1.7.2 Методы измерения основных параметров усилителя

Впервые требования к усилителям звуковой частоты были установлены стандартом ФРГ DIN 45500 в середине 60- годов. За­тем были утверждены рекомендации Международной электротехни­ческой комиссии МЭК 268-3, МЭК-581-6. Методы измерения и испытаний средства и условия измерений основных параметров усилителей установлены ГОСТ 23849-90 «Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Методы измерения электрических параметров усилителей звуковой частоты», ГОСТ 24388 -88 ( СТ СЭВ 1079-78) « Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические требования»,ГОСТ 36033 -91 « Усилители измерительные постоянного тока и напряжения постоянного тока. Общие технические требования и методы испытаний», ГОСТ 12090-80 « Частоты для акустических измерений. Предпочтительные ряды».

Основные операции проводимые при измерении основных параметров усилителя следующие :

193

1 Определение динамического диапазона усилителя. Схема измерений (рисунок 1.93) состоит из генератора синусоидальных сигналов, вольтметра PV1 , с помощью которого контролируют напряжение на входе усилителя, эквивалента внутреннего сопротивления источника сигнала R_ист ис­пытуемого усилителя.

На выходе усилителя подключается эквивалент нагрузки активной R_h или С_н.

Рисунок 1.93 – Схема соединения для определения основных параметров

усилителя

Параллельно эквивалентной нагрузке на выходе усилителя вк­лючают вольтметр PV2, измеряющий напряжение на выходе усилителя. Для определения максимального выходного напряжения применяется осциллограф. По форме искажения сигнала определяется U_{вых. макс.} Для определения динамического диапазона усилителя, следует подать с выхода генератора сигнал с частотой 1000 Гц, на вход усилителя установки. На выходе генератора напряжения установить минимальное напряжение. Измерить напряжение на нагрузке. Строим амплитудную характеристику. (рисунок 1.94 )

Рисунок 1.94. – Амплитудная характеристика усилителя.

По амплитудной характеристике определяем динамический диапазон усилителя

D = 20·lg U_{вх макс} / U_{вх мин} ; ( 1.94 )

2 Определение номинальной мощности усилителя.

Для определения номинальной мощности усилителя применяем амплитудную характеристику усилителя ( рисунок 1.94) и схему соединения приборов, приведенная на рисунке 1.95. Перегиб амплитудной характеристики

194

(точка а) обычно отвечает номинальной мощности, а также коэффициенту гармоники выходного напряжения, который указывается в технических условиях.

Р_ном. = U² _{вх.макс.1000} / R_н . ( 1.95 )

где U _{вх.макс.1000} - максимальное напряжение в токе а ;

R_н - сопротивление нагрузки.

3 Для определения диапазона воспроизводимых частот строят частотную

характеристику усилителя.

Рисунок 1.95 – Схема соединения для определения диапазона

воспроизводимых частот и полосы частот

Параллельно эквивалентной нагрузке на выходе усилителя вк­лючают вольтметр PV2, измеряющий напряжение на выходе усилителя. Для снятия частотной характеристики устанавливается частота генератора 1000 Гц и на вход испытуемого усилителя подается нап­ряжение, значение которого соответствует 0,3 от номинального значе­ния входного напряжения для данного усилителя. Такое входное напряжение выбирают для того, чтобы не выйти за пределы амплитудной характеристики, а следовательно, не исказить ре­зультаты измерений. Частотную характеристику усилителя измеряют при исходной мощности значительно более малой номинальный, что устраняет какие-либо перегрузки усилителя.

Если усилитель сравнительно простой и не имеет каких-либо регуляторов тембра, то регулятор громкости ставят на максимум и во время снятия частотной характеристики его положения не изменяют.

Измеряем напряжение на выходе усилителя, то есть на нагружающем сопротивлении R_н вольтметром PV2. Результаты измерения записываем в

таблицу 1.1. Изменение частоты генератора от частоты 1000 Гц и вниз до 20 Гц. После опять устанавливаем частоту на генераторе 1000 Гц (для проверки стабильности частоты) и увеличиваем частоту до 20000 Гц.

195

Таблица 1.2. – Частотная характеристика усилителя.

