Integrovaná střední škola, Sokolnice 496 Název projektu: „Moderní škola“ Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/34.0467 Název klíčové aktivity: V/2 - Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Kód výstupu: VY_52_INOVACE_03_SE_22 Autor: Aleš Poláček Předmět: Odborný výcvik Téma: Zesilovače Ročník: Třetí Způsob využití ICT: PC, dataprojektor Druh učebního materiálu: Word, učební text Datum tvorby: 28.11.2013 Anotace: Učební text pro téma Zesilovače + roč. projekt Zdroje: http://cs.wikipedia.org/wiki/Zesilova%C4%8D
KESL, Jan. Elektronika I - analogová technika. Praha : BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-143-8. Dílenská příručka ELEKTRONIKA I., Kolektiv autorů
Citace:
Zesilovač + základní pojmy Zesilovač je elektronické zařízení, které zesiluje elektrický signál. Zesilovače jsou určeny ke zpracovaní signálů s nízkou úrovní na úroveň potřebnou pro připojený spotřebič. Považujeme je za čtyřpóly. Vstupní signál získáváme z mikrofonu, čtecích hlav, snímačů velikost napětí od µV(antény) do V(linkový vstup) Výstupní napětí se pohybuje od V až do stovek voltů. Na výstup lze připojit reproduktory, záznamové hlavy, elektromagnetické ventily, motory, osvětlovací zařízení nebo obrazovky. Zesilovač není zdrojem energie a pro jeho činnost musíme dodávat elektrickou energii. První část dodané energie se "přičte" ke vstupnímu signálu (zesílí signál) a druhá část se mění ve ztrátové teplo (při konstrukci se snažíme volit takové součástky, aby ztrátové teplo bylo co nejmenší). Vlastnosti zesilovačů - Dvoubranové součástky (vstup, výstup) - Aktivní součástky - Potřebují napájecí zdroj - Nelineární - Zesílení (mělo by být co největší) - Zkreslení (mělo by být co nejmenší) - Stabilita - Šířka pásma Zesilovač je charakteristický vstupním napětím U1 vstupním proudem I1 vstupním výkonem P1 výstupním odporem R1 obdobně na výstupní straně U2 I2 P2 R2 Dalšími údaji jsou napěťové zesílení AU Lze jej vyjádřit v AU dB 20 log Proudový přenos AI
I2 I1
AI dB 20 log
Výkonový přenos AP
U2 U1
P2 P1
I2 I1
U2 ( napěťový přenos) U1
Rozdělení zesilovačů Dle velikosti vstupního signálu 1) Malého signálu (lze linearizovat vlastnosti - předzesilovače)) 2) Velkého signálu (nelze linearizovat vlastnosti - výkonové zesilovače) Dle frekvence 1) Stejnosměrné 2) Nízkofrekvenční (Zpracovávají "zvukové" kmitočty od 16 Hz do 20 khz) 3) Vysokofrekvenční (Zesilují jen určité frekvenční pásmo) Dle rozsahu kmitočtu 1) Úzkopásmové 2) Širokopásmové 3) Pásmové Dle počtu stupňů 1) Jednostupňové 2) Vícestupňové Dle vazby mezistupňů 1) Přímá vazba (stejnosměrná) 2) Kapacitní vazba 3) Transformátorová (indukční) vazba a) Laděná a) Neladěná Dle druhu zesílení 1) Proudové 2) Napěťové 3) Výkonové Dle zapojení tranzistoru 1) Se společným emitorem 2) Se společnou bází 3) Se společným kolektorem
Dle zesilovacích prvků 1) Elektronkové zesilovače 2) Bipolární tranzistory 3) Unipolární tranzistory 4) Integrované obvody Dle pracovních tříd 1) Třída A 2) Třída B 3) Třída AB 3) Třída C 3) Třída D
Složení zesilovačů - bývají zpravidla několika stupňové, dílčími stupni jsou : - předzesilovač - korekční zesilovač - součtový zesilovač - koncový zesilovač (napěťový)
Třídy zesilovačů Zesilovače se rozdělují do 4 tříd. Do jednotlivých tříd je zařazujeme podle: 1) Podle polohy pracovního bodu 2) Podle úhlu otevření tranzistoru 3) Podle použití Tří da
A
Pracovní bod Střední hodnota kolektorov ého proudu.
