RIEDL 4.EB – 7 – 1/6
1.ZADÁNÍ a) Změřte frekvenční charakteristiku korekčního předzesilovače b) Znázorněte ji graficky na semilogaritmický papír. Měření proveďte při souměrném napájení 12V v pásmu 10Hz až 100kHz, při středních a krajních polohách regulátorů hloubek a výšek. Zkreslení kontrolujte osciloskopem.
2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je v tomto případě korekční předzesilovač. Štítkové hodnoty tohoto předzesilovače nejsou k dispozici. Ze zadání víme, že snese napájecí napětí 12V.
3.TEORETICKÝ ROZBOR 3.1 ROZBOR PŘEDPOKLÁDANÝCH VLASTNOSTÍ MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je korekční předzesilovač. Tento předzesilovač má korekce výšek a hloubek. To znamená, že signál se na vstupu dělí do dvou větví. První větev omezuje výšky, to je prováděno pomocí potenciometru. Z jeho odbočky je přiveden přes kondenzátor výstup. Kondenzátor je zde proto, aby tato větev neovlivňovala také hloubky. Druhá větev omezuje hloubky, ty se omezují také pomocí potenciometru. Z odbočky je veden výstup pro hloubky. Tento potenciometr je paralelně s kondenzátorem, aby neovlivňoval také výšky. Odbočky z obou potenciometrů jsou spojeny a přivedeny na vstup operačního zesilovače, který je zapojen jako invertující operační síť. Zesílení této operační sítě je dáno právě polohou jezdce potenciometru. Tím se tlumí, popřípadě zesilují výšky a hloubky. Jako zpětná vazba slouží části potenciometru za jezdcem a jako odpor v přímé větvi zesilovače slouží část potenciometrů před jezdcem. Hloubky i výšky se potenciometry dají měnit plynule. 3.2 ROZBOR MĚŘÍCÍ METODY Měříme frekvenční charakteristiku, z toho plyne, že měříme vstupní a výstupní napětí v určitém frekvenčním rozsahu. Napětí na vstupu korekčního zesilovače musí být stále konstantní, některé generátory sinusového průběhu, při změně kmitočtu mění i amplitudu výstupního napětí, takže musíme případně výstupní napětí generátoru měnit, aby bylo na vstupu předzesilovače konstantní. Nejdříve změříme vstupní a výstupní napětí při kmitočtu 1kHz a po té i v ostatních požadovaných frekvencích. Toto provádíme při všech polohách potenciometrů. U všech těchto poloh musí být shodné vstupní napětí. Jinak bychom nemohli graficky znázornit správnou frekvenční charakteristiku. Z naměřených hodnot po té vypočteme zisk a vyneseme jej do grafu. Zisk spočítáme podle vztahu:
RIEDL 4.EB – 7 – 2/6
a
20 log
U2 U vst
kde a je zisk, U2 je výstupní napětí zesilovače a Uvst je vstupní napětí zesilovače.
4.SCHÉMA ZAPOJENÍ
Zesilovač G
R nfV
nfV
A
B
G – generátor kmitočtu nfV – nízkofrekvenční voltmetr R – Zatěžovací odpor zesilovače A, B – vstupy osciloskopu
5.POSTUP MĚŘENÍ a) Zapojte přístroje podle schéma zapojení b) Oba regulátory nastavte do střední polohy c) Nastavte požadované vstupní napětí. Vstupní napětí je stejné pro všechny polohy regulátorů i požadované kmitočty. d) Na generátoru kmitočtu nastavte kmitočet 1kHz e) Zkontrolujte vstupní napětí, je-li konstantní. Pokud se změnilo nastavíme ho na původní hodnotu. f) Přečtěte napětí na výstupu zesilovače a zapište jej do tabulky. g) Na generátoru kmitočtu nastavte požadovaný kmitočet h) Zkontrolujte vstupní napětí, je-li konstantní. Pokud se změnilo nastavíme ho na původní hodnotu. i) Přečtěte napětí na výstupu zesilovače a zapište jej do tabulky. j) Opakujte pro další požadovanou hodnotu kmitočtu od bodu g). Pokud jste již změřili všechny požadované kmitočty. Pokračujte následujícím bodem. k) Nastavte oba regulátory na maximum a opakujte měření od bodu c). Pokud jste změřili všechny požadované kmitočty, pro polohu obou regulátorů na maximum, pokračujte následujícím bodem. l) Nastavte oba regulátory na minimum a opakujte měření od bodu c).