Условия измерений R_н=_____________,U_вх =________

f, Гц	20	31	63	125	250	500	1000	2500	4000	7500	10000	16000	20000
Uвих, В
Uf / U1000
Uf / U1000, дБ

Строим частотную характеристику усилителя ( рисунок 1.96).

Рисунок 1.96 – Частотная характеристика усилителя.

Проводим горизонтальную прямую на уровне - 3 дБ, что отвечает общепринятому допуску на неравномерность частотной характеристики. И определяем полосу пропускания П усилителя.

4 Определение чувствительности усилителя.

Под параметром «чувствительность» принято понимать то напряжение НЧ сигнала, который необходимо подать на вход усилителя, чтобы получить на нагрузке номинальную исходную мощность. Чувствительность входа определяют на частоте 1000 Гц. Регулятор громкости (усиления ) при этом устанавливается в положение максимальной громкости и положение других регуляторов, соответствующем номинальным условиям.

5 Определяем пределы регулировки громкости измеряют при указанных выше условиях. Вначале измеряют напряжение на выходе усилителя. Поло­жение движка регулятора громкости изменяют в пределах плавной регулировки до тех пор, пока напряжение на входе усилителя не изме­нится скачком. Затем снова измеряют выходное напряжение.

Результаты измерения определяется значением пределы регулиро­вки громкости D_г, вычисленного в децибелах по формуле

D_г=20 lq (U_{вых max}/ U_{вых min}), ( 1.96 )

где U_{вых max}- напряжение на выходе усилителя, когда регулятор громкости находится

в положе­нии максимальной громкости;

196

U_{вых min} - напряжение на выходе усилителя, ког­да регулятор громкости

находится в по­ложении минимальной громкости.

6 Определяем пределы регулятора тембра – по низшим и высшим частотам. Пределы регулировки тембра (см. рисунок 1.95) определяют на частотах указанных в технических условиях при входном напряжении, значение которого равня­ется 0,3 от номинального значения напряжения.

Частотные характеристики снимают в таких усилителях не менее три раз. Сначала оба регулятора тембра устанавливают в положения, которые отвечают наибольшему завалу крайних низших и высших частот. Полученная характеристика может иметь вид кривой, обозначенный на рисунку 1.97, цифрой 1. Потом ручка обоих регуляторов тембра возвращают в другое крайнее положение, которое отвечает максимальному низших и высших частот, а измерению делают при входном напряжении, что в десять раз (на 20 дБ) меньше номинального. Эта характеристика может иметь вид кривой 2, на рисунку 1.97. После этого ручки обоих регуляторов устанавливают в среднее положение и делают третье измерение. Если получена характеристика или отвечает близкая к кривой 3, то на этом измерению заканчивают. Если она значительно отличается от этой кривой, тогда путем проб находят такие положения ручек регуляторов, при котором характеристика выходит наиболее прямолинейной, и на ручках регуляторов делают соответствующие оценки.

Рисунок 1.97 - Частотная характеристика тембра

Из графика, рисунок 1.97 видно что для усилителя, имеющего такие характеристики, предел регулирования тембра на низких частотах f_н = 70 Гц, а на высшей, равной f_в = 7500 кГц. Регулировка тембра осуществляется в пределах +5 дБ до - 10 дБ.

Значение пределов регулировки тембра (подъёма и спада) D на частотах F_н и F_b определяют в децибелах по формуле

D_т = 20 lq( U_вых / U₁₀₀₀ ), ( 1.97 )

197

где U_вых - выходное напряжение соответственно на часто­тах F_h и F_b при заданных положениях регу­ляторов тембра (подъёма и спада); U₁₀₀₀- выходное напряжение на частоте 1000 Гц, при Р_вых = Р_ном .

7 Коэффициент гармоник измеряют с помощью специальных при­боров - измерителей нелинейных искажений или анализаторов спек­тра (рисунок 1.95) Измерения производят на частотах, указанных техническими условиями. По шкале измерителя нелинейных искажений можно непосредственно определить коэффициент гармоник.

8 При определении коэффициента интермодуляционных искаже­ний необходимо использовать два измерительных генератора для установки частот, на которых производятся измерения. В зависимости от частотного диапазона усилителя значения этих частот указываются в нормативно-технической документации. Например, для низкочастотных усилителей, имеющих диапазон 40 Гц... 16 кГц, в соответствии с ГОСТ 23849-87 эти частоты составляют соответственно 250 Гц и 8 кГц.

