Моделювання підсилювача

Завдання роботи:

виготовити і випробувати прототип підсилювача.

Обладнання:

– макетна плата;

– біполярний npn-транзистор 2N2222;

– резистори опором 1 кОм, 200 Ом, 20 Ом та 2 Ом, 0,25…1 Вт;

– електролітичні конденсатори 22 мкФ та 2200 мкФ;

– з’єднувальні провідники;

– елемент живлення «Крона», 9 В;

– тримач елементу живлення типу «Крона» (контактний майданчик зі з’єднувальними проводами);

– динамік 8 Ом;

– штекер jack 3,5 з проводами;

– ПК.

Основні терміни та поняття

Транзистор Біполярний транзистор (принцип дії та характеристики) Біполярні транзистори Класифікація, основні параметри та характеристики підсилювачів ПІДСИЛЮВАЧІ ЕЛЕКТРИЧНИХ СИГНАЛІВ

Теоретична частина

Рис. 1. Прототип підсилювача

Підсилювачем називається пристрій, призначений для збільшення рівня електричного сигналу за рахунок енергії джерела живлення. Підсилювачі використовують, зокрема, для збільшення акустичного сигналу (акустичні підсилювачі).

Для збільшення сигналу в підсилювачах використовуються транзистори або електронні лампи. Підсилювальні властивості транзистора пов’язані з його здатністю контролювати великий струм між двома електродами за допомогою малого струму між двома іншими електродами. У такий спосіб малі зміни величини сигналу в одному електричному колі можуть відтворюватися з більшою амплітудою в іншому колі.

Схема підсилювача, прототип якого пропонується виготовити в цій практичній роботі, представлена на рисунку 1.

Рис. 2. Принципова схема підсилювача

У цьому підсилювачі транзистор увімкнено за схемою з загальним емітером. Такий підсилювач називається резистивним підсилювачем із ємнісним зв’язком. Назва схеми пов’язана з характером опору навантаження (резистор Rк), ємнісним зв’язком із джерелом сигналу (конденсатор Свх) та навантаженням наступного каскаду (конденсатор Свих).

Резистори Rб1, Rб2, Rк та Rе визначають робочу точку транзистора VT1. Робоча точка транзистора – це точка на його робочій характеристиці, яка відповідає лінійній залежності зміни рівня вихідного сигналу від рівня вхідного сигналу. Резистори Rб1 та Rб2 визначають напругу зміщення бази. Резистори Rк та Rе призначені для обмеження струму через транзистор VT1 до його номінального значення. Резистор Rе визначає напругу емітера та стабілізує робочу точку транзистора.

На рисунку 3 представлене розміщення виводів для транзистора 2N2222.

Рис. 3. Розміщення виводів транзисторів 2N2222

Хід роботи

1. Складіть на макетній платі прототип підсилювача відповідно до схеми на рис. 2. Під час складання намагайтеся розміщувати елементи якомога компактніше, за можливості використовуйте отвори на макетній платі для розміщення одразу двох виводів елементів. Приклад зібраного підсилювача без підключення живлення та динаміка представлено на рис. 4.

Рис. 4. Приклад зібраної схеми підсилювача

2. На вільному місці макетної плати з’єднайте динамік напряму з проводами штекера.
3. Підключіть штекер до аудіовиходу ПК.
4. Увімкніть на ПК будь-яку музичну композицію і встановіть рівень гучності так, щоб її було ледь чутно в динаміку. Рівень гучності при цьому має бути не більше 50 %.
5. Вимкніть музику та від’єднайте штекер від ПК.
6. Підключіть динамік до виходу схеми підсилювача (рис. 1).
7. Підключіть проводи штекера до входу схеми підсилювача (рис. 5).
8. Підключіть штекер до ПК.
9. Підключіть до схеми підсилювача живлення (рис. 1).
10. Увімкніть на ПК ту саму музичну композицію, не змінюючи налаштувань гучності. Гучність програвання композиції в динаміку має зрости.
11. За бажанням, якщо ви маєте смартфон, установіть на нього додаток для вимірювання гучності звуку (шумомір), наприклад додаток Sound Meter.
12. Виміряйте рівень гучності звучання динаміка без підсилювача та з підсилювачем. Під час таких вимірювань рівень сторонніх шумів має бути якомога меншим.
13. За бажанням зробіть прототип динаміка за методикою “Моделювання динаміка”.
14. Проведіть тестування динаміка з підсилювачем та без нього.

Рис. 5. Схема підсилювача з підключеними до входу проводами штекера

Аналіз даних

Дійдіть висновків про принцип роботи створеного підсилювача.