Анализ искажений с использованием синусоидального сигнала
Все усилители вносят в усиливаемый сигнал искажения, то есть форма выходного сигнала отличается от входного, хотя в идеале сигналы должны быть абсолютно идентичны, за исключением амплитуды. Для проверки усилителя можно подать
Рис.6.11
Измерение полного входного сопротивления (Semiconductor. Linear & Telecom IS’s, 1994, p. 2-51)
Примечание к рис. Методика измерений входного сопротивления усилителя.
Вывод 10 относительно «земли» (Rgxio^-
1. Подать питающие напряжения Vcc1 и Vcc2, а переключатель S установить в положение 1.
2. Установить необходимый уровень входного сигнала частотой 1 кГц.
3. С помощью переменного резистора R установить е2 = 0,5e^
4. Величина RBxw равна полученному значению сопротивления R.
Вывод 3 относительно *земли» (Rgx^-
1. Подать питающие напряжения VCC1 и Vcc2, а переключатель S установить в положение 2.
2. Установить необходимый уровень входного сигнала частотой 1 кГц.
3. С помощью переменного резистора R установить е2 = OJet
4. Величина RBX3 равна полученному значению сопротивления R.
на его вход сигнал синусоидальной формы (схема проверки аналогична приведенной на рис. 6.1 или 6.7) и сопоставить форму входного и выходного сигналов на экране осциллографа. Отсутствие различий в форме двух сигналов (за исключением амплитуды) означает отсутствие искажений.
Проверка или поиск неисправностей, вызывающих искажения с использованием синусоидального сигнала, представляет собой трудоемкий процесс Более того, если искажения невелики, они могут остаться незамеченными. Сигнал синусоидальной формы лучше всего использовать для анализа искажений в тех случаях, когда совместно с осциллографом применяются измерители нелинейных (гармонических) или интермодуляционных искажений. При работе только с осциллографом лучше применять сигналы прямоугольной формы (хотя при измерениях амплитудно-частотных характеристик и мощностных параметров используется синусоидальный сигнал).
Анализ искажений с использованием прямоугольных сигналов
Более эффективно проведение анализа искажений с использованием сигнала прямоугольной формы (меандра). Это определяется наличием большого количества высших гармоник в таком сигнале. Кроме того, увидеть на экране осциллографа искажения формы сигнала, очерченного прямыми линиями с четкими углами, гораздо легче, чем в случае плавно меняющегося сигнала. Методика проведения измерений с сигналом прямоугольной формы такая же, как и с сигналом синусоидальной формы. Прямоугольный сигнал подается на вход усилителя, а к выходу подключается осциллограф (см. рис. 6.13). Прежде всего анализируется отклонение
Рис.6.12
Схема измерений тока потребления, выхадной мощности, КПД и чувствительности (Horris Semiconductor. Linear&Telecom IS’s, 1994, р. 2-50)
Примечание к рис. T – двухтактный выходной трансформатор. Сопротивление нагрузки (Rj) должно обеспечивать необходимую величину полного (коллектор-коллектор) сопротивления нагрузки (Rcc). Методика измерений:
О тока потребления при нулевом входном сигнале:
– подать питающие напряжения VCC1 и VCC2, установить значение евх = 0 В;
– измерить токи потребления ICC1 и 1СС2 (мА) при нулевом входтм сигнале;
О тока потребления в режиме максимального сигнала, максимальной выходной мощности, КПД
усилителя, чувствительности и коэффициента усиления по мощности:
– подать питающие напряжения VCC1 и VCC2, установить такое значение евх, при котором нелинейные искажения на выходе усилителя равны 10%. При этом величина евх e мимиволътах (среднеквадратическое значение) определяет чувствительность усилителя;
– измерить токи потребления ICC1 и 1СС2 (мА) при максимальном входном сигнале;
– определить результирующую выходную мощность усилителя (Вт). Это значение является максимальной выходной мощностью (Рвых);
– рассчитать КПД усилителя по формуле:
где РВЬ1Х выражено в ваттах, VCC1 и Vcc2 – в вольтах, а ICC1 и ICC2 – в амперах; – рассчитать коэффициент усиления по мощности Gp (дБ) по формуле:
где Рвх (мВт) равно:
а значение RBxw определяется по методике измерения входного сопротивления усилителя (см. рис. 6.11).
формы выходного сигнала от формы входного, который также наблюдается на экране осциллографа.
При использовании двухлучевого осциллографа входной и выходной сигналы могут наблюдаться одновременно. Если же у осциллографа имеется возможность
Рис.6.13
Анализ искажений с помощью сигнала прямоугольной формы
инверсии сигналов, то выходной сигнал может быть инвертирован для лучшего сравнения форм сигналов и более рационального использования площади экрана.
При обнаружении изменения формы выходного сигнала иногда по характеру искажений можно судить о причинах их возникновения. Отметим, что примеры на рис. 6.13 носят обобщенный характер, и один и тот же вид искажений может быть вызван различными причинами. Например, искажения, возникающие из-за «завала» частотной характеристики (ЧХ) на низких частотах (НЧ), выглядят на экране точно так же, как вызванные подъемом характеристики на высоких частотах (ВЧ).
На рис. 6.14 представлена осциллограмма входных и выходных сигналов для реальной схемы. Выходной сигнал (В) очень хорошо повторяет форму входного сигнала (А) при усилении -1. Это означает, что выходной сигнал инвертирован по отношению к входному, а усиление равно единице (то есть амплитуда сигнала не изменилась). Следует отметить, что на осциллограмме выходного сигнала В наблюдается слабо выраженное искажение фронтов импульса из-за ослабления высокочастотных составляющих спектра сигнала, но оно не является таким заметным, как на рис. 6.13.
Третья, пятая, седьмая и девятая гармоники идеального прямоугольного сигнала являются особенно весомыми. Если на определенной частоте испытательного
Рис.6.14
Осциллограмма прямоугольного сигнала усилителя: А – входного; В – выходного
сигнала не наблюдается искажений формы выходного сигнала усилителя, можно считать, что частотная характеристика усилителя равномернадо частоты, по крайней мере в 9 раз большей частоты испытательного сигнала.
Источник: Ленк Д., 500 практических схем на популярных ИС: Пер. с англ. – М.: ДМК Пресс, – 44 с.: ил. (Серия «Учебник»).