Другие параметры усилителей

September 23, 2013 by admin Комментировать »

Усиление по напряжению

Измерение усиления по напряжению усилителя проводится по такой же методике, что и измерение АЧХ. Отношение выходного напряжения к входному (при любой заданной частоте рабочего частотного диапазона усилителя) представляет собой коэффициент усиления по напряжению. Так как во время измерения амплитудно-частотных характеристик входное напряжение (напряжение на выходе генератора) поддерживается постоянным, зависимость коэффициента усиления по напряжению от частоты идентична АЧХ, как видно из рис. 6.2,6.4-6.6. Необходимо только помнить, что график зависимости усиления по напряжению от частоты, приведенный на рис. 6.2, определяется прежде всего типом интегральной микросхемы, а графики зависимости усиления от частоты, представленные на рис. 6.4 и 6.5, – внешними факторами (сопротивлениями цепи обратной связи).

Выходная мощность и усиление по мощности

Для определения выходной мощности усилителя измеряется значение выходного напряжения на сопротивлении нагрузки при заданной частоте в рабочем диапазоне частот усилителя. Например, для усилителя, изображенного на рис. 6.1, выходное напряжение равно 7 В. Тогда выходная мощность:

Важно отметить, что при измерениях нельзя использовать в качестве нагрузочных проволочные сопротивления или любые элементы, имеющие в своем составе моточные изделия. Такие элементы обладают индуктивным сопротивлением, которое изменяется с частотой, и, следовательно, полное сопротивление нагрузки оказывается непостоянным. Поэтому в качестве нагрузки необходимо применять резисторы или потенциометры, изготовленные из композитных материалов и не имеющие индуктивности.

Для определения усиления по мощности необходимо вычислить как входную, так и выходную мощности. Входная мощность определяется по той же методике, что и выходная, однако нужно знать либо рассчитать входной импеданс. Для

некоторых схем рассчитать его довольно трудно, особенно когда входной импеданс прибора зависит от усиления транзисторов входного каскада ИС. Если известна (или рассчитана) величина входной мощности, усиление по мощности определяется как отношение выходной мощности к входной. В случаях, когда к входу усилителя подключен резистор с значительно меньшим сопротивлением, чем входной импеданс усилителя, можно использовать величину этого резистора для расчета входной мощности.

Входная чувствительность

Для некоторых интегральных усилителей вместо параметров выходной мощности и усиления (или дополнительно к ним) в спецификацию включается входная чувствительность. Она означает минимальную выходную мощность, которая может быть получена при определенном значении входного напряжения. Например, 3 Вт выходной мощности при напряжении входного сигнала 100 мВ. Как правило, этот параметр используется в мощных ИС усилителей. Для того чтобы определить входную чувствительность, необходимо просто приложить к входу указанное в спецификации напряжение и измерить реальную выходную мощность.

Полоса пропускания

В ряде спецификаций указано, что усилительные ИС должны обеспечивать определенное выходное напряжение (выходную мощность) в заданном диапазоне частот. Как правило, ширина полосы пропускания по напряжению не совпадает с полосой пропускания по мощности. Например, усилитель может отдавать полную выходную мощность только до частот порядка 1 МГц, несмотря на то что АЧХ не имеет спада до частоты 10 МГц. Таким образом, выходное напряжение (без подключения нагрузки) остается постоянным до частоты порядка 10 МГц, тогда как выходная мощность (с подключенной нагрузкой) остается постоянной только до частоты 1 МГц. На рис. 6.8 приведены схема и методика измерения полосы пропускания на уровне -3 дБ для типового ОУ (CA3020/CA3020A фирмы Harris).

Влияние нагрузки

Большинство усилителей, особенно мощных, чувствительны к изменениям нагрузки. Для любого усилителя максимальное усиление по мощности достигается в случае равенства выходного сопротивления и сопротивления нагрузки (согласованная нагрузка). Схема измерения влияния нагрузки (нагрузочной характеристики) такая же, какдля измерения частотной характеристики (см. рис. 6.1 и 6.7), с учетом того, что сопротивление нагрузки при измерениях необходимо менять. Напомним, что нельзя использовать проволочные резисторы в качестве нагрузки, так как их индуктивная составляющая может внести значительную погрешность в измерения.

