ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСИЛИТЕЛЯ

May 7, 2010 by admin Комментировать »

Частотная характеристика усилителя показывает зависимость коэффи­циента усиления К от частоты f сигнала, поданного на вход усилителя. Это один из важнейших параметров, так как если К{}) неравномерна, т. е. не пря­молинейна, то это сигнализирует о том, что усилитель по-разному усиливает сигналы разных частот, тем самым внося частотные искажения. Правда, частот­ная характеристика реального усилителя (рис. 19) никогда не бывает абсолютно прямолинейной, на ней есть подъемы и провалы, причем часто эти неравномерности в усилении создают искусственно, чтобы ком­пенсировать неравномерности ча­стотных характеристик головок громкоговорителей и модуляции высокочастотного сигнала, зава­лы частотной характеристики маг­нитных лент при звукозапи­си и т. п.

ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСИЛИТЕЛЯ    clip image002 thumb51

Рис. 19. Частотная характеристика УЗЧ

Но в любом слу­чае неравномерность частотной характеристики должна находиться в определенных пределах, задаваемых в децибелах относительно исходно­го уровня — усиления сигнала частотой 1000 Гц. Поэтому по верти­кальной оси характеристики обычно откладывают не значение коэффи­циента усиления, равного uВЫХ/uвх, а частотных искажений в децибелах М = = 20 lg (Ko/Kf), где Ко и Кf — коэффииценты усиления по напряжению соответ­ственно на частоте 1000 Гц ,и на частоте f. Таким образам коэффициент ча­стотных искажений М показывает, на сколько децибел усиление на данной ча­стоте отличается от усиления на частоте 1000 Гц, и, как было уже отмечено, допустимые пределы этого отличия зависят от конкретного назначения усили­теля. Например для обеспечения возможно более равномерного усиления по диапазону М=3 дБ вполне допустим. И вообще в радиотехнике неравномер­ность в 3 дБ (т. е. в 1,41 раза) считается вполне допустимой погрешнюютью. На рис. 20 показаны соединения приборов для снятия частотной характе­ристики усилителя. Это основная схема соединения приборов с усилителем для измерения всех основных параметров. Особое внимание следует уделить согла­сованию выхода ЗГ со входом усилителя. К выходу усилителя надо подклю­чить эквивалент нагрузки, равный полному сопротивлению звуковой катушки головки громкоговорителя или магнитной головки, если испытывается усилитель магнитофона. Вообще же желательно испытывать усилитель с той нагрузкой, с которой он будет работать. При определении частотной характеристики уси­лителя очень важно правильно выбрать уровень входного сигнала. Чтобы при этом не ошибиться, надо предварительно измерить его чувствительность и не­линейные искажения. Чувствительность — это наименьшее напряжение входного сигнала, обеспечивающее усилителю йамйнальную выходную мощность, т ё та кую мощность, лри которой нелинейные искажения не превышают заданного значения Поскольку существует определенная взаимосвязь параметров уоили-теля, поступают следующим образом: регулятор громкости устанавливают на максимальное усиление, ЗГ настраивают на частоту 1000 Гц, постепенно уве­личивают его выходное напряжение и одновременно измерителем гармоник или, в крайнем случае, по осциллограмме измеряют коэффициент гармоник Как только он достигнет заданного максимального значения, измеряют напряжение на входе UВх и выходе Uвых усилителя, и тогда номинальная выходная мощ­ность на нагрузке Rн=U2выx/Rв При данной номинальной выходной мощности RB именно напряжение UBX характеризует чувствительность усилителя Его можно измерить любым электронным вольтметрам, в то время как выходное напряжение ивы% желательно измерять вольтметром, детектор которого pea гирует на среднеквадратическое значение напряжения Объясняется это тем что на входе усилителя форма сигнала строго синусоидальная (коэффициент гармоник сигнала на выходе ЗГ обычно не превышает 0 5%), а вот на его вы ходе при номинальной мощности коэффициент гармоник может достигать 5% и более, что дает уже заметную погрешность градуировки вольтметра с пиковым детектором — его показания будут занижены Кстати, при пользовании изме рителем гармоник надо помнить, что его вольтметр чувствителен к среднеквад ратическому значению измеряемого напряжения, поэтому вольтметром можно из мерять напряжение UВЫх.

ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСИЛИТЕЛЯ    clip image004 thumb46

Рис. 20. Включение измерительных приборов для измерения параметров УЗЧ

Помимо номинальной выходной мощности усилителя иногда определяют мощность, при которой коэффициент гармоник равен 10%, т е максимальную мощность Рmах.

