ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЯ НЧ

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Практические советы

Опубликовано: 15.03.2017 11:50

Просмотров: 17364

Генератор 3Ч, который мы уже сделали ("РК" 12-2004) годится не только для питания измерительного моста ("РК" 01-2005), - с его помощью можно проверить характеристики усилителя, например, усилителя 3Ч магнитофона, приемника или любого другого усилителя, работающего на частотах не ниже 25 Гц и не выше 25 кГц.
Сегодня мы научимся определять амплитудную характеристику усилителя (АХ), амплитудно-частотную (АЧХ), а так же, номинальную мощность, чувствительность, диапазон рабочих частот.

Но, для начала, нам нужно сделать две простые приставки к нашему генератору и к мультиметру. Максимальное выходное напряжение нашего генератора около 1V, оно регулируется обычным переменным резистором и установить его менее 0,1V затруднительно. Для получения малых сигналов, которые необходимы для исследования чувствительных усилителей необходимо сделать делительную головку, схема которой показана на рисунке 1А.

Она при помощи экранированного провода со штекером Х1 на конце подключается в выходное гнездо генератора 3Ч. На делительной головке расположено четыре экранированных (коаксиальных) гнезда (используются гнезда "Азия" для видеотехники). Гнездо Х2 служит для контроля напряжения при помощи мультиметра, на выходном гнезде ХЗ уровень сигнала такой же как на выходе генератора ("1 : 1"), на Х4 - в десять раз меньше ("1 : 10") и на Х5 - в сто раз меньше ("1 : 100"). Таким образом, если на выходе генератора 1V, то на Х2 и ХЗ будет 1 V, на Х4 будет 0,1 V, а на Х5 будет 0,01V.
Конструкция делительной головки очень проста, - в планке из жести или фольгированного стеклотекстолита просверлены четыре отверстия под гнезда Х2-Х5. В них эти гнезда установлены и привинчены гайками, а резисторы и провода распаяны прямо на контактах этих гнезд (на схеме стрелкой показан средний контакт гнезда, а кружком - круглый внешний).
Измеряя параметры усилителя нам нужно будет измерять малые переменные напряжения, которые мультиметр типа М830 измерять не может (у него минимальный предел 200V). Поэтому, измерять будем на режиме постоянных напряжений (на пределах 2000mV или 20V), но на вход измеряемое переменное напряжение будем подавать через детекторную головку, схема которой показана на рисунке 1 Б. С такой головкой можно измерять переменные напряжения от 0,05V до 10 V.
После того как все оборудование готово (есть генератор, делительная головка и мультиметр с детекторной головкой) можно приступать уже непосредственно к работе с усилителем. В этой статье мы не будем рассматривать схему усилителя, - это может быть любой УНЧ, например, усилитель радиоприемника или магнитофона, а может быть и мощный HI-FI усилитель.
Допустим, что наш подопытный усилитель предположительно имеет чувствительность около 30-100mV, работает на динамик сопротивлением 4 Оm и развивает выходную мощность, предположительно, 0,5-1,0 W. При этом, усилитель питается от собственного источника питания (от батарейки или от сети).
Соберем схему, показанную на рисунке 2.

На вход усилителя подадим сигнал от генератора, пониженный в 10 раз при помощи делительной головки. Для точного контроля напряжения сигнала, поступающего на вход усилителя подключив детекторную головку мультиметра к гнезду "Контроль" делительной головки. Теперь чтобы определить напряжение сигнала, поступающего на вход усилителя нужно будет показания мультиметра разделить на 10 (на усилитель сигнал подан с гнезда "1 : 10").
На выходе усилителя вместо динамика подключим резистор RH мощностью 2 W и сопротивлением, равным сопротивлению динамика (4 Оm). Теперь можно приступить к построению амплитудной характеристики усилителя. Включаем генератор и устанавливаем на нем частоту 1 кГц (1000 Гц). Поворачиваем рукоятку регулятора выходного напряжения генератора так, чтобы мультиметр показал 0,1V (на усилитель, при этом, поступает 0,01V). Затем, отключаем вход детекторной головки мультиметра от гнезда "Контроль" и подключаем его к RH (рис. 3).

Мультиметр, при этом, покажет напряжение на выходе усилителя, допустим, 0,3V. Запишем : "0,01V - 0,3V". Далее, постепенно увеличивая напряжение сигнала, подаваемого на усилитель, делаем по два измерения - на контрольном выходе делительной головки и на RH. И делаем еще несколько записей (не забывая делить на 10 показания контрольного выхода).
Строим график (рис. 4).

До некоторого значения входного напряжения (Uвх) график будет линейным, но в какой-то момент возникает изгиб характеристики. Точка, в которой начинается этот изгиб, обычно, соответствует номинальной мощности и чувствительности усилителя.
Таким образом, для нашего случая (рис. 4), чувствительность усилителя получилась 0,07 V (70 mV). А номинальную мощность можно рассчитать зная выходное напряжение и сопротивление нагрузки по формуле :
Р = U2/R, то есть, Р = 1,62/4 = 0.64W.
Теперь мы знаем, что чувствительность нашего усилителя 70 mV, а номинальная мощность на нагрузке 4 Оm равна 0.64W. Следует заметить, что чувствительность может быть указана и для другого значения выходной мощности, например, для 0.05W. Следующий этап исследований - построение амплитудно-частотной характеристики. АЧХ усилителей мощностью более 0.5W обычно определяют при выходной мощности 0.05W. Не будем нарушать традиции. По формуле определения мощности находим выходное напряжение для мощности 0.05W. Получается 0,4472..., округлим до 0,5V. Экспериментально, находим величину входного напряжения, при котором, на частоте 1000 Гц на RH будет 0,5V (действуя по рисункам 2 и 3). Допустим, для нашего усилителя, это 0,02V.
Теперь, устанавливаем на генераторе выходное напряжение 0,2V (на выходе "1 :1 10" будет 0,02V). Подаем это напряжение на вход усилителя и подключаем мультиметр с детекторной головкой к RH (рис. 3). Далее, работаем следующим образом. Устанавливаем на генераторе частоту 50 Гц. Возвращаясь к рис. 2, подстраиваем выходное напряжение генератора так, чтобы мультиметр точно показал "0,2V (значит на входе усилителя 0,02V). Затем, возвращаемся к рис. 3 и измеряем Напряжение на RH. Результат записываем. Таким же образом делаем измерения для частот 100 Гц, 300 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2500 Гц, 5 кГц, 10 кГц и 15 кГц. Затем, по этим точкам строим график (рис.5).

Это и будет амплитудно-частотная характеристика нашего усилителя.
На графике (рис. 5) представлена зависимость напряжения на выходе усилителя от частоты, при постоянном уровне входного сигнала 0,02V. Но, в справочниках, в технических характеристиках, обычно, по оси "У" подписаны децибелы. В этом случае децибелы выражают отношение фактического выходного уровня на данной частоте, к какому-то исходному уровню, обычно, полученному на частоте 1000 Гц. На второй странице обложки журнала приводится таблица децибел, по которой отношение можно перевести в децибелы. Делается это так : поскольку за исходный уровень взят уровень на частоте 1000 Гц, то есть, 0,5V, то напряжение 0,5V принимаем за 0 дб. Далее смотрим по графику (рис. 5) и берем другие величины выходного напряжения и делим их на исходный уровень, то есть, на 0,5. А потом по таблице децибел находим значение, выраженное в децибелах. Например, 0,4 / 0,5 = 0,8. В таблице самое близкое значение 0,79, равное (-2дб). Далее, 0,25 / 0,5 = 0,5. В таблице 0,5 соответствует уровню (-6дб).
Строим график в децибелах (рис. 6).

Теперь мы можем определить диапазон рабочих частот нашего усилителя по уровню (-2 дб) и по уровню (-6дб). Согласно графика рис. 6, по уровню (-2 дб) получается 100 Гц - 12,5 кГц. А по уровню (-6 дб) будет 50 Гц- 14 кГц.
И так, параметры нашего подопытного усилителя :
1. Номинальная выходная мощность на нагрузке 4 Оm............................. 0,64 W.
2. Чувствительность усилителя при номинальной выходной мощности.......0,07V.
3. Чувствительность усилителя при выходной мощности 0.05W.....................0,02V.
4. Диапазон рабочих частот по уровню -2дб ................................  100-12500 Гц.
5. Диапазон рабочих частот по уровню - 6 дб....................................50-14000 Гц.
Радиоконструктор 2-2005