RIEDL 4.EB – 7 – 3/6
6.TABULKY NAMĚŘENÝCH A VYPOČTENÝCH HODNOT Tabulka č.1 Vstupní napětí korekčního zesilovače Uvst (V)
0,5
Tabulka č.2 Regulátory ve střední poloze f (Hz) 10 20 30 40 U2 (V) 0,498 0,498 0,498 0,499 a (dB) -0,035 -0,035 -0,035 -0,017 f (Hz) 80 90 100 200 U2 (V) 0,500 0,500 0,500 0,500 a (dB) 0 0 0 0 f (Hz) 600 700 800 900 U2 (V) 0,499 0,500 0,500 0,500 a (dB) -0,017 0 0 0 f (kHz) 4 5 6 7 U2 (V) 0,500 0,500 0,500 0,500 a (dB) 0 0 0 0 f (kHz) 20 30 40 50 U2 (V) 0,503 0,500 0,500 0,500 a (dB) 0,052 0 0 0 f (kHz) 90 100 --------U2 (V) 0,547 0,652 --------a (dB) 0,78 2,306 ---------
50 0,499 -0,017 300 0,498 0,035 1000 0,500 0 8 0,502 0,035 60 0,502 0,035 -------------
60 0,499 -0,017 400 0,500 0 2000 0,500 0 9 0,507 0,121 70 0,500 0 -------------
70 0,499 -0,017 500 0,495 -0,087 3000 0,500 0 10 0,506 0,106 80 0,508 0,138 -------------
Tabulka č.3 Regulátory na maximum f (Hz) 10 20 30 40 U2 (V) 5,07 4,36 3,476 3,157 a (dB) 20,12 18,81 16,84 16,01 f (Hz) 80 90 100 200 U2 (V) 1,96 1,79 1,67 1 a (dB) 11,87 11,08 10,47 6,021 f (Hz) 600 700 800 900 U2 (V) 0,576 0,555 0,547 0,54 a (dB) 1,229 0,828 0,78 0,668 f (kHz) 4 5 6 7 U2 (V) 0,82 0,98 1,14 1,274 a (dB) 4,297 5,845 7,159 8,124 f (kHz) 20 30 40 50 U2 (V) 3,08 4,03 4,64 5,01 a (dB) 15,79 18,13 19,35 20,02 f (kHz) 90 100 --------U2 (V) 6,22 6,61 --------a (dB) 21,9 22,42 ---------
50 2,76 14,84 300 0,775 3,807 1000 0,54 0,668 8 1,445 9,218 60 5,33 20,56 -------------
60 2,4 13,62 400 0,669 2,529 2000 0,59 1,438 9 1,596 10,08 70 5,61 21 -------------
70 2,134 12,60 500 0,607 1,684 3000 0,7 2,923 10 1,73 10,78 80 5,97 21,54 -------------
RIEDL 4.EB – 7 – 4/6
Tabulka č.4 Regulátory na minimum f (Hz) 10 20 30 40 U2 (V) 0,046 0,052 0,06 0,07 a (dB) -20,72 -19,66 -18,42 -17,08 f (Hz) 80 90 100 200 U2 (V) 0,12 0,129 0,142 0,245 a (dB) -12,4 -11,77 -10,93 -6,196 f (Hz) 600 700 800 900 U2 (V) 0,426 0,440 0,449 0,452 a (dB) -1,321 -1,11 -0,934 -0,877 f (kHz) 4 5 6 7 U2 (V) 0,286 0,244 0,21 0,185 a (dB) -4,852 -6,232 -7,535 -8,636 f (kHz) 20 30 40 50 U2 (V) 0,056 0,03 0,028 0,027 a (dB) -19,01 -24,44 -25,04 -25,35 f (kHz) 90 100 --------U2 (V) 0,023 0,023 --------a (dB) -26,74 -26,74 ---------
50 0,08 -15,92 300 0,321 -3,849 1000 0,454 -0,838 8 0,166 -9,577 60 0,026 -25,68 -------------
f – kmitočet Uvst – vstupní napětí korekčního předzesilovače U2 – výstupní napětí korekčního předzesilovače a – zisk korekčního předzesilovače
7.VÝPOČTY Výpočet zisku:
a
20 log
U2 U vst
U2 U vst
20 log
0,449 0,5
například:
a
20 log
8.GRAFY viz příloha. Legenda: 1 – Hloubky i výšky nastaveny na maximum 2 – Hloubky i výšky nastaveny na střed 3 – Hloubky i výšky nastaveny na minimum
0,934dB
60 0,094 -14,52 400 0,371 -2,252 2000 0,41 -1,724 9 0,15 -10,49 70 0,024 -26,38 -------------
70 0,105 -13,56 500 0,405 -1,83 3000 0,34 -3,35 10 0,136 -11,31 80 0,024 -26,38 -------------
RIEDL 4.EB – 7 – 5/6
9.SEZNAM MĚŘÍCÍCH PŘÍSTROJŮ Zkratka G nfV nfV A,B
Název a typ přístroje Generátor kmitočtu FG - 7005C Nízkofrekvenční voltmetr GDM - 8145 Nízkofrekvenční voltmetr GDM - 8145 Osciloskop OS - 5020
Výrobní číslo 05037357 CE150172 C190079 503109
10.ZÁVĚR Naším úkolem bylo změřit frekvenční charakteristiku korekčního předzesilovače. Měření probíhalo v pořádku a bez problémů. Z grafů je vidět, jak korekce omezují výšky a hloubky. Během měření, bylo potřeba stále nastavovat vstupní napětí, aby se zachovala konstantní hodnota vstupního napětí. V grafu, kdy byly nastaveny výšky i hloubky na střed, se na konci začal zisk zvětšovat, toto mohlo být způsobeno tím, že výšky nebyly nastaveny přesně na střed, ale trochu do plusu.
RIEDL 4.EB – 7 – 6/6
Frekvenční charakteristika korekčního předzesilovače f (Hz) 10
100
1 000
10 000
100 000
25 a (dB) 20 15
1 10 5
2 0 -5 -10
3 -15 -20 -25 -30
