

din natură în alte forme de energie direct utilizabile pentru acţionarea maşinilor unelte

care execută operaţiile de prelucrare a materialelor prime şi a semifabricatelor.

După etapa mecanizării, omul îndeplineşte în principal funcţia de conducere a

proceselor tehnologice de producţie. Operaţiile de conducere nu necesită decât un efort

fizic redus, dar necesită un efort intelectual important. Pe de altă parte unele procese

tehnice se desfăşoară rapid, încât viteza de reacţie a unui operator uman este insuficientă

pentru a transmite o comandă necesară în timp util.

Se constată astfel că la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de producţie

devine necesar ca o parte din funcţiile de conducere să fie transferate unor echipamente şi

aparate destinate special acestui scop, reprezentând echipamente şi aparate de

automatizare. Omul rămâne însă cu supravegherea generală a funcţionării instalaţiilor

automatizate şi cu adoptarea deciziilor şi soluţiilor de perfecţionare şi optimizare.

Prin automatizarea proceselor de producţie se urmăreşte asigurarea tuturor

condiţiilor de desfăşurare a acestora fără intervenţia nemijlocită a operatorului uman.

Această etapă presupune crearea acelor mijloace tehnice capabile să asigure evoluţia

proceselor într-un sens prestabilit, asigurându-se producţia de bunuri materiale la parametri

doriţi.

Etapa automatizării presupune existenţa proceselor de producţie astfel concepute

încât să permită implementarea lor mijloacelor de automatizare, capabile să intervină într-

un sens dorit asupra proceselor asigurând condiţiile de evoluţie a acestora în deplină

concordanţă cu cerinţele optime.

4

Page 5: Amplificatoare de Putere

Lucrarea de faţă realizată la sfârşitul perioadei de perfecţionare profesională în

cadrul liceului, consider că se încadrează în contextul celor exprimate mai sus. Doresc să

fac dovada gradului de pregătire în meseria de ,,tehnician in automatizari’, cunoştinţe

dobândite în cadrul disciplinelor de învăţământ : ,,Bazele automatizării’’ ,,Electronică

analogică’’ ,,Electronică digitală’’.

Lucrarea cuprinde patru capitole conform tematicii primite. Pentru realizarea ei

am studiat materialul biografic indicat precum şi alte lucrări ştiinţifice cum ar fi: cărţi şi

reviste de specialitate, STAS-ul.

În acest fel am corelat cunoştinţele teoretice şi practice dobândite în timpul şcolii

cu cele întâlnite în documentaţia tehnică de specialitate parcursă în perioada de elaborare a

lucrării de diplomă.

Consider că tema aleasă in vederea obţinerii diplomei de atestare în specialitate

de ,,automatist’’ dovedeşte capacitatea mea de a sistematiza şi sintetiza cunoştinţele, de a

rezolva problemele teoretice dar şi practice folosind procese tehnologice din specializarea

în care lucrez.

5

Page 6: Amplificatoare de Putere

Cap. I - Amplificatoare electronice

1.1Generalitati

Circuitele electronice sunt acele circuite care contin componente electronice,tuburi

electronice sau dispozitive semiconductoare, avand caracteristici current-tensiune neliniare si

posibilitatea de a comanda prin semnale electrice parametrii lor.

Una din aplicatiile cele mai raspandite ale acestor circuite este amplificarea

semnalelor, adica obtinerea la bornele de iesire ale unui montaj , numit amplificator, a unui

semnal, de obicei de aceiasi forma si frecventa ca cel aplicat la intrarea lui, dar de amplitudine

marita.

In cazul general , un amplificator reprezinta un cuadripol activ, prevazut cu doua

borne de intrare si doua borne de iesire , capabil sa redea la iesire semnale electrice de putere

mult mai mare decat cele de la intrare.

[termenul de cuadripol(4 poli) se refera la faptul ca circuitul respective poseda patru

borne(doua de intrare si doua de iesire), iar termenul de ACTIV implica faptul ca intre intrare

si iesire este intercalata o sursa de energie.]

