Выходные показатели
Выход усилителя характеризуется:
а) выходной мощностью, которая определяется:
Pвых = Iвых • Uвых = U2вых / Rн
Эта мощность непрерывно меняется с изменением громкости звука, а с увеличением мощности растут и нелинейные искажения, поэтому выделяют понятие номинальной мощности, при которой нелинейные искажения лежат в допустимых пределах.
Для достаточной громкости в залах разной вместимости необходима мощность усилителя:
200 мест – 12Вт
300 мест – 25Вт
500 мест – 50Вт
1000 мест – 100вт
б) номинальным выходным напряжением - это напряжение сигнала на расчетном сопротивлении нагрузки при номинальной мощности.
Для аппаратуры серии «Звук-Т» оно составляет Uвых=25В или 20 В
в) выходным сопротивлением - это сопротивление на выходных зажимах усилителя при отключенной нагрузке, оно должно быть согласовано со входным сопротивлением следующего каскада или нагрузки.
г) коэффициентом полезного действия (КПД) –
это отношение номинальной выходной мощности к мощности, потребляемой от источника, он определяется
η = Pвых. ном./ Рист
И выходная мощность и выходное напряжение зависят от сопротивления нагрузки (рис.8):
Rн опт - оптимальное сопротивление нагрузки, при котором развивается максимальная мощность.
Рис.8 Графики зависимости мощности и напряжения на выходе от сопротивления нагрузки
Разность между выходной мощностью и мощностью источника составляет потери, которые в большей степени идут на нагрев коллектора. При большой мощности потерь транзисторы могут выйти из строя.
Уровень помех
Помехами называют посторонние колебания на выходе усилителя. При отсутствии входного сигнала в громкоговорителях может прослушиваться шум, а это результат собственных помех усилителя. Причины возникновения помех различны:
а) собственный шум транзисторов, резисторов шум элементов первых каскадов наиболее опасен;
б) пульсации питающего напряжения.
Для устранения этих помех, источники питания снабжены фильтрами в) наводка со стороны внешних электрических и магнитных полей. Они могут привести к появлению фона переменного тока или создавать в.ч. колебания (шорохи, трески).
Кроме того, шорохи и трески могут возникнуть из-за некачественного монтажа и неисправности деталей.
Для количественной оценки помех вводят понятие уровня помех – это отношение напряжения помех на выходе и номинальному напряжению сигнала, его выражают в процентах или дБ и обозначают L.
L = Uп / Uном • 100% или LдБ = 20 lg Uп / Uном
Uном = √ Pном • Rн, т.к. Pном = U2ном / Rн
На графике уровень помех показывают:
Рис.9 Диаграммы уровня помех (а) и динамического диапазона (б) усилителя
Динамический диапазон – это отношение максимального уровня громкости к минимальному
Д(дБ)= 20 lg Uмакс / Uмин = 20 lg Uном / Uмин
Динамический диапазон на 5-10дБ меньше уровня помех, т.к. минимальный уровень громкости звука в зале должен быть выше 5-10дБ уровня помех, и расширить его можно только за счет снижения уровня помех.
Динамический диапазон естественных звуков составляет:
40-50дБ – речевой, 70-80 дБ – оркестра и порядка 120 дБ - шумы.
Частотный диапазон - Это ряд частот, который пропускает усилитель без заметных искажений. Усилитель пропускает диапазон от 30гЦ до 16-18 КГц, т.е. практически весь диапазон слышимых звуков.
Амплитудная характеристика - Это зависимость амплитуды выходного напряжения усилителя от амплитуды входного, Umвых= ƒ(Umвх)
Идеальная характеристика - это прямая, выходящая из начала координат, угол наклона ά определяет коэффициент усиления, и чем угол больше, тем выше коэффициент усиления. Реальная характеристика отличается от идеальной т.к. присутствуют помехи, а при больших сигналах амплитуда выходного напряжения растет медленнее из-за наличия нелинейных искажений.
Рис.10 Амплитудная характеристика
По амплитудной характеристике можно определить номинальное входное и выходное напряжения, уровень помех, минимальное напряжение и, зная сопротивление нагрузки, найти выходную мощность, чувствительность и коэффициент усиления.