Вимірювачі нелінійних спотворень.
Вимірювачі нелінійних спотворень
В. Трусов
Описуваний прилад призначений для вимірювання коефіцієнта нелінійних спотворень підсилювачів низької частоти радіоприймачів, телевізорів, магнітофонів і т. п. Принцип роботи приладу заснований на порівнянні вищих гармонічних складових сигналу з амплітудою повного сигналу.
Прилад дозволяє вимірювати коефіцієнт нелінійних спотворень в інтервалі 0,05-100%. Діапазон вимірювань розбитий на п'ять піддіапазонів (верхні межі 0,3; 1; 3; 10; 100%). Виміри проводяться на частотах 80 і 450 Гц, 1 та 11 кГц. Робочий діапазон вхідної напруги від 0,05 до 10 В розбитий на 5 піддіапазонів (межі 0,15; 0,5; 1,5; 4 і 10 В). Прилад живиться від мережі змінного струму напругою 220 В. Габарити приладу 305Х145Х95 мм.
Принципова схема приладу приведена на малюнку. Він складається з вхідного дільника напруги, узгоджувального каскаду, фільтра, підсилювача гармонік і квадратичного вольтметра.
Сигнал з випробуваного пристрою через вхідний дільник і змінний резистор R5 надходить на базу транзистора Т1, включеного за схемою емітерний повторювача. Цей каскад необхідний для узгодження опору дільника з вхідним опором фільтру.
Фільтр, що є подвійний Т-подібний RC фільтр (конденсатори С4-С11, С15-С18, резистори R8-R13). служить для придушення першої гармоніки сигналу. Грубу настройку фільтра виробляють кнопками К.н2-Кн5 ("Поддіапізон"), а точну-змінними резисторами R8, R11 і R12. При натиснутому положенні кнопки Кн1 ("Калібр.") Виробляють калібрування приладу. У цьому режимі вхід і вихід фільтра з'єднані між собою. З виходу фільтра гармоніки сигналу подаються на підсилювач, виконаний на транзисторах Т2-Т4. Підсилювач і фільтр через конденсатор С21 і резистор R20 охоплені глибокої негативним зворотним зв'язком. Напруга гармонік з виходу підсилювача надходить на електронну квадратичний вольтметр, що має п'ять меж вимірювання. Підсилювач вольтметра (транзистори Т5-Т7) охоплений негативним зворотним зв'язком через резистор R36. До виходу підсилювача підключений вимірювальний прилад ІП1.
Діоди Д1, Д2 двухполуперіодного випрямляча працюють у режимі, що забезпечує характеристику вольтметра, близьку до квадратичної. Так як свідчення квадратичного вольтметра пропорційні чинному значенням вимірюваної напруги, він придатний для виміру несинусоїдального напруги, яким і є напруга гармонік сигналу.
Похибка вимірювань залежить від точності налаштування фільтра на частоту першої гармоніки сигналу. Навіть невелика неточність налаштування призводить до появи напруги основної частоти на виході приладу, а отже, і до удаваному зростанням нелінійних спотворень випробуваного пристрою. Для контролю налаштування фільтра в приладі передбачено підключення осцилографа до виходу квадратичного вольтметра. Блок живлення складається з випрямляча (діоди Д4 – Д7) та електронного стабілізатора на транзисторах Т8-Т10, що мають великий коефіцієнт передачі струму.
Конструкція і деталі. Прилад виконаний в корпусі настільного типу, виготовленому з листової сталі товщиною 0,5 мм. Корпус одночасно виконує і роль екрана. На передній панелі розташовані всі органи управління: перемикач піддіапазонів Кн1-Кн5 (П2К), ручки змінних резисторів для плавної настройки фільтра, перемикачі меж вимірювання В2 і вхідного дільника В1 (ПМ5П1Н), ручка змінного резистора R5, вимикач напруги мережі ВЗ, неонова лампа, вхідні гнізда приладу та гнізда для підключення осцилографа. Основна частина елементів приладу розміщена на друкованій платі з фольгованого гетинаксу розміром 297Х135 мм. Всі резистори МЛТ-0, 25, електролітичні конденсатори К50-3, К50-6, ЦЕ-2. Конденсатори фільтру БМ, КТ-1. Підлаштування резистор R37 – ПП1-1. У приладі використаний мікроамперметр М49 зі струмом повного відхилення 100 мкА. Його шкала замінена новою. Трансформатор ТР1 намотаний на сердечнику Ш16х24. Первинна обмотка містить 2530 витків дроту ПЕВ-2 0,12, вторинна-200 витків дроту ПЕВ-2 0,27.