Pentru a indeplini aaceasta functie , un amplificator trebuie prevazut cu o sursa de

energie electrica, pe seama careia se obtine sporul de putere de la iesire si cu elemente active

care sa transforme o parte din energia absorbita de la sursa de alimentare in energie de current

alternative, variabil in ritmul semnalului. In schemele care nu necesita detalii,

amplificatoarele se reprezinta simbolic ca in figura 1.1

Fig .1 Simbolul unui amplificator cu mai multe etaje

6

Page 7: Amplificatoare de Putere

1.2 Clasificarea amplificatoarelor

Un amplificator consta din unul sau mai multe etaje de amplificare. Ele se pot clasifica

dupa urmatoarele criterii:

Dupa natura semnalului ce preponderenta amplificat, se intalnesc:

- amplificatoare de tensiune

- amplificatoare de curent

- amplificatoare de putere

Primele doua categorii au la intrare semnale electrice de amplitudini relativ mici, fiind

numite „de semnal mic”. Cea de-a treia categorie de amplificatoare trebuie sa furnizeze la

iesire puteri mari (cel putin de ordinul wat-ilor), cu un randament acceptabil; ele lucreaza

aproape de posibilitatile lor maxime in privinta puterii disipate, a curentilor si a tensiunilor –

de aceea se numesc amplificatoare „de semnal mare”.

Dupa tipul elementelor active folosite se intalnesc:

- amplificatoare cu tuburi electronice

- amplificatoare cu semiconductoare

- amplificatoare cu circuite integrate (operationale)

- amplificatoare magnetice

Dupa valoarea benzii de frecventa a semnalelor amplificate, adica dupa

valorile frecventelor semnalului de intrare, amplificatoarele se pot clasifica astfel:

- amplificatoare de curent continuu: amplifica frecvente incepand cu j = 0 (curent continuu)

- amplificatoare de audiofrecventa (joasa frecventa): amplifica semnale de banda audibila

intre 20 Hz si 20 kHz

- amplificatoarele de foarte inalta frecventa: pentru frecvente cuprinse intre 30 si 300MHz.

7

Page 8: Amplificatoare de Putere

Banda amplificatoarelor este cel putin egala cu cea a semnalelor redate.

Dupa latimea benzii de frecventa amplificata, se intalnesc:

- amplificatoare de banda ingusta (9÷20 kHz)

- amplificatoare de banda larga (amplificatoare de videofrecventa), avand o gama de

frecvente amplificate cuprinse intre cativa herti (teoretic 0 Hz) si 5 MHz (teoretic 6 MHz).

Dupa latimea benzii de frecventa amplificata, se pot intalni:

- amplificatoare cu cuplaj RC;

- amplificatoare cu circuite acordate

- amplificatoare cu cuplaj prin transformator

- amplificatoare cu cuplaj rezistiv (numite si amplificatoare cu cuplaj galvanic sau de curent

continuu).

De obicei un amplificator apartine simultan mai multor categorii de clasificare. De

exemplu, un amplificator de tensiune dintr-un receptor de radio poate fi un amplificator ce

tranzistoare, de audiofrecventa, de semnal mic, de banda ingusta, cu cuplaj RC.

1.3 Parametrii amplificatoarelor

Performantele amplificatoarelor se exprima prin anumite caracteristici sau

parametrii. Marimile fundamentale caracteristice pentru functionarea unu amplificator sunt:

- coeficientul de amplificare (amplificarea, castigul)

- distorsiunile

- caracteristicile amplitudine-frecventa si faza-frecventa;

-raportul semnnal/zgomot

- gama dinamica

- sensibilitatea

1.3.1 Coeficientul de amplificare (amplificarea)

8

Page 9: Amplificatoare de Putere

Amplificarea este cea mai importanta marime caracteristica a unui amplificator. Ea reprezinta

raportul dintre o marime electrica de la iesirea amplificatorului si marimea corespunzatoare de

la intrare. In functie de natura acestei marimi electrice, se pot defini:

- amplificarea in tensiune:

(fig.2)

- amplificarea in curent:

(fig.3)

- amplificarea in putere:

( fig.4)

Deoarece semnalul de iesire poate fi defazat fata de cel de intrare, inseamna ca

amplificarea in tensiune si cea in curent sunt numere complexe, avand un modul |A| si o faza

φ; amplificarea in putere este un numar real, deoarece puterea este o marime scalara.

La un amplificator cu mai multe etaje (fig.2), amplificarea totala este egala cu

produsul amplificarilor fiecarui etaj. In adevar, se observa usor ca (de exemplu, amplificator

cu trei etaje):

(fig.5)

In electronica si telecomunicatii, pentru exprimarea valorii amplificarii se folosesc unitatile

logaritmice. Unitatea bazata pe logaritmii zecimali se numeste decibel (dB), iar cea bazata pe

logaritmii naturali se numeste neper (Np).

