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ADALM2000實(shí)驗(yàn):變壓器耦合放大器

發(fā)布時(shí)間:2024-11-24 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】升降壓變壓器的基本定義是一種將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為比原電壓更高(升壓)或更低(降壓)的器件。此外還有可用于將電路與地隔離的變壓器,這種變壓器被稱(chēng)為隔離變壓器。本文將側(cè)重討論變壓器的另一種用途,即用于匹配電路阻抗以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。


目標(biāo)


本次實(shí)驗(yàn)旨在帶您熟悉變壓器耦合放大器的阻抗匹配操作。


背景知識(shí)


升降壓變壓器的基本定義是一種將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為比原電壓更高(升壓)或更低(降壓)的器件。此外還有可用于將電路與地隔離的變壓器,這種變壓器被稱(chēng)為隔離變壓器。本文將側(cè)重討論變壓器的另一種用途,即用于匹配電路阻抗以實(shí)現(xiàn)最大功率傳輸。


請(qǐng)看圖1所示的電路。該電路是變壓器耦合型A類(lèi)功率放大器,它類(lèi)似于普通的放大器電路,但與集電極負(fù)載中的變壓器相連。


ADALM2000實(shí)驗(yàn):變壓器耦合放大器

圖1.變壓器耦合型A類(lèi)功率放大器


在此設(shè)置中,R1和R2建立分壓偏置,而發(fā)射極電阻器R3用于穩(wěn)定偏置。發(fā)射極旁路電容C2用于防止發(fā)射極電路內(nèi)發(fā)生負(fù)反饋。


僅當(dāng)放大器輸出阻抗等于負(fù)載阻抗RL (R4)時(shí),從功率放大器傳輸?shù)截?fù)載的功率才是最大的。這符合最大功率傳輸定理。讓放大器的輸出阻抗與輸出器件的阻抗相匹配很有必要,能夠盡可能放大其傳輸?shù)捷敵銎骷墓β省_@可利用具有適當(dāng)匝數(shù)比的降壓變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。


變壓器輸入和輸出電阻之比就等于變壓器匝數(shù)比的平方:


ADALM2000實(shí)驗(yàn):變壓器耦合放大器


由此得出計(jì)算反射阻抗的方程,其中:


ADALM2000實(shí)驗(yàn):變壓器耦合放大器


n為降壓變壓器的初級(jí)與次級(jí)匝數(shù)之比


RLP為初級(jí)中的反射阻抗


A類(lèi)功率放大器的效率約為30%;而采用變壓器耦合型A類(lèi)功率放大器,效率可提高到50%。除了更高效率之外,變壓器耦合型A類(lèi)功率放大器還有其他優(yōu)點(diǎn):


基極或集電極電阻中無(wú)信號(hào)功率損失。

可實(shí)現(xiàn)出色的阻抗匹配。

高增益。

提供直流隔離。


ADALM2000實(shí)驗(yàn):變壓器耦合放大器

圖2.變壓器耦合型A類(lèi)功率放大器


但這種配置并不完美,其缺點(diǎn)如下:

相對(duì)而言,對(duì)低頻信號(hào)的放大較弱。

變壓器會(huì)引入嗡嗡聲。

變壓器體積龐大,價(jià)格昂貴。

頻率響應(yīng)較差。


材料

ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊

無(wú)焊試驗(yàn)板和跳線套件

一個(gè)NPN晶體管(2N3904)

一個(gè)10 kΩ電阻

一個(gè)20 kΩ電阻

一個(gè)100 Ω電阻

一個(gè)10 μF電容

一個(gè)1 μF電容

一臺(tái)HPH1-0190L/1400L六繞組變壓器


硬件設(shè)置


構(gòu)建圖1所示的電路;參考圖2。使用ADALM2000提供的+5 V和-5 V電源。


程序步驟


設(shè)置信號(hào)發(fā)生器通道1產(chǎn)生500 mV、100 Hz正弦波(0 V偏置)。在示波器上監(jiān)視兩個(gè)通道。結(jié)果應(yīng)與圖3類(lèi)似。


ADALM2000實(shí)驗(yàn):變壓器耦合放大器

圖3.變壓器耦合型A類(lèi)功率放大器的輸入與輸出電壓


問(wèn)題


在上述實(shí)驗(yàn)中,我們使用了匝數(shù)比為1:1的變壓器。如果嘗試將變壓器的匝數(shù)比改為2:1,會(huì)發(fā)生什么?

您可以在學(xué)子專(zhuān)區(qū)論壇上找到問(wèn)題答案。

(來(lái)源:ADI公司,作者:Antoniu Miclaus,系統(tǒng)應(yīng)用工程師Doug Mercer,顧問(wèn)研究員)


免責(zé)聲明:本文為轉(zhuǎn)載文章,轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息,版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題,請(qǐng)聯(lián)系小編進(jìn)行處理。


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