Итак, допустим, что номинальное входное напряжение UBX ном измерено Очевидно, что это будет то максимальное напряжение, которое может ока заться на входе усилителя в реальных условиях Уровень входного сигнала при определении частотной характеристики усилителя выбирают 0,5UВ1 ном, ис исходя из следующих соображений. Если принять уровень испытательного сиг­нала равным Uвх ном, то возникнут некоторые ограничения по максимуму в каскадах усилителя в насыщении магнитопровода выходного трансформатора и т п, а ведь именно по этим причинам возрастают нелинейные искажения Все это, влияя на форму частотной характеристики, исказит ее по сравнению с характеристикой при работе усилителя с меньшими уровнями входного сиг­нала Если же выбрать очень малый уровень испытательного сигнала, то бу­дут сказываться нелинейные начальные участки характеристик транзисторов вы-ходного каскада, напряжения шумов, паразитные наводки, что тоже приведет к искажению формы частотной характеристики Поэтому выбирают «золотую середину» — 0,5Uвх ном, что, кстати, соответствует наиболее вероятному в ра­бочих условиях уровню входного сигнала

ЧАСТОТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УСИЛИТЕЛЯ    clip image006 thumb39

Рис 21 Амплитудная характе ристика УЗЧ

При определении возможных уровней входного сигнала можно определить и амплитудную характеристику усилителя на частоте 1000 Гц Для этого уста­навливают UBx = l,5UBX ном, измеряют и записывают соответствующее ему ивых Затем уменьшают UBZ (делителем на выходе ЗГ), вновь измеряют Uвых, и так до минимально возможного напряжения входного сигнала (уровня, при ко­тором сигнал на выходе менее чем на 3 дБ, т е примерно в 1,5 раза, превышает шумы усилителя) По результатам измерений строят амплитудную характе­ристику усилителя (рис 21) Масштаб оси мвх лучше брать логарифмическим, так как входное напряжение изменяется в боль ших пределах от милливольт до деся­тых долей вольта Желательно чтобы эта характеристика быча более линейной, хотя иногда нужны усилители с опреде ленной формой амплитудной характери стики, например с логарифмической за висимостью усиления Для обычных УЗЧ допустимы небольшие отклонения от ли­нейности, особенно в области минимальных и максимальных входных напряжений.

Как уже говорили, при определении частотной характеристики усилителя Уровень входного сигнала устанавливают равным 0,5U„х ном, затем измеряют и записывают выходное напряжение на частоте 1000 Гц, которое будет нуле вым уровнем Затем частоту ЗГ последовательно изменяют в сторону снагаала Уменьшения затем увеличения, поддерживая уровень его входного напряже ния равным 0,5U„х ном Для каждой частоты записывают соответствующее вы­ходное напряжение Поскольку UBX в процессе измерения неизменно, то UВЫх, нанесенные на график в координатах UBha(f), покажут зависимость коэффи­циента усиления К=Uвыт/Uвх от частоты f (см рис 19) Ее можно построить и в значениях коэффициента частотных искажений Af=20 lg(UBbiX mafUBblx f).

При градуировке выходных делителей ЗГ в децибелах частотную характеристику можно получить и без вычислений. Для этого замечают показания вольтмегра на выходе усилителя, а затем для каждой из частот устанавливают делителем выходное напряжение ЗГ, при котором отклонение стрелки вольтетра остается неизменным. Тогда коэффициент частотных искажений в децибелах для данной частоты будет равен изменению выходного напряжения ЗГ. Например, если при сигнале частотой 1000 Гц для отклонения стрелки вольт­метра на некоторый угол при уровне входного сигнала UВх = 0,5Uвх.ввм де­литель ЗГ будет установлен в положение 24 дБ, а при переходе на частоту 4000 Го, для такого же отклонения стрелки вольтметра на выходе усилителя делитель генератора приходится поставить в положение 27 дБ, то на этой ча­стоте мы имеем подъем частотной характеристики усилителя на 3 дБ относи­тельно уровня на частоте 1000 Гц. Но не следует забывать, что при пере­стройке ЗГ с одной частоты на другую, его выходное напряжение может из­меняться, поэтому по встроенному вольтметру генератора надо следить, чтобы напряжение на входе делителя на частоте 4000 Гц было таким же, как и при сигнале частотой 1000 Гц.

Оставить комментарий