Introducerea lor se bazeaza pe necesitatea de a trasa grafice intr-un domeniu mare de

variatie a amplitudinilor semnalelor precum si intr-un domeniu mare de frecventa.

Exprimarile amplificarilor, in aceste conditii, sunt:

(fig.6)

9

Page 10: Amplificatoare de Putere

(fig.7)

(fig.8)

in care:

1Np = 8.686 dB (fig.9)

1.3.2 Distorsiunile

Reproducerea inexacta a semnalului de iesire data de cel de intrare, datorita fie

variatiei amplitudinii cu frecventa, fie a unor frecvente noi introduse, poarta numele de

distorsiuni. Dupa tipul lor, ele pot fi:

- distorsiuni ale amplitudinii in functie de frecventa;

- distorsiuni ale fazei in finctie de frecventa

- distorsiuni armonice

- distorsiuni de intermodulatie

Fig.10 – dependenta de frecventa a aplificarii:

a.caracteristica amplitudine-frecventa

b.caracteristica faza-frecventa

Primele doua categorii se numesc distorsiuni de frecventa sau liniare, iar ultimele

doua categorii se numesc distorsiuni neliniare.

Distorsiunile de frecventa sunt foarte importante in etajele de semnal mic.

10

Page 11: Amplificatoare de Putere

Distorsiunile amplitudinii in functie de frecventa redau abaterile caracteristicii reale de la

caracteristica ideala; se evalueaza cantitativ prin relatia:

(fig.11)

in care: M este factorul de distorsiuni de amplitudine

|A0| - amplificarea la frecvente medii

|A(f)| - amplificarea la anumita frecventa „f”

Banda de frecventa a unui amplificator este domeniul de frecvente cuprinse intre o

frecventa limita superioara fs si o frecventa limita inferioara fi, a caror amplitudine reprezinta

= 0.707 din amplitudinea frecventelor medii. La aceste frecvente amplificarea scade cu 3

dB fata de A0 (amplitudinea frecventelor medii).

Distorsiunile de baza. Abaterile caracteristice faza-frecventa (fig.10 b) fata de

caracteristica unui amplificator ideal (o dreapta de ecuatie φ=-kf) reprezinta distorsiunile de

faza. Datorita neliniaritatii caracteristicii de perceptie auditiva umana, ele sunt mai putin

importante in audiofrecventa, dar sunt foarte importante in amplificatoarele de

videofrecventa.

Distorsiunile neliniare armonice. Prin distorsiuni neliniare armonice se inteleg acele

deformari ale semnalului de la iesirea unui amplificator care sunt produse de caracteristicile

elementelor neliniare: tuburi electronice, tranzistoare, miezuri magnetice (fig. 12)

Fig.12 – aparitia distorsiunilor neliniare intr-un etaj amplificator cu tranzistor

11

Page 12: Amplificatoare de Putere

1.3.3 Caracteristica amplitudine – frecventa

In cazul unui amplificator ideal, un semnal de amplitudine consta si de diferite

frecvente, aplicat la intrare, este redat la iesire tot cu amplitudine constanta (marita ca

valore), aceeasi pentru toate frecventele. In cazul amplificatoarelor reale, amplitudinea

semnalelor de diferite frecvente de la iesire nu mai este constanta, fiind mai mica spre

capetele benzii (la frecvente inferioare si la cele superioare), datorita urmatoarelor cauze:

- elementele reactive din circuit (condensatoare, bobine) prezinta reactante ce

variaza cu frecventa;

- factorii de amplificare (α, β), ai tranzistoarelor depind de frecventa (peste o

anumita valoare a frecventei);

- dependenta amplificarii de frecventa este caracterizata prin curbele de variatie cu

frecventa modulului si , respectiv a fazei amplificarii, deoarece amplificarea este un numar

complex. Curba |A| = A(f)| se numeste caracteristica amplitudine frecventa (fig.10). Se

observa ca amplificarea este independenta de frecventa (cu valori constante) intr-o regiune

numita a „ frecventelor medii” si scade atat la frecvente inalte, cat si la frecvente joase.

1.3.4 Raportul semnal/zgomotReprezinta raportul intre tensiunea de iesire produsa de semnalul amplificat si

tensiunea de zgomot propriu. Tensiunea de zgomot a unui amplificator este semnalul aleator

(cu variatia haotica in timp) produs de elementele componente ale amplificatorului:

rezistoare, tranzistoare, datorita structurii discontinue a curentului electric. Ea se masoara la

iesirea amplificatorului, scurcircuitand bornele sale de la intrarea amplificatorului. Acesta

reprezinta valoarea tensiunii de intrare care ar crea la iesire tensiunea propie de zgomot.

