Измерение основных параметров усилителя ЗЧ

Для измерения чувствительности, выходной мощности и коэффициента гармоник усилителя нужны осциллограф, вольтметр переменного тока, звуковой генератор (ЗГ) и эквивалент нагрузки исследуемого усилителя. Последний представляет собой проволочный резистор, сопротивление которого равно полному сопротивлению звуковой катушки динамической головки (или громкоговорителя) усилителя. Его мощность рассеяния должна быть не меньше мощности динамической головки (если в громкоговорителе усилителя несколько головок, то их общей мощности).

Измерение коэффициента гармоник, вносимые усилителем в сигнал, оценивают по методике, используя любой низкочастотный осциллограф. В этом случае измерения начинают со снятия амплитудной характеристики усилителя — зависимости выходного напряжения U_вых усиливаемого сигнала частотой 1000 Гц от входного напряжения U_вх при постоянной нагрузке R_н, равной сопротивлению ее эквивалента R.

 Схема соединения измерительных приборов с усилителем, амплитудную характеристику которого надо снять, приведена на рис. 1, а. Усилитель и звуковой генератор должны питаться от отдельных источников. К выходу усилителя вместо динамической головки (или громкоговорителя) подключают эквивалент нагрузки R_э, а к нему вход «Y» осциллографа. Регулятор громкости устанавливают на максимум и подают на вход усилителя от звукового генератора сигнал частотой 1000 Гц напряжением 30-40 мВ. Развертку горизонтального отклонения луча осциллографа устанавливают такой, чтобы на его экране хорошо просматривалось изображение одного колебания. Измерив входное напряжение U_вх, вольтметр переменного тока PU переключают на эквивалент нагрузки R_э и измеряют выходное напряжение усилителя U_вых. Результаты измерений фиксируют (см. табл.).

 

Амплитудная характеристика усилителя (условия измерения)

 

Рис. 1. Схема измерения основных параметров усилителя ЗЧ

 

 Не изменяя частоту сигнала ЗГ, увеличивают ступенями через каждые 10 мВ его напряжение, заносят в таблицу результаты измерений. Входное напряжение увеличивают до тех пор, пока на экране не появится заметное на глаз срезание «верхушек» синусоиды (рис. 2, б). Это явление происходит из-за симметричного ограничения напряжения выходного сигнала и сопровождается увеличением коэффициента гармоник усилителя примерно до 10%. Оно означает, что выходная мощность достигла максимальной Р_макс. После этого входной сигнал ЗГ уменьшают до пропадания заметных на глаз искажений синусоиды и считают, что при этом усилитель отдает нагрузке номинальную выходную мощность P_ном. Выходные напряжения на эквиваленте нагрузки, соответствующие максимальной Р_мах и номинальной Р_ном выходным мощностям, в таблице следует выделить.

 

Рис. 2. Построение амплитудной характеристики усилителя 3Ч

 

Далее по результатам измерений, занесенным в таблицу, строят амплитудную характеристику усилителя (рис. 2). До точки «а» она прямолинейна, а затем начинает отклоняться вниз, что говорит о нарушении пропорциональности между входным и выходным напряжениями усилителя и появлении искажений усиливаемого сигнала. Теперь, пользуясь формулой Р_вых = U_вых²/R_н, можно подсчитать выходную мощность усилителя для различных значений U_вых. На рис. 2 параллельно оси U_вых слева помещена вторая вертикальная ось Р_вых, на которой отмечены расчетные выходные мощности усилителя в ваттах.

 

Рис. 3. Схема измерения коэффициента гармоник

 

Точка «а» на графике, с которой начинается перегиб амплитудной характеристики, обычно соответствует номинальной выходной мощности усилителя. По амплитудной характеристике можно определить и численное значение чувствительности усилителя — оно соответствует значению U_вх при Р_ном.

Численное значение коэффициента гармоник К_гусилителя ЗЧ можно измерить с помощью заградительного фильтра L1C1C2 (рис. 3), настроенного на основную частоту 1000 Гц, который включают между выходом усилителя, нагруженного на эквивалент нагрузки R9, и вольтметром переменного тока PU. Катушку L1 этого фильтра, содержащую 290 витков провода ПЭВ-2, наматывают на ферритовом кольце 2000НМ типоразмера К20х12х6 с помощью челнока. Конденсаторы С1 и С2 фильтра типа МБМ или КБ.

Сначала переключатель «S» устанавливают в положение «1», соответствующее отключенному фильтру, и вольтметром PU измеряют напряжение U_вых. Допустим, U_вых равно 3 В (3000 мВ). Затем, переведя переключатель «S» в положение «2», включают заградительный фильтр и измеряют напряжение гармоник U_г. Предположим, что это напряжение будет 70 мВ. Коэффициент гармоник К_г подсчитывают по приведенной ранее приближенной формуле:

 

К_г ≈ U_г / U_вых ∙ 100% ≈ 70 ∙ 100 / 3000 ≈ 2,3%,

где:

К_г – коэффициент гармоник, [%];

U_г– напряжение гармоник, [мВ];

U_вых– выходное напряжение [мВ].

 

По такой методике можно с достаточной точностью измерить чувствительность, выходную мощность и коэффициент гармоник практически любого усилителя ЗЧ. Для стереофонического усилителя параметры каждого канала измеряют раздельно, сравнивают и, если надо, выравнивают соответствующим подбором деталей и режимов работы транзисторов.

 

Автор: Борисов В.Г.