Схема измерения (рисунок 1.98) состоит из генера­торов, сумматора гармоник, анализатора спектра и испытуемого усилителя.

Рисунок 1. 98 – Схема соединения приборов для измерения

интермодуляционных искажений

На выходе первого генератора устанавливается напряжение, значение которого равняется 0,8 от номинального значения напряже­ния; а на выходе второго - 0,2 ·U_ном. С помощью регулято­ра громкости в нагрузке устанавливают мощность равную номинальной. Анализатором спектра измеряют выходное напряжение при следующих комбинациях частот : (F₂+F₁), (F₂ - F_l), (F₂+2F₁),(F₂-2F1)....

Результатом измерения является значение коэффициента интер­модуляционных искажений, вычисленное по формуле

198

K_г = V[U_{F2 +FI} + U_F2-F1 ]²+ [U_F2+2Fl+U_F2-2Fl] ²/ U_F2· 100, %. ( 1.98)

Рассмотренная выше методика выполнения отдельных операций рекомендована ГОСТ 23849-87 " Аппаратура радиоэлектронная быто­вая, методы измерения электрических параметров усилителей звуковой частоты ".

Целью калибровки измерительных усилителей является определе­ние их пригодности в соответствии с заданными метрологическими характеристиками. Калибровка средств измерений, в том числе и из­мерительных усилителей, производится на основании действующей нормативно-технической документации, государственным стандартом Украины. Основополагающими документами в вопросах калибровки и испытания измерительных усилителей являются ДСТУ 3989-2000.Метрологія. Калібрування засобів вимірювальної техніки. Основні положення, організація, порядок проведення та оформлення результатів. Калибровка осущест­вляется периодически органами государственной или ведомствен­ных метрологических служб. ДСТУ 2708:2006. Метрологія. Повірка засобів вимірювальної техніки. Організація та порядок проведення. ДСТУ 3406:2006. Метрологія. Державні випробування засобів вимірювальної техніки. Основні положення, організація, порядок проведення і розгляду результатів.

Прежде чем приступить к калибровке, необходимо ознакомиться с технической документацией для данного усилителя и методикой его калибровки. После этого выбирают образцовые и вспомогательные средства измерений и решают вопрос о согласовании входных и вы­ходных параметров этих средств и испытуемого усилителя. Калибровка проводится с использованием более точных образцовых средств измерений. Минимально допустимым отношением погрешности об­разцовых и поверяемых средств считают 1:3. При выборе образцо­вого средства измерений учитывается не только его точность вооб­ще, но и оценивается степень достоверности определения погреш­ностей образцового и калиброванного средства измерений. В качестве средств измерений при калибровке измерительных усилителей исполь­зуются вольтметры, аттенюаторы, измерители нелинейных искаже­ний, анализаторы спектра, измерители частотных и переходных ха­рактеристик, измерительные генераторы. Кроме того, для калибровки усилителей выпускается установка типа К2-41, используемая в

диапазоне частот 20 Гц...200 кГц, которая позволяет устанавливать отношение напряжений от 10 до 10⁶ с относительной погрешностью измерения 0,3 %.

Калибровка усилителей состоит из внешнего осмотра, опробова­ния (проверка работоспособности), определения метрологических характеристик и параметров. Основными операциями определения метрологических характеристик и параметров являются определе­ния: погрешности коэффициента усиления на частоте F (ее значе­ние указывается в стандарте или техническом описании прибора; для низкочастотных усилителей — 1 кГц); неравномерности час­тотной характеристики относительно частоты F; коэффициента гар­моник выходного напряжения; напряжения шумов усилителя, при­веденного ко входу. Погрешность установки коэффициента усиле­ния определяется методом замещения с помощью образцового ат­тенюатора или установки К2-41 путем непосредственного отсчета

199

погрешности по шкале индикатора. Методика проведения других операций аналогична рассмотренным выше методам электрических измерений при испытании усилителей.

Дополнительный материал к лекции 13 для самостоятельной работы

Измерительный усилитель

Измерительнными называются усилители, которые имеют калиброванный стабильный коэффициент усиления по напряжению ила мощности и позволяют с помощью встроенных индикаторов определять параметры входных сигналов. Они предназначены для использования в качестве предварительных усилителей слабых сиг­налов постоянного и переменного токов, а также в качестве выход­ных усилителей мощности.