Pentru ca semnalul de intrare sa nu fie perturbat in mod suparator este necesar ca ele

sa depaseasca de un numar de ori nivelul zgomotului, deci sa se realizeze un anumit raport

semnal/zgomot.

La un amplificator cu mai multe etaje zgomotul provine mai ales, din circuitul de

intrare si din primul etaj. Zgomotele provin din rezistoare, din elemente active si se pot

datora si unor cauze constructive: filtrarea insuficienta a tensiunii de alimentare, ecranare

necorespunzatoare a circuitelor etc.

12

Page 13: Amplificatoare de Putere

Valoarea raportului semnal/zgomot se reda sub forma:

raport semnal/zgomot = 20 log (fig.13)

1.3.5 Gama dinamicaReprezinta raportul intre semnalul de putere maxima si cel de putere minima pe care

le poate reda amplificatorul. Nivelul semnalului amplificat este limitat superior de catre

puterea etajului final si inferior de raportul semnal/zgomot al amplificatorului. De retinut ca

amplificatoarele la care nu se iau precautii speciale pt reduce gama dinamica a unui

program.

1.3.6 SensibilitateaSensibilitatea unui amplificator reprezinta tensiunea necesara la intrarea acestuia

pentru a obtine la iesire tensiune sau putere nominala. Cunoscand amplificarea si puterea

nominala se poate calcula sensibilitatea. Ea caracterizeaza mai ales etajele amplificatoare de

putere si se exprima in unitati de tensiune (V, mV, μV).

1.4 Etaje de amplificareAmplificatoarele de audiofrecventa (de joasa frecventa) sunt destinate amplificarii

semnalelor cu frecvente cuprinse intre zeci de herti si zeci de kiloherti. Excitate cu semnale

mici, ele trebuie de obicei sa furnizeze puteri relativ mari pe impedante de sarcina, de obicei

pur rezistive.

Amplificatoarele de audiofrecventa sunt constituite intr-un numar de amplificatoare in

tensiune si dintr-un etaj final care amplifica in putere. Pentru puteri mari, chiar etajul care

precede etajul final amplifica in putere.

1.5. Amplificatoare de putere

In cazul amplificatoarelor de putere prezinta interes nu numai amplitudinea

semnalului de la bornele de iesire ale amplificatorului, ci si puterea debitata de acest semnal

in sarcina. In mod obisnui, pentru a obtine o anumita putere la iesirea etajului final al

amplificatorului, trebuie aplicata o anumita putere la intrarea lui, deci acest tip de

13

Page 14: Amplificatoare de Putere

amplificatoare se caracterizeaza printr-o anumita amplifcare de putere. In principiu exista,

doua deosebiri principale intre amplificatoarele de tensiune si cele de putere, in privinta

conditiilor specifice de functionare:

- nivelul semnalului necesar la intrare: semnal mic la amplificatoarele de tensiune

(AU) si semnal mare la cele de putere (AP)

- valorea impedantei de sarcina; relativ mare (Zint ~ h11 = sute de ohmi pana la

kiloohmi) pentru AU, mica (Rdifuzor = cativa Ω) pentru AP.

Un alt aspect important in cadrul acestor etaje este acela al randamentului, care

trebuie sa fie cat mai ridicat.Etajul absoarbe de la sursa de alimentare o anumita putere ,

din care o parte foloseste ca putere utila , dezvoltata pe rezistenta de sarcina si o parte se

pierde pe tranzistor si elementele rezistive ale schemei prin care circula componente continue

(putere disipata, ); puterea disipata pe tranzistor trebuie sa nu depaseasca

admisibila a acestuia

1.5.1 Clase de functionare pentru amplificatoare de putere

In functie de tensiunea continua de polarizare baza emitor si de amplitudinea semnalului

de excitatie, un tranzitor poate fi utilizat in mai multe regimuri de lucru, numite clase de

functionare. (fig.16)

14

Page 15: Amplificatoare de Putere

Fig.16 – definirea claselor de functionare ale unui amplificator de putere cu un tranzistor

Amplificator de putere in clasa A

Schema celui mai simplu amplificator de putere cu tranzistor in conexiune EC, clasa A, si

caracteristica dinamica a acestuia, sunt prezentate in (fig.17). Punctul static de functionare

poate fi ales in domeniul limitat de curentul de colector maxim admisibil , tensiunea

colector emitor maxim admisibila si hiperbola de disipatie corespunzatoare puterii

care poate fi disipata de tranzistor , fara a depasi . Pentru obtinerea unei puteri cat mai

mari , se recomanda ca acest punct sa se aleaga cat mai aproape de hiperbola de disipatie,

printr-o polarizare adecvata a bazei .

