Посилення по напрузі

Вимірювання посилення по напрузі підсилювача проводиться за такою ж методикою, що й вимір АЧХ Ставлення вихідної напруги до вхідного (при будь-якій заданій частоті робочого частотного діапазону підсилювача) являє собою коефіцієнт посилення по напрузі Так як під час вимірювання амплітудно-частотних характеристик вхідна напруга (напруга на виході генератора) підтримується постійним, залежність коефіцієнта посилення по напрузі від частоти ідентична АЧХ, як видно з рис 62,64-66 Необхідно тільки памятати, що графік залежності посилення по напрузі від частоти, наведений на рис 62, визначається насамперед типом інтегральної мікросхеми, а графіки залежності підсилення від частоти, представлені на рис 64 та 65, – зовнішніми факторами (опорами ланцюга зворотного звязку)

Вихідна потужність і посилення по потужності

Для визначення вихідної потужності підсилювача вимірюється значення вихідної напруги на опорі навантаження при заданій частоті в робочому діапазоні частот підсилювача Наприклад, для підсилювача, зображеного на рис 61, вихідна напруга дорівнює 7 В Тоді вихідна потужність:

Важливо відзначити, що при вимірах не можна використовувати як навантажувальних дротові опору або будь-які елементи, що мають у своєму складі моточні вироби Такі елементи мають індуктивним опором, яке змінюється з частотою, і, отже, повний опір навантаження виявляється непостійним Тому в якості навантаження необхідно застосовувати резистори або потенціометри, виготовлені з композитних матеріалів і не мають індуктивності

Для визначення посилення по потужності необхідно обчислити як вхідну, так і вихідну потужності Вхідна потужність визначається за тією ж методикою, що й вихідна, однак потрібно знати або розрахувати вхідний імпеданс Для

деяких схем розрахувати його досить важко, особливо коли вхідний імпеданс приладу залежить від посилення транзисторів вхідного каскаду ИС Якщо відома (або розрахована) величина вхідної потужності, посилення за потужністю визначається як відношення вихідної потужності до вхідних У випадках, коли до входу підсилювача підключений резистор з значно меншим опором, ніж вхідний імпеданс підсилювача, можна використовувати величину цього резистора для розрахунку вхідної потужності

Вхідна чутливість

Для деяких інтегральних підсилювачів замість параметрів вихідної потужності і посилення (або додатково до них) в специфікацію включається вхідна чутливість Вона означає мінімальну вихідну потужність, яка може бути отримана при певному значенні вхідної напруги Наприклад, 3 Вт вихідної потужності при напрузі вхідного сигналу 100 мВ Як правило, цей параметр використовується в потужних ІС підсилювачів Для того щоб визначити вхідну чутливість, необхідно просто прикласти до входу вказане в специфікації напругу і виміряти реальну вихідну потужність

Смуга пропускання

У ряді специфікацій зазначено, що підсилювальні ІС повинні забезпечувати певний вихідна напруга (вихідну потужність) в заданому діапазоні частот Як правило, ширина смуги пропускання по напрузі не збігається із смугою пропускання по потужності Наприклад, підсилювач може віддавати повну вихідну потужність тільки до частот порядку 1 МГц, незважаючи на те що АЧХ не має спаду до частоти 10 МГц Таким чином, вихідна напруга (без підключення навантаження) залишається постійним до частоти порядку 10 МГц, тоді як вихідна потужність (з підключеною навантаженням) залишається постійною тільки до частоти 1 МГц На рис 68 наведені схема і методика вимірювання смуги пропускання на рівні -3 дБ для типового ОУ (CA3020/CA3020A фірми Harris)

Вплив навантаження

Більшість підсилювачів, особливо потужних, чутливі до змін навантаження Для будь-якого підсилювача максимальне посилення по потужності досягається в разі рівності вихідного опору і опору навантаження (узгоджена навантаження) Схема вимірювання впливу навантаження (навантажувальної характеристики) така ж, какдля вимірювання частотної характеристики (див рис 61 та 67), з урахуванням того, що опір навантаження при вимірах необхідно змінювати Нагадаємо, що не можна використовувати дротяні резистори як навантаження, так як їх індуктивна складова може внести значну похибку у виміри

Для вимірювання характеристики навантаження підсилювача необхідно вимірювати вихідну потужність при різних співвідношеннях опору навантаження і вихідного опору підсилювача Таким чином, для кожного значення опору навантаження (включаючи рівне вихідного опору підсилювача) потрібно виміряти коефіцієнт посилення по потужності (або напрузі) Повторіть

Рис, 68

Схема вимірювання попоси пропускання ОУ типу CA3020/CA3020A (Harris Semiconductor Linear & Telecom ISs, 1994, p 2-50)

Примітка до рис Методика виконання вимірювань:

1 Встановіть необхідні значення живлять напруг VCC1 і Vca

2 Встановіть вхідний сигнал частотою 1 кГц, евх = 5 мВ (середньоквадратичне значення)

3 За виміряним значенням евих розрахуйте величину коефіцієнта посилення (в децибелах)

4 Підтримуючи постійним значення евх = 5 мВ, міняйте частоту вхідного сигналу нижче і вище частоти 1 кГц таким чином, щоб отримати послаблення вихідного сигналу на 3 дБ щодо значення, отриманого на частоті 1 кГц

5 Частотний діапазон між точками, в яких зафіксовано ослаблення вгмходного сигналу на -3 дБ, являє собою смугу пропускання підсилювача на рівні -3 дБ

ці вимірювання для різних значень частот На рис 69 наведена типова навантажувальна характеристика Слід зазначити, що при дворазовому перевищенні опором навантаження RHarp величини вихідного опору підсилювача R (точка 2,0 по осі абсцис на графіку) вихідна потужність Рвих знижується до 50%

Рис69

Типова навантажувальна характеристика підсилювача

Вихідний опір

Схему вимірювання характеристики навантаження можна використовувати для визначення повного динамічного вихідного опору підсилювача (динамічного вихідного імпедансу) Проте методика виконання вимірювань дещо змінюється Для вимірювання вихідного опору підсилювача опір навантаження змінюється до тих пір, поки не буде досягнуто максимальне значення вихідної потужності Потім, після виключення харчування, навантаження необхідно

відключити від схеми і виміряти її опір омметром Отримане значення одно повного динамічному вихідного опору підсилювача (це значення справедливо тільки для частоти, на якій проводилися виміру) Якщо необхідно, вимірювання можуть бути проведені для необхідних частот робочого діапазону

На рис 610 показаний графікзавісімості повного вихідного опору від частоти для типового інтегрального підсилювача (CA3450 фірми Harris) Відзначимо, що величина вихідного опору становить менше 10 Ом в частотному діапазоні до 10 МГц, а потім швидко збільшується при зростанні частоти від 80 до 120 МГц

Ріс610

Графік залежності вихідного опору підсилювача від частоти (Harris Semiconductor Linear & Telecom ISs, 1994, p 2-217)

Вхідний опір

Для визначення повного вхідного динамічного опору підсилювача використовується схема, наведена на рис 611 Відзначимо, що досліджувана ІС має два входи, для яких і потрібно провести вимірювання Також слід врахувати, що точність визначення повного вхідного опору (як і вихідного) багато в чому залежить від точності вимірювання опору навантаження R Нагадаємо, що в якості навантаження необхідно використовувати недротяні резистори, що не мають індуктивності Отримані значення повного вхідного опору дійсні тільки для частоти, на якій вироблялися вимірювання

Струм споживання, вихідна потужність, ККД і чутливість

На рис 612 наведена схема і методика вимірювань струму споживання при нульовому і максимальному рівнях вхідного сигналу, максимальної вихідної потужності, ККД підсилювача, а також чутливості і коефіцієнта посилення по потужності Представлена ​​схема призначена для вимірювання параметрів конкретного типу інтегрального підсилювача (CA3020/3020A фірми Harris), але може бути використана для більшості підсилювачів на інтегральних схемах

Джерело: Ленк Д, 500 практичних схем на популярних ІС: Пер з англ – М: ДМК Пресс, – 44 с: Ил (Серія «Підручник»)