Измерительный усилитель обладает линейной зависимостью выходного напряжения или тока от соответствующих входных параметров. Такой усилитель отли­чается малыми погрешностями амплитудной характеристики, хо­рошей стабильностью и, как правило, имеет высокое входное и низкое выходное сопротивления .

Измерительные усилители по роду усиливаемого сигнала де­лятся на усилители постоянного и переменного тока, причем по­следние, в отличие от рассмотренных ранее усилителей, обычно строятся для работы в широкой полосе частот входного сигнала.

Непосредственное усиление сигналов постоянного тока (при малой величине этих сигналов) затруднительно потому, что нуле­вой уровень и связанные с ним параметры усилителя зависят от режимов его работы в гораздо большей степени, чем в усилите­лях переменного тока. Поэтому усилители прямого усиления постоянного тока обычно строятся лишь для работы на сравни­тельно больших уровнях сигналов (единицы и десятки милли­вольт) . Наилучшими из этого класса являются усилители, построенные по принципу балансных схем. Температурный дрейф диффе­ренциального усилителя постоянного тока, выполненного на крем­ниевых транзисторах без специального подбора, составляет в сред­нем 2,4 мкВ/град, достигая в худшем случае 8,1 мкВ/град. Более высокими параметрами обладают усилители постоянного тока, работающие по принципу усиления несущей частоты с двукрат­ным преобразованием сигнала на входе и выходе . .

Чувствительность измерительных усилителей по току может достигать десятых долей наноампер, а по напряжению — нескольких микровольт. Из­мерительные усилители, предназначенные для повышения мощнос­ти источников звукового и ультразвукового диапазонов, имеют вы­ходную мощность 2 ... 6 Вт.

Измерительные усилители широко применяются в технике ра­диоизмерений, при испытаниях, калибровки и для поверках радиоизмерительных приборов в качест­ве образцовых и вспомогательных средств измерений. Использова­ние: измерительных усилителей в комплекте с осциллографами, анализаторами спектра, вольтметрами и другими приборами зна­чительно повышает их чувствительность.

200

Погрешности усилителя в измерительной схеме определяются не только помехами, но также и искажениями в преобразовательно -усилительном тракте, которые вызываются:

1. шумами транзисторов (влияние которых обычно прояв­ляется при создании усилителей, работающих в более-менее ши­рокой полосе частот);

2. нелинейными искажениями в преобразовательно -усилитель­ном тракте;

3. линейными, главным образом фазовыми, искажениями в тракте;

4. пульсациями напряжения источника питания (при недо­статочной фильтрации).

В измерительных усилителях переменного тока, обычно предназначенного для усиления сигнала в широком частотном диапазоне, погрешность связана с частотными искажениями.

Уменьшение погрешностей усилителя, возникающих в усили­тельном тракте, достигается использованием отрицательных об­ратных связей, тип и глубина которых определяются общими требованиями к измерительному усилителю и параметрами приме­няемых преобразователей и усилителя несущей частоты. Нели­нейность амплитудной характеристики усилителя выражается в процентах следующей формулой:

δ= ∆U_вых /U _{вых макс.} ·100 %, (1. 99)

U _{вых.Макс} — номинальное (максимальное) выходное напря­жение усилителя.

Усилители обычно строятся по схеме - многокаскадного усиления с применением разнообразных видов местной и общей отрицатель­ной обратной связи для обеспечения стабильности коэффициента передачи и частотной характеристики.

Структурная схема измери­тельного усилителя представлена на рисунок 1.99.

Р исунок 1.99 – Структурная электрическая схема измерительного усилителя

Она включает в себя резисторные или резисторно - емкостные делители напряжения — аттенюаторы, предварительные каскады усиления, промежуточные и выходные каскады. Для определения исследуемых входных напряжений в схему усилителя вводят индикатор уровня PV.Управление коэффициентом усиления производится с помощью межкаскадных аттенюаторов. В качестве первого каскада пред­варительного усиления используется схема повторителя, обеспечи­вающая увеличение входного

201

сопротивления и уменьшение входной емкости измерительного усилителя. В усилителях, предназна­ченных для измерения слабых постоянных токов, так называемых. электрометрических усилителях, первые каскады усиления

выпол­няются в выносном измерительном блоке, разрешающем непос­редственное подключение к источнику исследуемого напряжения.