La aplicarea unui semnal sinusoidal la intrare , punctul de functionare se deplaseaza pe

caracteristica dinamica descriind doua segmente respectiv egale MN si MP , la care corespund

amplitudinile curentului de colector , respectiv a tensiunii de colector .

Avantajul acestui tip de etaj este ca reda la iesire un semnal de aceeasi forma cu a celui de

intrare, deci ca nu introduce distorsiuni neliniare.

15

Page 16: Amplificatoare de Putere

Dezavantajul lui este ca in absenta semnalului se consuma putere in circuitul tranzistorului

(Ico ≠ 0), ceea ce duce la un consum ridicat al sursei de alimentare.

Fig.17 – Amplificator de putere clasa A:

a.schema etajului

b.caracteristica dinamica

Amplificator de putere in clasa B

Dezavantajul etajelor clasa A poate fi evitat folosint la amplificatoarele de putere clasa B

de functionare. In acest caz, insa, datorita reproducerii la iesire a unei singure alternante din

semnalul sinusoidal aplicat la intrare, este necesara folosirea a doua tranzistoare care sa

reproduca pe rand cate una din alternante. Acest sistem se numeste „in contratimp”.

Schemele de amplificare de putere in contratimp (clasa B) cu tranzistoare se pot clasifica

dupa urmatoarele criterii:

-dupa tranzistorele folosite: >de acelasi tip (ambele pnp sau npn )

16

Page 17: Amplificatoare de Putere

>complementare(unul pnp si celalalt npn)

-dupa modul de cuplaj cu etajul precedent : >prin transformator

>prin condensator

-dupa modelul de cuplaj cu sarcina (de obicei difuzorul): >prin transformator

>prin condensator

Cele mai reprezentative scheme de amplificare de putere functionand in clasa B sunt:

-cu tranzistoare de acelasi tip, in montaj simetric

-cu tranzitor de tip opus, in montaj complementar

-cu tranzistoare identice, in montajul cvasicomplementar

Fig.18 – caracteristica dinamica a etajului

1.5.2. Reactia in amplificatoare

Prin reactie in amplificare se intelege aplicarea unei tensiuni proportionala cu unul din

parametrii de iesire ai amplificatorului, inapoi la intrarea lui, impreuna cu semnalul de

intrare.Dupa natura parametrului de iesire se disting reactia de tensiune si reactia de curent.

Tensiunea de reactie se reaplica la intrare prin intermediul unui circuit de reactie, in cazul

general de tip cuadripol. Amplificatorul, la randul sau, poate fi si el privit ca un cuadripol. In

aceste conditii, se pot distinge urmatoarele tipuri generale de ractie: de tip serie si de tip

paralel.

In acest fel se pot distinge patru categorii de scheme de reactie: serie-serie, serie-paralel,

paralel-serie, paralel-paralel.(fig.21). Cele mai frecvente tipuri sunt cele cu reactie de tip serie

17

Page 18: Amplificatoare de Putere

paralel si paralel-serie, denumite pe scurt amplificatoare cu reactie serie, respectiv

amplificatoare cu reactie paralel.

Fig.19 tipuri de reactie

1.5.3 Influienta reactiei negative asupra parametrilor

amplificatorului

a.Influenţa reacţiei negative asupra amplificatorului

Reacţia negativă micşorează amplificare dar măreşte stabilitatea ei. În adevăr să

considerăm că dintr-o cauză oarecare (de exemplu variaţia temperaturii) s-a produs o

variaţie a amplificatorului fără reacţie. În acest caz în relaţia , care

reprezintă relaţia amplificatorului cu reacţie, A devine şi devine :

scăzând cele două relaţii se obţine

18

Page 19: Amplificatoare de Putere

Împărţind prin A’ şi ţinând seama ca se obţine

Rapoartele , respectiv dau stabilitate amplificării fără reacţie, respectiv

cu reacţie- În cazul reacţiei negative K>1 deci < deci stabilitatea se

îmbunătăţeşte.