При монтажі приладу слід врахувати більшу чутливість елементів фільтру до електричних наведеннях. Дроти, що йдуть до трансформатора живлення, вимикача мережі та неонові лампи, повинні бути заекраніровани і мати мінімальну довжину.
Налагодження приладу починають з підбору резистора R46 в стабілізаторі, з тим щоб отримати на його виході напруга 12 В. Напруга пульсації з підключеною до стабілізатору навантаженням не повинно перевищувати 1-2 мВ. Після цього приступають до установки режимів роботи транзисторів по постійному струму (див. таблицю).
Електрод | Т1 | T2 | Т3 | Т4 | Т5 | Т6 | Т7 | Т8 | Т9 | T10 |
Еммітер | 0,8 | 0,8 | 0,2 | 1,1 | 0 | 2 | 5,4 | 12,5 | 12 | 7,7 |
База | 1,0 | 1,0 | 0,8 | 1,2 | 0,6 | 2,5 | 5,5 | 13 | 12,5 | 8,3 |
Колектор | 11,5 | 11,8 | 6,0 | 11.8 | 2,5 | 5,5 | 8.0 | 19 | 22 | 13 |
Чутливість вольтметра регулюють резистором R37. Шкалу градуіруют наступним чином. На вхід дільника квадратичного вольтметра (резистор R28) подають сигнал з генератора НЧ частотою 1000 Гц, перевіряють Квадратичність амплітудної характеристики детектора і одночасно градуіруют шкалу. Відхилення стрілки мікроамперметра має бути пропорційною квадрату напруги, що подається на вхід дільника. Якщо на початку шкали вийде велика похибка, слід підібрати діоди Д1 і Д2. Налаштування дільника починають як межі 10%. Натискають кнопку К.н.1 ("Калібр.") І встановлюють повне відхилення стрілки вимірювального приладу. Потім напругу з генератора НЧ зменшують в 10 разів і переводять перемикач В2 у положення "10%". Підбором резистора R31 встановлюють стрілку вимірювального приладу на останню позначку. Аналогічно налаштовують прилад і на інших межах. Підбір резисторів зручно робити подпайкой паралельних резисторів, що мають у 10-20 разів більший опір.
Після налагодження вольтметра перемикач В2 встановлюють у положення "Калібр.", Натискають кнопку Кн1 і аналогічно виробляють підбір резисторів вхідного дільника. Потім приступають до налаштування фільтра. Конденсатори С4, С5, С6, С7,
С8, С9, С10, С11 підбирають попарно. Движки змінних резисторів R8, R11, R12 встановлюють у середнє положення. З генератора НЧ на вхід приладу подають сигнал однієї з робочих частот. Змінним резистором R5 встановлюють стрілку на останню відмітку шкали (100%). Потім натискають одну з кнопок, відповідну настроюваної частоті, і підбором конденсаторів фільтра домагаються мінімального відхилення стрілки мікроамперметра. У міру зменшення відхилення стрілки перемикач 82 переводять у положення, відповідне більш високої
чутливості. При точного настроювання фільтра на частоту сигналу будь-яке відхилення движків змінних резисторів від встановленого викликає різке збільшення напруги па виході приладу.
Налаштування фільтра проводять на кожному з чотирьох піддіапазонів.
Робота з приладом. На вхід підсилювача НЧ випробуваного з низькочастотного генератора подають сигнал однієї з робочих частот приладу, зазвичай 1000 Гц. Вихід підсилювача підключають до входу вимірювача нелінійних спотворень. Перемикач В2 встановлюють у положення "Калібр." І натискають кнопку Кн1. Перемикачем В1 і ручкою "Калібр." Встановлюють стрілку мікроамперметра на останню відмітку шкали. Потім одній з кнопок Кн2-Кн5 встановлюють потрібну частоту і обертанням ручок "Баланс" добиваються мінімального відхилення стрілки приладу.
Для контролю до приладу можна підключити осцилограф.
Якщо не вдається збалансувати прилад, потрібно в невеликих межах підлаштувати частоту генератора НЧ. У міру уточнення балансу перемикач В2 перекладається на велику чутливість. Коефіцієнт нелінійних спотворень відраховується за шкалою приладу.
Ваш відгук