Классификация измерительных усилителей. В соответствии с действующими стандартами в обозначение ти­па измерительного усилителя входит прописная буква русского ал­фавита У. Применяемые измерительные усилители подразделяют­ся на (соответственно основной выполняемой функции) виды. Ви­дам усилителя присваивается буквенно-цифровое обозначение:

У2 — усилители селективные, предназначенные для усиления слабых сигналов определенных избираемых частот;

УЗ — усилители высокочастотные, предназначенные для усиле­ния напряжения высоких и сверхвысоких частот;

У4 —- усилители низкочастотные, предназначенные для усиле­ния напряжения переменного тока инфразвуковых, звуковых или ультразвуковых частот (до 200 кГц);

У5 — усилители напряжения постоянного тока, предназначен­ные для усиления медленно изменяющегося или постоянного на­пряжения;

У7 — усилители универсальные, предназначенные для усиле­ния напряжения постоянного и переменного токов.

После цифры, обозначающей вид усилителя, ставится дефис (черточка) и затем порядковый номер модели усилителя. Так. на­пример, надпись на усилителе

УЗ-33 говорит о том, что это трид­цать третья модель измерительного высокочастотного усилителя.

Метрологические характеристики измерительных усилителей. Каждый прибор, в том числе и измерительный усилитель, выпус­каемый промышленностью, снабжают техническим описанием, со­держащим указания об особенностях схемы и конструкции, изло­жение методики измерения, инструкцию по обслуживанию, а так­же техническую характеристику. Последняя играет основную роль при выборе прибора для проведения измерений. Помимо данных, не влияющих на точность измерений (массы, габаритных размеров, потребляемой от сети мощности и т. п.), в техническую характе­ристику включают данные, являющиеся основой оценки точности измерений с помощью средства измерений — метрологические ха­рактеристики.

Метрологическими характеристиками называются характерис­тики средств измерений, оказывающие влияние на результаты и погрешности измерений. Для каждого вида средств измерений, ис­ходя из их специфики и назначения, определяется комплекс метрологических характеристик, указываемый в нормативно-техничес­кой документации.

В этот комплекс включают такие характеристики, которые по­зволяют определить погрешность данного средства измерений в известных рабочих условиях его эксплуатации.

Таким образом, метрологическими характеристиками измери­тельных усилителей называются характеристики, определяющие условия эксплуатации,

202

при соблюдении которых действительные значения погрешности не превышают заданных.

Метрологические характеристики нормируются, т. е. им припи­сываются определенные числовые значения. Совокупность метро­логических характеристик для каждого конкретного измеритель­ного усилителя содержит указание о назначении усилителя, облас­ти возможного его применения, погрешности измерений.

К нормируемым метрологическим характеристикам измеритель­ных усилителей относятся:

- назначение усилителя, которое оговаривается в полном его на­именовании.

Полное наименование служит основой выбора типа усилителя для целей

усиления и измерения исследуемых сигналов;

- диапазон частот;

- неравномерность частотной характеристики;

- максимальный коэффициент усиления;

- диапазон изменения коэффициента усиления;

- погрешность установки коэффициента усиления;

- допустимое напряжение собственных шумов усилителя;

- приведенная основная погрешность индикатора выходного на­пряжения;

- допустимый коэффициент гармоник выходного напряжения;

- выходные параметры усилителя;

- входные параметры усилителя и др.

Усилители постоянного тока, имеющие дифференциальный вход, характеризуются значением коэффициента ослабления синфазных входных напряжений и значением дрейфа нуля, приведенного ко входу усилителя. К метрологическим характеристикам измеритель­ных усилителей относятся также неинформативные параметры сиг­налов, динамические характеристики, функции влияния и наиболь­шие допустимые изменения метрологических характеристик уси­лителей в рабочих условиях эксплуатации.

Таким образом, входной и выходной сигналы измерительных усилителей характеризуются информативными и неинформатив­ными параметрами.