b.Influenţa reacţiei negative asupra caracteristicilor amplitudine-frecvenţă

În cazul aplicării unei reacţii negative, caracteristica de frecvenţă se modifică după

cum se observă din figura IV.1 obţinându-se o lărgire a benzii de frecvenţe. Se poate

demonstra că frecvenţele limită superioare şi inferioare devin:

unde

unde

c.Influenţa reacţiei negative asupra distorsiunilor liniare

Să presupunem că la intrarea amplificatorului se aplică un semnal sinusoidal, iar la

ieşire datorită caracteristicii neliniare a tranzistorului, semnalul apare distorsionat. Prin

circuitul de reacţie negativă, este aplicat din nou la intrare în opoziţie de fază, deci cu o

deformare contrară celei de la ieşire. În consecinţă semnalul rezultat va fi mai puţin deformat

prin compensare.

Factorul de distorsiuni în cazul amplificatorului cu reacţie negativă, este dat de

formula:

unde

19

Page 20: Amplificatoare de Putere

d.Influenţa reacţiei negative asupra impedanţelor de intrare şi de ieşire ale

amplificatorului

În cazul amplificatorului cu reacţie serie, impedanţa de intrare creşte faţă de cazul

amplificatorului fără reacţie. Într-adevăr plecând de la formulele:

şi folosind relaţiile şi si faptul ca ,rezulta:

Figura 20Influenţa reacţiei

negative asupra caracteristicii

amplitudine-frecventa

Se poate demonstra ca impedanţa de ieşire scade în cazul folosirii reacţiei negative, după

formula: unde

În general, dacă se foloseşte o reacţie negativă foarte puternică înlocuind

în relaţia rezultă adică amplificarea cu reacţie devine

independentă de parametri amplificatorului, obţinându-se astfel amplificatoare de mare

stabilitate.

20

Page 21: Amplificatoare de Putere

Aceste consecinţe ale aplicării reacţiei negative în amplificatoare justifică pentru că

este nelipsită din amplificatoare.

Cap.II . Amplificator cu 2 etaje2.1. Schema electrica

2.2 Condensatorul (capacitorul)

Simbolul capacitorului este dat in figura urmatoare:

21

Page 22: Amplificatoare de Putere

Condensatorul este o componenta electronica pasiva cu impedanta capacitiva pâna la o anumita frecventa. Capacitatea, principala caracteristica a condensatorului reprezinta raportul dintre sarcina care se acumuleaza intre doua armaturi conductoare si diferenta de potential care apare intre cele doua armaturi

Unitatea de masura a capacitatii in SI cse numeste farad [F]. Capacitatea electrica a capacitoarelor intalnite in practica este mult mai mica decat faradul, de aceea se folosesc submutiplii acestuia si anume: micro faradul[µF], nano faradul[nF], si picofaradul[pF].Capacitoarele se pot lega in serie sau parallel:

Conectarea in serie este echibvalenta cu marirea distantei dintre armaturi, astfel incat capacitaea totala va fi mai mica decat fiecare din capacitatile componente. Capacitatea echivalenta se calculeaza cu formula: 1/C=1/C1+1/C2+1/C3

Conectarea in paralel, efectul este similar cu marirea suprafetei armaturilor, capacitaeta totala fiind egala deci cu suma tuturor capacitatilor: C=C1+C2+C3

Parametrii capacitoarelor:

1. capacitatea nominala:depinde de suprafata armaturilor si este inscrisa pe capacitor.

2. capacitatea reala: poate fi diferita de cea nominala datorita unei tolerante.3. gama temperaturilor nominale reprezinta valorile temperaturilor mediului

ambiant in care poate functiona capacitorul. 4. rezistenta de izolatie este rezistenta pe care o prezinta capacitorului in curent

continuu, find egala cu raportul dintre tensiunea aplicata si curentul ce-l strabate.

5. tensiunea nominala , marcata pe corpul capacitoarelor, reprezinta tensiunea continua maxima sau tensiunea alternativa eficace la care capacitorul poate functiona o perioada cat mai lunga, pastrandu-si parametrii in limitele admise.

6. tensiunea de varf reprezinta tensiunea la care capacitoarele pot rezista, fara a strapunge, perioade scurte de timp.

