Анализ искажений усилителей

October 19, 2013 by admin Комментировать »

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»).

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