Úhel otevř ení
360°
První půlvln a
Druhá půlvlna
Účinn ost
Zkresl ení
Menší Prochá Prochází než 50 Malé zí %
Použití Všeobecné použití (napěťové, nízkofrekven ční)
AB
Dolní část charakteris 180° tiky
Nízkofrekven Praktick Vyšší ční i Prochá y Nepatr než 50 vysokofrekve zí neproch né % nční ází zesilovače
B
Bod zániku kolektorov Nejvý ého š 180° proudu
Prochá zí Neproc zkresle hází ně
C
Na prodlouže Méně né než charakteris 180° tice
Prochá zí Neproc zkresle hází ně
Až 70%
Vysokofrekv Nepatr enční né zesilovače
Vysok á
Vysokofrekv enční Nepatr zesilovače, né vysílače, oddělovače, omezovače
Třída D Tyto zesilovače mají vysokou účinnost, ale jsou příliš složité a používají se pro analogo-digitální techniky, např. A/D převodníky.
Co je to poloha klidového pracovního bodu? http://cs.wikipedia.org/wiki/Zesilova%C4%8D#Podle_polohy_klidov.C3.A9 ho_pracovn.C3.ADho_bodu Zkreslení Lineární zkreslení Závislost vlastností lineárních prvků na frekvenci. 1) Způsobuje to změnu tvaru zesilovaného signálu 2) Způsobuje to nevyrovnanou amplitudovou charakteristiky (záporná zpětná vazba) Nelineární zkreslení Je způsobeno nelineárním chován obvodových součástek (prvků). Změnu tvaru výstupního signálu o proti vstupnímu zabraňuje záporná zpětná vazba. Intermodulační zkreslení Vzniká na vstupu zesilovače při přivedením více než jednoho signálu. Přechodové zkreslení Je způsobeno nelineární V-A charakteristikou. Zpětná vazba Je přenesení výstupního signálu zpět na vstupní svorky zesilovače. Kladná zpětná vazba - Na vstupu se oba signály sčítají - Zvyšuje se zesílení a zkreslení - Zmenšuje se stabilita (rozkmitání zesilovače - oscilátory)
Záporná zpětná vazba - Na vstupu se signály odčítají - Zmenšuje se zesílení a zkreslení - Zlepšuje se stabilita - Zvětšuje se šířka pásma
Základní zapojení zesilovačů -podle společné elektrody dělíme na zapojení se společným emitorem SE kolektorem SC,SK bází SB Zapojení SE (se spol. emitorem)
Zapojení SC (se spol. kolektorem) – emitorový sledovač
Co je to kolektor? http://cs.wikipedia.org/wiki/Kolektor
Zapojení SB (se spol. bázi)
Srovnaní vlastnosti jednotlivých zapojení SE
SB
SC
Au
20 500
20 500
AI AP R1 R2
20 500 10 2 10 4 n 10K n10K 180
1 20 500 n 10 100K
1 20 500 20 500
VSTUP VÝSTUP
B C
M 0 E C
1M n10 0 B E
Doporučená literatura: KESL, Jan. Elektronika I - analogová technika. Praha : BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-143-8. Dílenská příručka ELEKTRONIKA I., Kolektiv autorů
Test po ukončení tematického celku: Zesilovače: 1. Jak pracuje zesilovač? 2. Jaké má zesilovač vlastnosti? 3. Podle čeho dělíme zesilovače? 4. Z čeho se skládá zesilovač? 5. Vysvětli, co to jsou třídy zesilovačů a jaké máme druhy? 6. Co to je zkreslení a zpětná vazba u zesilovače? 7. Jaké máme základní zapojení zesilovačů vyber a popiš libovolné z nich?
Ročníková práce Příjmení: Třída : MOV :
Jméno: UVS :
V prvním a druhém ročníku jste získal určité odborné dovednosti ve zvoleném studijním oboru, které v průběhu druhého ročníku v teoretické výuce a odborném výcviku dále prohloubíte.V rámci odborného výcviku je Vám zadána tato ročníková práce: Dle vlastní výrobní dokumentace zhotovte po mechanické a elektrické stránce funkční přístroj.