Tipuri de capacitoare -capacitoare fixe -capacitoare stecloceramice -capacitoare ceramice -capacitoare cu foaie de polistiren -capacitoare cu hartie -capacitoare de aluminiu -capacitoare variabile

2.3 Rezistorul

Rezistorul este componenta electronica de circuit, cu doua borne, care are are proprietatea, potrivit careia, intre tensiunea la bornele lui si curentul care-l parcurge, exista relatia, descoperita de G.S.Ohm si cunoscuta sub denumirea de legea lui Ohm :

U = R I , unde R este marimea rezistorului

22

Page 23: Amplificatoare de Putere

Unitatea de masura a rezistentei electrice este ohmul (Ω).In practica se utilizeaza si multiplii acestei marimi: kiloohmul (KΩ) si megaohmul (MΩ), intre acestea existand relatiile: 1KΩ = 1 000Ω ;1MΩ =1000 KΩ=1 000 000Ω

Rezistenta nominala - Este marimea valorii rezistentei,marcata in cifre sau in dungi colorate, pe corpul rezistorului. Acestei valori i se asociaza intodeauna toleranta, exprimata in procente din valoare.

Daca rezistorul este supus unei puteri mai mari decat puterea nominala, pot apare fenomene ca variatia inadmisibila a parametrilor sai, reducerea duratei de functionare sau distrugerea elementului rezistiv. Rezistoarele utilizate cel mai frecvent in in montajele electronice au puterea de disipatie cuprinsa in limitele 0,1-2W. Valoarea unui rezistor poate fi determinata sau cunoscund codul culorilor, sau masurand cu un multimetru.

2.4 Tranzistorul

Pentru a intelege functionarea unui tranzistor, vom examina initial jonctiunea p-n. O jonctiune semiconductoare p-n, este un ansamblu format din alipirea unui semiconductor de tip p cu unul de tip n.Intre cele doua regiuni n si p, exista o diferenta de concentratii de electroni respectiv de goluri; corespunzator acestui gradient de concentratii va apare tendinta de egalare a concentratiilor prin difuzie de electroni catre regiunea Sp, respectiv de goluri catre regiunea Sn. Simultan cu acest proces, au loc fenomene de recombinare, adica de anihilare a perechilor electron-gol. In acest fel, la contactul celor doua regiuni semiconductoare, apare pe o lungime l » 10-4 cm, un camp electric de baraj care impiedica difuzia ulterioara de purtatori. Zona de lungime l se numeste strat (sau zona) de baraj.

Electronii difuzati din Sn catre Sp, vor fi minoritari in noua regiune fata de goluri; corepunzator, in regiunea Sp, golurile vor reprezenta purtatorii majoritari iar electronii, purtatorii minoritari. Invers, in regiunea Sn, electronii vor fi purtatori majoritari iar golurile, purtatori minoritari.

O jonctiune poate fi polarizata in sens direct sau in sens invers daca polaritatea sursei este. In primul caz apare un camp electric exterior opus campului Eb; corespunzator, campul electric total va scadea usurand deplasarea purtatorilor. Similar, la polarizarea inversa campul electric total (de acelasi sens cu cel de baraj) va creste, impiedicand deplasarea purtatorilor.

Prin montarea a doua jonctiuni semiconductoare in opozitie, se obtine un tranzistor. Daca cele trei regiuni semiconductoare sunt succesiv de tip n-p-n, tranzistorul este de tip npn (secventa p-n-p genereaza un tranzistor de tip pnp). Cele trei regiuni se numesc corespunzator emitor,baza, colector. Prima jonctiune (realizata la contactul baza-emitor) este

23

Page 24: Amplificatoare de Putere

polarizata in sens direct si se numeste jonctiune baza-emitor. A doua jonctiune (la contactul baza-colector) este polarizata invers si se numeste jonctiune baza-colector.

In urma polarizarii directe a emitorului, in circuit apare un curent proportional cu tensiunea U aplicata. Purtatorii generati vor trece prin baza, din emitor in colector. Electronii injectati din emitor, vor genera deci in colector un curent de difuzie.

Cap.III.Norme de protectia muncii

1. Fiecare om al muncii este obligat ca, înainte de folosirea mijloacelor individuale de protecţie, să verifice lipsa defectelor exterioare, curăţenia lor, marcarea tensiunii la care este permisă utilizarea precum şi dacă nu s-a depăşit termenul de menţinere a caracteristicilor electrice.

