amplificatoare de putere
TRANSCRIPT
PROIECTPENTRU
CERTIFICAREA COMPETENŢELOR PROFESIONALE- NIVEL III -
DOMENIUL: ELECTRONICA AUTOMATIZARI CALIFICARE:TEHNICIAN IN AUTOMATIZARI CLASA:
ÎNDRUMĂTOR: ABSOLVENT:
-2013-
1
TEMA PROIECTULUI:
AMPLIFICATOARE DE PUTERE
ÎNDRUMĂTOR: ABSOLVENT:
-2013-
2
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
>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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
27