Stereofonní zesilovač Převážná část práce na tomto přístroji se bude týkat Vašeho oboru a osnov odborného výcviku. Započetí práce: ? Ukončení práce: ? POKYNY PRO ŽÁKY: Dle vámi vybrané dokumentace si sežeňte všechny potřebné elektronické součástky pro Brno (GM Elektronice, GES ....). Mechanické díly taktéž. Přístroj budete samostatně vyrábět v dílnách ISŠ pod dohledem Vašeho MOV. Ročníková práce je součástí osnov a je povinná. Hodnocení provede Váš mistr a známka bude součástí klasifikace za 1.a 2. pololetí šk. roku. Přejeme Vám hodně trpělivosti a píle do Vaší práce a věříme, že Vámi zhotovený výrobek Vám bude Sloužit k plné spokojenosti a že vědomosti získané při jeho realizaci uplatníte ve Vaší budoucí profesi. POŽADAVKY: Pro třetí ročníky oboru elektro naší školy bude potřeba zakoupit ke stavbě stereofonního zesilovače. Jeden kus kompletní skříňky z plastické hmoty v ceně 200-300Kč, trafo pro zhotovovaný zesilovač a stavebnici stereofonního zesilovače nejméně 2 x 20W + k tomu odpovídající korekce. Jelikož se celý zesilovač stává po odevzdaní, změření a ohodnocení majetkem žáka, je nutná investice do bezpečnosti přístroje a také do celkového vzhledu. Vlastní úpravy skříňky budou prováděny během praxe dle pokynů mistrů odborného výcviku. ETAPY: ? - návrh přístroje ? - součástky + plošný spoj + nákup skříňky ? - osazení + oživení desek ? - zabudovaní všech komponentů do skříňky + nákres rozmístění ve skříňce ? - propojení přístroje a celkové oživení ? - měření dle protokolu a odevzdaní přístroje PROTOKOL – je nutnou součástí odevzdaní a hodnocení ročníkové práce . Převzal: (Den a Podpis)
.................................
Předal:
..............................................
PŘEDAVACÍ PROTOKOL K ROČNÍKOVÉ PRÁCI STEREOFONNÍMU ZESILOVAČI JMÉNO: ŠKOLNÍ ROK:
TŘÍDA: ODEVZDÁNO DNE:
UVS:
Výsledky vlastních měření: (měřit v daném pořadí) A. I. Změřený odpor ochranného přívodního vodiče (mezi vidlicí a kostrou zesilovače) je Ω II. Odpor mezi fázovým vodičem a ochranným vodičem je M Ω B. Jmenovitý sinusový výkon pro oba kanály (po dobu 10min.) Výstupní impedance levý: Z= Ω a pravý Z= Naměřený výkon levý: P= W při Uef= pravý: P= W při Uef=
Ω V V
Změř ss napětí zdroje při zatížení a proud z něj odebraný pro výpočet bodu E Uss= V Iss= A C. Vypočtená účinnost zesilovače
D. Rozepiš všechny použité vstupy a jejich vstupní odpory a citlivost Vstup Název vstupu vstupní odpor Číslo
kΩ
citlivost mV
E. Přeslech mezi kanály. Efektivní napětí na zátěži při vybuzení na plný výkon (1kHz): V Efektivní napětí na zátěži při zatížení vstupu náhradní impedancí je
kΩ
Vef
Vypočítaný přeslech je
Použité měřící přístroje (druh, výrobní číslo) 1. 2. 4. 5.
dB
3. 6.
Další body pro hodnocení při odevzdaní práce: 1. Přívod do zdroje má být proveden šňůrou 3x1mm² nebo silnější. Zajištění přívodní šňůry proti vytržení. 2. Síťové napětí izolovat na všech místech bužírkou. 3. Pro připojení ochranného /žlutozeleného/ vodiče ke kostře použít očko. 4. Na přívodu k transformátoru použít pojistku správné velikosti dle použitého transformátoru. 5. Vodiče svazovat do svazku nebo použít ploché vodiče. 6. Nesmí být spojeny do jednoho svazku přívodní vodiče (230V) a ostatní vodiče. 7. Prověření polarity všech elektrolytických kondenzátorů. 8. Síťový vypínač musí rozepínat FÁZOVÝ A NULOVÝ VODIČ! 9. Světelná indikace zapnutého stavu ( zelené světlo). 10. K tomuto protokolu připnout kompletní dokumentaci celého přístroje. Dokumentace k stereofonnímu zesilovači bude obsahovat: 1.Celá dokumentace bude v modré kroužkové vazbě s průhlednou přední stranou a modrou zadní. 2.Kompletní návrh krabičky přístroje v programu AutoCad. 3.Kompletní dokumentaci přístroje jak v elektronické tak i tištěné podobě v tomto pořadí: - první strana je pro všechny stejná předa mistr v elektronické podobě - druhá strana je pro všechny stejná předa mistr v tištěné podobě - třetí strana bude obsahovat osnovu - čtvrtá str. úvod a popis zesilovače - pátá až osmá str. popis zapojení - devátá až desátá str. postup oživení +případné problémy - jedenáctá až třináctá str. obrázky ( fotografie z průběhu práce) + popis - čtrnáctá str. seznam součástek + cenová bilance - patnáctá str. závěr - šestnáctá str. protokol o měření - sedmnáctá str. použitá literatura či jiné zdroje informací 3. Na celou práci bude vytvořena prezentace nejméně pět snímků. 4. Text bude ve dvanáctce písmu a ve stylu Times New Roman , nadpisy budou čtrnáctkou. 5. Na listech budou okraje jeden a dva centimetry