2. Art.3825: Amestecul acizilor se face turnând pe cel mai concentrat în cel mai diluat-3. Art.3539: La exploatarea băilor cu conţinut acid se va evita contactul soluţiilor cu

pielea4. Art.3676: Comenzile de pornire şi oprire a lucrărilor se vor face de către şeful de

lucrare, şi tot el va conduce probele.5. Art.3689: Cablurile mobile de legătură se vor controla înainte de punerea sub tensiune6. Art.3699: Este interzisă modificarea montajelor electrice aflate sub tensiune.7. Art.3720: Se interzice atingerea legăturilor neizolate chiar dacă acestea sunt alimentate

la tensiuni joase.În toate atelierele şi locurile de muncă în care se foloseşte energia electrică se asigură protecţia împotriva electrocutării.

Prin electrocutare se înţelege trecerea unui curent electric prin corpul omenesc. Tensiunea la care este supus omul la atingerea unui obiect sub tensiune este numită tensiune de atingere.

Gravitatea electrocutării depinde de o serie de factori:1. Rezistenţa electrică a corpului omenesc. Rezistenţa medie a corpului (pielea este

singurul organ izolator) este de 1000 şi poate avea valori mai mari pentru o piele uscate sau valori mult mai mici (200 ) pentru o piele udă sau rănită

2. Frecvenţa curentului electric. Curentul alternativ cu frecvenţe între 10-100Hz este cel mai periculos. La frecvenţe de circa 500.000Hz excitaţiile nu sunt periculoase chiar pentru intensităţi mai mari ale curentului electric.

3. Durata de acţiune a curentului electric. Dacă durata de acţiune a curentului electric este mai mică de 0,01 efectul nu este periculos;

4. Calea de trecere a curentului prin corp. Cele mai periculoase situaţii sunt cele în care curentul electric trece printr-un circuit în care intră şi inima sau locuri de mare sensibilitate nervoasă (ceafa, tâmpla etc.)

5. Valorile curenţilor care produc electrocutarea. Acestea se pot calcula simplu cu

legea lui Ohm: unde R este suma rezistenţelor din circuit. -valoarea limită a

curenţilor nepericuloşi sunt 10mA curent alternativ şi 50mA curent continuu.

Efectele trecerii curentului electric prin corpul omenesc se pot grupa în: Electroşocuri şi electrotraumatisme. Când valoarea intensităţii curentului electric este mai mică de 1mA, nu se simte efectul şocului electric. La valori mai mari de 10mA curent

24

Page 25: Amplificatoare de Putere

alternativ se produc comoţii nervoase în membre; contracţiile muşchilor fac ca desprinderea omului de obiectul aflat sub tensiune să se facă greu. Peste valoarea de 10mA se produce fibrilaţia inimii şi oprirea respiraţiei. Electrotraumatismele se datorează efectului termic al curentului electric şi pot provoca orbirea, metalizarea pielii, arsuri.

Cositorirea şi lipirea se fac în locuri special amenajate şi prevăzute cu sisteme de ventilaţie corespunzătoare.

Art.3760: Băile de cositor pot fi izolate termic astfel încât temperatura elementelor exterioare să nu depăşească 35 grade Celsius

Art.3762: Locurile de muncă la care se execută operaţii de lipire vor fi prevăzute cu un sistem de ventilaţie locală pentru absorbirea nocivităţilor din zona ciocanului de lipit.

Art.3764: Toate sculele electrice portabile folosite la lipire vor fi alimentate la o tensiune de sub 24V, iar în locurile periculoase din punct de vedere al electrocutării alimentarea se va face la 12V.

Este interzisă modificarea montajelor electrice sub tensiuneAparatele electrice şi dispozitivele auxiliare sa fie alimentate la o tensiune

corespunzătoare şi să aibă prize cu împământare.

Cap. IV. ANEXE

ANEXA 1

11. Schema electrica (proiectata electronic )

Amplificator cu 2 etaje

25

Page 26: Amplificatoare de Putere

BIBLIOGRAFIE

Vaida Ionescu Monica - Manual pentru clasele a XI-a si a XII-a, „Componente si circuite electronice”, editura Didactica si Pedagogica , Bucuresti 1995

Web Site : http://www.studentie.ro/Referat_Fizica_Condensatoare_lucrare_Aplicative-nr13394-1.html

http://fpce4.fizica.unibuc.ro/fpce4/manuals/sit/cap9.pdf

http://www.psc-audio.ro/index/amplificatoare/amp4.html

Isac Eugenia – Manual de masurari electrice si electronice , clasele a X-a, a XI-a si a XII-a, editura Didactica si Pedagogica , Bucuresti 1996

26

Page 27: Amplificatoare de Putere

27