Информативный параметр входного сигнала является непосред­ственно измеряемой величиной (например, номинальное входное на­пряжение) или величиной, функционально связанной с измеряемой (например, напряжение собственных шумов усилителя, приведен­ное ко входу).

Неинформативный параметр не связан функционально с измеря­емой величиной, но влияет на метрологические характеристики уси­лителя (в частности, на его погрешность). Например, при измере­нии входного напряжения информативным параметром является максимальное значение напряжения, а неинформативным — его частота. Аналогично выходной сигнал измерительного усилителя может быть охарактеризован информативными и неинформативны­ми параметрами. На метрологические характеристики измерительных усилителей существенное влияние оказывают внешние физические воздействия (климатические, механические, электромагнитные) и изменения па­раметров источников питания — влияющие величины.

203

Условия эксплуатации измерительных усилителей могут быть нормальными и рабочими. Они отличаются диапазоном изменения неинформативных параметров входного сигнала и влияющих ве­личин.

Нормальными называются условия, для которых нормируется основная погрешность измерительных усилителей, т. е. погрешность коэффициента усиления или основная приведенная погрешность встроенного в усилитель измерительного прибора. При этом влия­ющие величины и неинформативные параметры входного сигнала имеют нормальные значения. Например, для измерительного уси­лителя У4-28 установлены нормальные температурные условия — от 283 до 308 К (от 10 до 35°С). В этом температурном диапазоне гарантируется основная погрешность, не превышающая значения, указанного в техническом описании измерительного усилителя. Од­нако прибор может работать и в более широком диапазоне тем­ператур. И в этом случае нормируется дополнительная погрешность, связанная с влиянием температуры окружающей среды. В техни­ческом описании усилителя У4-28 указывается, что дополнитель­ная погрешность измерительного прибора от изменения темпера­туры окружающей среды на каждые 10°С не превышает половины основной погрешности.

Функцией влияния называется зависимость изменения метроло­гической характеристики измерительного усилителя от изменения влияющей величины или неинформативного параметра входного сигнала в пределах рабочих условий эксплуатации. Функция вли­яния может нормироваться в виде формулы, графика или таблицы. Так, для высокочастотных измерительных усилителей дополнительная погрешность от частоты или длительности фронта исследуемого импульса задается виде графика. Например, для усилителя У3-29 график поправок имеет вид ( Рисунок 1.100).

1- график поправок для переднего фронта импульса;

2 – график поправок для спада импульса

Рисунок 1.100- График поправок для усилителя

204

Динамические характеристики определяют инерционные свой­ства измерительных усилителей и представляют собой зависимость информативного параметра выходного сигнала от меняющихся во времени параметров входного сигнала. К динамическим относятся переходная, амплитудная и фазово-частотная характеристики уси­лителя. Динамические свойства измерительных усилителей характери­зуются также быстродействием — скоростью и временем измерения (временем установления показаний).

Скорость измерения опреде­ляется максимальным числом измерений в единицу времени, вы­полняемых с нормированной погрешностью.

Время измерения — время, прошедшее с момента начала измерения до получения ре­зультата с нормированной погрешностью. Наряду с условиями эксплуатации для всех измерительных усилителей задаются предельные условия транспортирования и хра­нения, не изменяющие метрологических свойств усилителей после их возвращения в рабочие условия.

Вопросы для самопроверки

1 Какие усилители называются измерительными?

2 Как классифицируются измерительные усилители ?

3 Перечислите метрологические характеристики измерительных усилителей.

4 Какие параметры входного сигнала усилителей относятся к информативным ?

5 Какие характеристики измерительных усилителей относятся к динамическим ? Поясните какова цель испытания усилительных

устройств .

7 Назовите основные виды испытаний усилительных устройств.

8 Перечислите операции, из которых состоит проверка параметров усилителей звуковых частот.

9 Поясните, что применяется в качестве эквивалента сопротивления источника сигнала и нагрузки.

10 Поясните методику определения номинальной выходной мощности.

Примеры задач до темы лекции 13

Задача 1

Определите динамический диапазон измерительного усилителя, если напряжение минимальное U_{вх мин} = 20 мВ, а напряжение максимальное U_{вх.макс.}= 10 В.

Решение : Динамический диапазон измерительного усилителя равен

D = 20 lg U_{вх.макс} / U_{вх мин} ,

D = 20 lg 10 / 20 10^-3 = 54 дБ.