Для измерения нагрузочной характеристики усилителя необходимо измерять выходную мощность при различных соотношениях сопротивления нагрузки и выходного сопротивления усилителя. Таким образом, для каждого значения сопротивления нагрузки (включая равное выходному сопротивлению усилителя) нужно измерить коэффициент усиления по мощности (или напряжению). Повторите

Рис,6.8

Схема измерения попосы пропускания ОУ типа CA3020/CA3020A (Harris Semiconductor. Linear & Telecom IS’s, 1994, p. 2-50)

Примечание к рис. Методика выполнения измерений:

1.          Установите требуемые значения питающих напряжений VCC1 и Vca.

2.          Установите входной сигнал частотой 1 кГц, евх = 5 мВ (среднеквадратическое значение).

3.          По измеренному значению евых рассчитайте величину коэффициента усиления (в децибелах).

4.          Поддерживая постоянным значение евх = 5 мВ, меняйте частоту входного сигнала ниже и выше частоты 1 кГц таким образом, чтобы получить ослабление выходного сигнала на 3 дБ относительно значения, полученного на частоте 1 кГц.

5.          Частотный диапазон между точками, в которых зафиксировано ослабление вгмходного сигнала на -3 дБ, представляет собой полосу пропускания усилителя на уровне -3 дБ.

эти измерения для различных значений частот. На рис. 6.9 приведена типовая нагрузочная характеристика. Следует отметить, что при двукратном превышении сопротивлением нагрузки RHarp величины выходного сопротивления усилителя R (точка 2,0 по оси абсцисс на графике) выходная мощность Рвых снижается до 50%.

Рис.6.9

Типовая нагрузочная характеристика усилителя

Выходное сопротивление

Схему измерения нагрузочной характеристики можно использовать для определения полного динамического выходного сопротивления усилителя (динамического выходного импеданса). Однако методика выполнения измерений несколько меняется. Для измерения выходного сопротивления усилителя сопротивление нагрузки изменяется до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное значение выходной мощности. Затем, после выключения питания, нагрузку необходимо

отключить от схемы и измерить ее сопротивление омметром. Полученное значение равно полному динамическому выходному сопротивлению усилителя (это значение справедливо только для частоты, на которой проводились измерения). Если необходимо, измерения могут быть проведены для требуемых частот рабочего диапазона.

На рис. 6.10 показан графикзависимости полного выходного сопротивления от частоты для типового интегрального усилителя (CA3450 фирмы Harris). Отметим, что величина выходного сопротивления составляет менее 10 Ом в частотном диапазоне до 10 МГц, а затем быстро увеличивается при возрастании частоты от 80 до 120 МГц.

Рис.6.10

График зависимости выходного сопротивления усилителя от частоты (Harris Semiconductor. Linear & Telecom IS’s, 1994, p. 2-217)

Входное сопротивление

Для определения полного входного динамического сопротивления усилителя используется схема, приведенная на рис. 6.11. Отметим, что исследуемая ИС имеет два входа, для которых и требуется произвести измерения. Также следует учесть, что точность определения полного входного сопротивления (как и выходного) во многом зависит от точности измерения сопротивления нагрузки R. Напомним, что в качестве нагрузки необходимо использовать непроволочные резисторы, не имеющие индуктивности. Полученные значения полного входного сопротивления действительны только для частоты, на которой производились измерения.

Ток потребления, выходная мощность, КПД и чувствительность

На рис. 6.12 приведена схема и методика измерений тока потребления при нулевом и максимальном уровнях входного сигнала, максимальной выходной мощности, КПД усилителя, а также чувствительности и коэффициента усиления по мощности. Представленная схема предназначена для измерения параметров конкретного типа интегрального усилителя (CA3020/3020A фирмы Harris), но может быть использована для большинства усилителей на интегральных схемах.

Источник: Ленк Д., 500 практических схем на популярных ИС: Пер. с англ. – М.: ДМК Пресс, – 44 с.: ил. (Серия «Учебник»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты