У конструкторської діяльності багатьох радіоаматорів підсилювач (34) займає одне з перших місць Від підсилювача 34 в значній мірі залежить якість звучання радіомовного приймача, телевізора, магнітофона

В описах підсилювачів 34, призначених для електрофонів, магнітофонів, радіомовних приймачів, зазвичай вказують їх номінальну вихідну потужність, номінальна вхідна напруга, коефіцієнт гармонік і параметри частотної характеристики За цим основним даними вже можна судити про якість роботи підсилювача та придатності його для тих чи інших цілей

Нагадаємо коротенько, що собою являють названі параметри підсилювача 34

Номінальна вихідна потужність РАЛЕм, виражена в ватах або милливаттах,-це потужність, що виділяється на навантаженні (звуковий котушці динамічної ^ головки гучномовця, обмотці головного телефону), при якій нелінійні спотворення, що вносяться підсилювачем, відповідають зазначеним у описі При подальшому збільшенні вихідної потужності ці спотворення значно * зростають

У процесі посилення будь-якого сигналу через нелінійність характеристик транзисторів або електронних ламп в підсилюється сигналі зявляються коливання частотою в 2, 3, 4 і більше разів вище основної частоти, т е зявляються друга, третя і т д гармоніки сигналу Вони і спотворюють підсилюваний сигнал Гармонійні спотворення зростають у міру збільшення вихідної потужності підсилювача 34 * Оцінюють їх коефіцієнтом гармонік Потужність, при якій спотворення (коефіцієнт гармонік) досягають 10%, прийнято називати максимальною вихідною потужністю підсилювача 34 (її позначають ротах)

Коефіцієнт гармонік Кг, вимірюваний при синусоидальном вхідному сигналі, можна виразити процентним відношенням сумарного напруження всіх гармонік Ur до вихідного напрузі івих:

Допустимий коефіцієнт гармонік Кг встановлюється відповідними * державними стандартами (ГОСТ) на побутову радіоприймальну, звукозаписну, підсилювальну та іншу апаратуру Найнижчі значення коефіцієнта гармонік встановлені для апаратури перший і нульовий груп складності: від 1 .. 2% для магнітофонів до декількох тисячних часток відсотка * для підсилювачів 34 в блочному виконанні

Номінальна вхідна напруга підсилювача 34 – це те напруга сигналу в мілівольтах, яке необхідно подати на його вхід, щоб отримати на навантаженні номінальну вихідну потужність У більшості підсилювачів 34г призначених для відтворення механічного запису з грамшгастічок, номінальна вхідна напруга становить 200 .. 250 мВ, а підсилювачів каналу запису магнітофонів (з мікрофонного входу) – 1 .. 2 мВ

4астотние властивості підсилювача 34 описують амплітудно-частотної характеристикою т (А4Х) – залежністю напруги вихідного сигналу від частоти при незмінній напрузі вхідного сигналу UBX По ряду причин підсилювачі 34 неоднаково підсилюють коливання різних частот Зазвичай гірше інших посилюються сигнали самих нижчих fH і самих вищих fB частот, тому А4Х підсилювачів 34 нерівномірні і мають спади на краях робочого діапазону * частот Кордонами діапазону вважають частоти, на яких посилення знижується

Рис 103 Схеми зєднання приладів лабораторії при знятті амплітудної і амплітудно-частотної характеристики:

а – вимірювання вхідного напруги б – вимірювання вихідної напруги в – вид синусоїдальної напруги при двосторонньому обмеженні

на 30% (-3 дБ) порівняно з посиленням на частоті 1000 Гц Ці-то частоти і вказують в описах і паспортних даних підсилювачів 34 Робочий діапазон частот підсилювачів 34 мережевих радіомовних приймачів може бути від 30 .. 40 до 15 000 .. 16 000 Гц, а підсилювачів малогабаритних приймачів – від 200 .. 300 до 3000 .. 4000 Гц

Ви змонтували і налагодили підсилювач 34 Як за допомогою приладів лабораторії виміряти його основні параметри, щоб порівняти їх із заданими Для цього потрібні: генератор сигналів 34, транзисторний вольтметр і блок живлення, причому прилади повинні харчуватися від різних джерел (досліджуваний підсилювач 34 звичайно має своє джерело живлення) Потрібен ще еквівалент навантаження R3 – Дротяний резистор, опір якого дорівнює повного опору звукової котушки динамічної головки або номінальним опору акустичної системи, на роботу з якими розрахований підсилювач 34

У комплекті приладів лабораторії немає вимірювача нелінійних спотворень (коефіцієнта гармонік), рідко застосовуваного радіоаматорами Тому оцінювати спотворення пропонується за спрощеною методикою, користуючись будь-яким низькочастотним осцилографом, наприклад, описаним в цій книзі У такому випадку вимірювання починають зі зняття амплітудної характеристики підсилювача – залежності вихідної напруги UBMX підсилюється сигналу частотою 1000 Гц (1 кГц) від вхідної напруги UBX при незмінному навантаженні Rh = R9

Схема зєднання вимірювальних приладів з перевіряється підсилювачем 34 (У34), амплитудную характеристику якого треба зняти, зображена на фис 103, а (ланцюга живлення для простоти не показані) Сигнал частотою 1000 Гц

Таблиця 2

Ubx, мВ

30,

40

50

60

70

80

90

100

110

120

^ Вих, В

1,2

1,6

2

2,4

2,8

3,2

3,6

3,8

4

4,1

ί / вих, Вт

0,22

0,4

0,6

0,89

1,2

1,57

2

2,22

2,46

2,6

з виходу «1: 10» генератора сигналів 34 (ГЗЧ) подають на вхід підсилювача через екранований двопровідний кабель Його обплетення і одну з жил заземляють на вході підсилювача 34 Вольтметр підключають до гнізд «Контроль виходу» генератора і плавно збільшують сигнал генератора до * напруги 0,3 В При цьому напруга сигналу на вході підсилювача 34 складе приблизно 30 мВ Вимірявши вхідна напруга UBX, Вольтметр перемикають на межу виміру 10 В, підключають до еквівалента навантаження R3 (Рис 103, б) і вимірюють вихідна напруга підсилювача іВих Результати вимірювання записують у таблицю, зразок якої тут показаний (табл 2)

Припустимо, при вхідній напрузі 30 мВ вольтметр, підключений до еквівалента навантаження R3, Показує напругу 1,2 В У таблицю записують: UBX= 30 мВ, іУих = 1,2 В Потім вхідна напруга підвищують ступенями через 10 мВ (40, 50, 60 мВ і т д), записують результати вимірювань в таблицю і спостерігає за кривою на екрані осцилографа Вхідна напруга збільшують до тих пір, поки не порушиться пропорційність приросту вихідної напруги івих При цьому на екрані має зявитися помітне на око зрізання «верхівок» синусоїди (рис 103, в) Таке явище відбувається через симетричного обмеження вихідного сигналу і супроводжується зростанням коефіцієнта гармонік приблизно до 10% Потім вхідний сигнал змен * шают до зникнення помітних спотворень синусоїди (рис 103, б) і вважають, що тепер підсилювач 34 віддає в навантаження номінальну вихідну потужність Рном Вихідні напруги, відповідні потужності РАЛЕм і Ртах при коефіцієнті гармонік 10% (наприклад, 3,6 і 4,1 В), в таблиці слід виділити

За результатами вимірювань, записаним в таблицю, будують амплитудную характеристику підсилювача 34 (рис 104) Для цього на горизонтальній осі вправо від нуля відзначають вхідні напруги UBX в мілівольтах, а на вертикальній осі вгору – вихідні напруги тавих при відповідних значеннях івх відзначають на графіку жирними крапками або хрестиками і проводять через них плавну криву Ця лінія до точки а прямолінійна, а потім помітно відхиляється вниз, що вказує на порушення пропорційності між іУих і UBX і поява спотворень Знаючи напругу івих і опір еквівалента навантаження R3, Можна підрахувати вихідну потужність РУи < підсилювача 34 для різних значень іВИх за формулою PBWx = U2BUx/RH Наприклад, пргі RH= R3= 6,5 Ом і іУих = 1 В потужність Рвих= 0,15 Вт, при таВих == 1,8 В РУих = 0,5 Вг і т д На рис 104 паралельно осі іУих проведена друга

вертикальна вісь, на якій відмічені розрахункові значення вихідної потужності Р вих

Перегин амплітудної характеристики зазвичай відповідає номінальній потужності Рном підсилювача 34, у нашому прикладі РНом = 2 Вт, ротах = 2,5 Вт Якщо перегин характеристики не явно виражений, його уточнюють за осцилограф повторними вимірами Потім беруть середньоарифметичне значення іВИх, при якому спотворення синусоїди на екрані осцилографа стають невиразними на око