205

Задача 2

Определите номинальную выходную мощность измерительного усилителя, если напряжение, на нагрузке R_н = 4 Ом , равно U₁₀₀₀ = 5 В на частоте

f = 1000 Гц.

Решение : Номинальная выходная мощность равна

Р_ном = U²₁₀₀₀ / R_н ,

Р_ном = 5² / 4 = 6,25 Вт

Задача 3

Определите максимальный коэффициент усиления усилителя, если вольтметр установленный на входе усилителя показывает U_вх = 10 мВ, при номинальном выходном напряжение на выходе усилителя равном U_вых = 1 В.

Решение : Максимальный коэффициент усиления, вычисляем по формуле

К_{u макс.} = U_вых / U_вх ,

К_{u макс} = 1 / 1 10^-3 = 1000

Или значение максимального усиления в децибелах

К_{u макс (дБ).} = 20 lg U_вых / U_вх ,

К_{u макс (дБ).} = 20 lg 1/1 10^-3 = 60 дБ.

Задача 4

Определите коэффициент регулирования в измерительном усилителе, при нормальных рабочих условиях, если при отключенной нагрузки вольтметр показывает на выходе усилителя U'_вых = 16 В, а при включенной нагрузки

U_вых = 2 В

Решение : Коэффициент регулирования усилителя , выраженный в децибелах, равен

D_г = 20 lg U'_вых / U_вых ,

D_г = 20 lg 16 / 2 = 18 дБ.

Задача 5

Определите неравномерность частотной характеристики измерительного усилителя , если напряжение на выходе усилителя на частоте 1000 Гц равно U_вых1000 = 10 В, а напряжение на частоте 20 Гц равно U_вых20 = 9,5 В и на частоте 15000 Гц равно U_вых15000 = 9,6 В.

206

Решение : Коэффициент частотных искажений на частоте 20 Гц равен

М₂₀ = 20 lg U_вых1000 / U_вых20 ,

М₂₀ = 20 lg 10 / 9,5 = 0,47 дБ

Коэффициент частотных искажений на частоте 15000 Гц равен

М₂₀ = 20 lg U_вых1000 / U_вых15000 ,

М₂₀ = 20 lg 10 / 9,6 = 0,35 дБ

Задачи для самостоятельной работы

1 Определите коэффициент регулирования в измерительном усилителе, при нормальных рабочих условиях, если при отключенной нагрузки вольтметр показывает на выходе усилителя U'_вых = 18 В, а при включенной нагрузки

U_вых = 4 В

2 Определите неравномерность частотной характеристики измерительного усилителя , если напряжение на выходе усилителя на частоте 1000 Гц равно U_вых1000 = 18 В, а напряжение на частоте 20 Гц равно U_вых20 = 14,5 В и на частоте 15000 Гц равно U_вых15000 = 19,6 В.

3 Определите максимальный коэффициент усиления усилителя, если вольтметр установленный на входе усилителя показывает U_вх = 100 мВ, при номинальном выходном напряжение на выходе усилителя равном U_вых = 5 В.

4 Определите номинальную выходную мощность измерительного усилителя, если напряжение, на нагрузке R_н = 8 Ом , равно U₁₀₀₀ = 10 В на частоте

f = 1000 Гц.

5 Определите динамический диапазон измерительного усилителя, если напряжение минимальное U_{вх мин} = 2 мВ, а напряжение максимальное U_{вх.макс.}= 16 В.

Литература

1 Гольцев В.Р., Богун В.Д., Хиленко В.И. Электронные усилители-Стандарты, 1990. с. 183... 188, 204...213.

2 Николаенко Н.С. Проектирование транзисторных усилителей измерительных устройств. Л.: Энергия, 1968. с.352. с.291…315.

3 ГОСТ 23849-90 «Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Методы измерения электрических параметров усилителей звуковой частоты»,

4 ГОСТ 24388 -88 ( СТ СЭВ 1079-78) « Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические требования»,

5 ГОСТ 36033 -91 « Усилители измерительные постоянного тока и напряжения постоянного тока. Общие технические требования и методы испытаний»,

6 ГОСТ 12090-80 « Частоты для акустических измерений. Предпочтительные ряды».