Чисельне значення коефіцієнта гармонік Кг можна виміряти за допомогою заграждающего фільтра, налаштованого на основну частоту 1000 Гц Включають його між виходом підсилювача 34 і вольтметром (рис 105) Спочатку вимірюють напругу івих, Встановивши перемикач SA у положення 1 Припустимо, воно дорівнює 3,6 В (3600 мВ) Потім включають фільтр, перевівши перемикач SA у положення 2, і вимірюють напругу гармонік Припустимо, воно дорівнює 72 мВ Після цього розраховують коефіцієнт гармонік за раніше

наведеної наближеною формулою

За амплітудної характеристиці (див рис 104) легко визначити номінальна вхідна напруга підсилювача 34 У нашому прикладі номінальна вихідна потужність дорівнює 2 Вт, тому номінальна вхідна напруга підсилювача – 90 мВ

АЧХ підсилювачів 34 нерідко знімають при вхідній напрузі, значно меншому номінального Це запобігає можливе перевантаження підсилювача Наприклад, АЧХ підсилювачів відтворення апаратури магнітного запису звуку знімають при рівні сигналу, на 20 дБ (в 10 разів) меншому номінального рівня

Схема зєднання приладів з підсилювачем 34 для зняття А4Х – та ж, що і при знятті амплітудної характеристики (див рис 103) Якщо підсилювач не має регуляторів тембру і оснащений тільки звичайним (нетонкомпенсірованним) регулятором гучності, то останній встановлюють на максимальну 124

Таблиця 3

Частота,

Гц

З ^ Вих »

<Wooo

<Wooo

ДБ

Частота,

Гц

^ Вих »

^f/^lOOO

ооо>

дБ

50

300

0,5

—6

1000

600

1

0

75

420

0,7

—3

2500

600

1

0

100

480

0,8

—2

5000

570

0,95

-0,5

150

540

0,9

—1

7500

540

0,9

—Ϊ

250

570

0,95

—0,5

10 000

480

0,8

—2

500

600

1

0

15 000

300

0,5

—6

гучність і в процесі зняття АЧХ його положення не змінюють Якщо ж регулятор гучності тонкомпенсірованний, АЧХ знімають при крайніх і декількох проміжних (за бажанням конструктора) положеннях регулятора

Вихідна частота при знятті АЧХ – та ж, 1000 Гц Встановивши перемикач генератора сигналів в це положення, ручкою «Амплітуда» доводять вхідна напруга підсилювача до 20 мВ і надалі підтримують його на цьому рівні на всіх частотах (Така напруга, майже в 5 разів менше номінального, вибрано для зручності відліку результатів вимірювань за шкалою стрілочного приладу авометра) Потім, переключивши вольтметр на вихід підсилювача, вимірюють напругу на еквіваленті навантаження R3 Результати вимірювань записують у таблицю (табл 3) у дві графи: в першу – частоти f вхідного сигналу, в другу – вихідні напруги тавих Записавши результат вимірювання на частоті 1000 Гц, генератор сигналів 34 перемикають на частоту 500 Гц Перевіряють вольтметром вхідна напруга і потім можливо точніше вимірюють вихідна напруга підсилювача на еквіваленті навантаження R3 Далі точно так само вимірюють вихідна напруга на частотах 250, 150, 100, 75 і 50 Гц (підсилювачі 34, подібні розглянутому в даному прикладі, на частоті 25 Гц зазвичай не перевіряють) Після цього повторно вимірюють вихідна напруга на частоті 1000 Гц, перевіряючи тим самим стабільність роботи і самого підсилювача 34, і вимірювальних приладів

Далі вимірювання проводять на частотах вище 1000 Гц, подаючи на вхід підсилювача 34 сигнали частотою 2500, 5000, 7500, 10 000 і 15 000 Гц (на частоті 20 000 Гц контролюють тільки високоякісні підсилювачі) За результатами вимірювань розраховують відносини вихідних напруг різних частот Uf до напруги контрольної частоти Ujooo · Отримані відносини записують у відповідну графу таблиці

Наприклад, на частотах 50 (U50) і 15 000 Гц (U15000) вихідна напруга іВИх = 300 мВ Отже, відношення U5o/Uiooo = Ui5 ooo / Uiooo = 300/600 == 0,5 На частотах 100 і 10 000 Гц маємо відношення 480/600 = 0,8, а на частотах 150 і 7500 Гц – 540/600 = 0,9 Користуючись допоміжною таблицею (табл 4), ці відносини перераховують в децибели (Відношення в децибелах дорівнює 20 lg Uf / Uiooo) і результати вписують у четверту графу табл 3

Далі викреслюють АЧХ (рис 106) Зазвичай для цієї мети використовують спеціальну масштабно-координатну папір з логарифмічною сіткою, однак можна скористатися і звичайною «міліметрівкою» або навіть будь

папером в клітку Спочатку на горизонтальну вісь наносять позначки, що відповідають зазначеним значенням частот (у логарифмічному масштабі) На рис 106 верхній ряд чисел відповідає фіксованим частотам генератора сигналів 34 лабораторії, а нижній – частотам, рекомендованим при знятті АЧХ за допомогою промислової вимірювальної апаратури

Потім на вертикальній осі, попередньо зробивши на ній 8-10 рівновіддалених одна від іншої відміток, наносять відносини Uf / Uiooo в децибелах У нашому прикладі спад АЧХ не перевищує 6 дБ, тому нульову лінію проводять на рівні сьомий позначки, а навпаки розташованих нижче інших шести відміток роблять написи -1, -2, ..,-б дБ Проводять також лінію через позначку контрольної частоти 1000 Гц Далі, користуючись даними табл 3, послідовно наносять точки або хрестики, відповідні значенням вихідної напруги на частотах від 50 до 15 000 Гц Плавна лінія, проведена через ці мітки, і є АЧХ досліджуваного підсилювача 34 Горизонтальна лінія, проведена на рівні -3 дБ, відповідному загальноприйнятій допуску на неравТабліца 4

^ Вих ^ вх

дБ

^ Вих / ^ вх

дБ

^ ВИХІД ^ ВХ

дБ

^ Вих ^ вх

дБ

1000

+60

4,0

+ 12

0,89

—1

0,20

—14

316

+50

3,5

+ 11

0,79

—2

0,18

—15

100

+40

3,2

+ 10

0,71

—3

0,16

—16

31,6

+30

2,8

+9

0,63

—4

0,14

—17

20,0

+26

2,5

+8

0,56

—5

0,126

—18

10,0

+20

2,2

+7

0,50

—6

0,112

—19

8,9

+ 19

2,0

+6

0,45

—7

0,100

—20

7,9

+ 18

1,8

+5

0,40

—8

0,050

-2в

7,1

+ 17

1,6

+4

0,35

—9

0,03

—30

6,3

+ 16

1,41

+3

0,32

—10

0,01

—40

5,6

+ 15

1,26

+2

0,28

0,003

—50

5,0

+ 14

1,12

+ 1

0,25

—12

0,001

—60

4,5

+ 13

1,00

0

0,22

—13

0,0003

—70

номерних АЧХ в робочому діапазоні, перетинає АЧХ на частотах 75 в 11 ТОВ Гц Отже, робочий діапазон частот підсилювача простягається від 75 до І ТОВ Гц

Багато підсилювачі 34 крім регулятора гучності оснащені ще двома (рідше – трьома і більше) регуляторами тембру – по нижчим і вищим звукових частот АЧХ таких підсилювачів знімають не менше трьох разів, причому при вхідній напрузі, зниженому приблизно на 20 дБ (в 10 разів) в порівнянні * з номінальним (щоб уникнути перевантаження при підйомі посилення на краях робочого діапазону) Спочатку обидва регулятора тембру такого підсилювача 34 встановлюють в положення, відповідні спаду АЧХ на краях діапазону Отримана АЧХ може мати вигляд кривої 1 (рис 107) Потім обидва регулятора тембру переводять в інші крайні положення (Підйом АЧХ на краях діапазону) АЧХ підсилювача в цьому випадку може мати вигляд кривої 2 Після цього регулятори тембру встановлюють в середні положення і знімають АЧХ ще раз Якщо вона близька до кривої 3, то на цьому вимірювання закінчують, а якщо значно відрізняється від неї, то шляхом проб знаходять такі положення регуляторів тембру, при яких АЧХ виходить найбільш рівною і паралельної осі частот в можливо більш широкій смузі, і на ручках регуляторів роблять відповідні позначки

З графіковна рис 107 ясно видно, що у даного підсилювача 34 межі регулювання тембру на нижчій частоті 63 Гц становлять +6 .. -6 дБ, а на вищій, рівною 11 000 Гц,-приблизно +5 .. -10 дБ Так за допомогою простих приладів лабораторії, користуючись викладеної методикою, можна з достатньою для радіоаматора точністю виміряти основні параметри практично будь-якого підсилювача 34

Джерело: Борисов В Г, Фролов В В, Вимірювальна лабораторія початківця радіоаматора – 3-е изд, Стереотип – М: Радіо і звязок, 1995 – 144 с, Мул – (Масова радіобібліотека Вип 1213)