Параметри підсилювачів

Підсилювачі ЗЧ, від яких значною мірою залежить якість звуковідтворення, характеризуються багатьма параметрами. Найбільш важливими з них, з практичної точки зору, вважаються номінальна вихідна потужність, коефіцієнт гармонік, чутливість і частотна характеристика.

З кожним з цих параметрів і треба познайомити учнів. Під номінальною вихідною потужністю Р ном розуміють потужність, що виділяється на навантаженні (гучномовця), при якій нелінійні спотворення відповідають зазначеним в описі. При подальшому збільшенні потужності підсилювача нелінійні спотворення активно зростають.

У чому суть нелінійних спотворень підсилюється сигналу ЗЧ? Справа в тому, що в процесі посилення будь-якого сигналу, навіть ідеально синусоїдального, в ньому через нелінійності характеристик підсилювальних елементів (Транзисторів або електронних ламп) з'являються коливання, частота яких у 2, 3, 4 і більше разів перевищує частоту основного сигналу, тобто в підсилюється сигналі з'являються друга, третя, четверта і т. д. гармоніки. Ці нові коливання, домішуються до підсилюється сигналу, і є нелінійні, або гармонійні, спотворення, які зростають у міру збільшення вихідної потужності підсилювача. Їх оцінюють коефіцієнтом гармонік. Потужність, при якій коефіцієнт гармонік досягає 10%, називають максимальною Рмах вихідною потужністю підсилювача ЗЧ.

Коефіцієнт гармонік Кг вимірюють при синусоїдальному вхідному сигналі і висловлюють процентним відношенням сумарного напруження всіх гармонік Uг до вихідній напрузі U вих.

Для підсилювачів ЗЧ різних класів допустимий коефіцієнт гармонік встановлюється відповідними нормами (ГОСТ).

Наприклад, для підсилювачів ЗЧ радіомовних приймачів, радіол, магнітол, електрофонів коефіцієнт Кг може бути 5 … 7%, для підсилювачів ЗЧ побутових магнітофонів – 5%. Чим вище клас радіоапаратури, тим нижче коефіцієнт гармонік.

Чутливість підсилювача ЗЧ – Це те напруга сигналу звукової частоти, яке треба подати на вхід підсилювача, щоб отримати на його навантаженні номінальну вихідну потужність. Чутливість більшої частини підсилювачів, призначених для відтворення грамзапису, становить 100 … 250 мВ; таку напругу розвиває пьезокерамический звукознімач.

Частотну характеристику підсилювача графічно зображують у вигляді кривої, що показує залежність напруги вихідного сигналу від його частоти при незмінній напрузі на вході. Кривизна характеристики пояснюється тим, що підсилювач неоднаково підсилює сигнали різних частот. Гірше за все він підсилює коливання найнижчих (приблизно до 100 Гц) і самих високих (більше 8 … 10 кГц) частот звукового діапазону, тому його частотна характеристика нерівномірна і має спади, або, як ще кажуть, завали по краях діапазону. Крайні частоти діапазону, на яких спостерігається спад посилення на 30% (-3 дБ), прийнято вважати межами смуги частот підсилюються коливань. Частотна характеристика, або смуга пропускаються частот трактами ЗЧ мережевих радіоприймачів, може бути від 40 … 60 до 10 000 Гц, а таких же трактів малогабаритних («кишенькових») приймачів – від 800 до 3500 Гц. Чим вище клас підсилювача ЗЧ, тим ширше повинна бути смуга рівномірно підсилюються їм частот.

Орієнтовні параметри підсилювача ЗЧ, приводяться в описі тієї чи іншої аматорської конструкції, дозволяють судити про якість роботи підсилювача і придатності його для тих чи інших цілей. Повторюючи підсилювач, радіоаматор-конструктор нерідко вносить до нього зміни, доповнення, запозичені з описів інших підсилювачів, домагаючись бажаних результатів. Параметри готового підсилювача можна виміряти та порівняти з параметрами початкового варіанту підсилювача.

Кінцевий результат роботи підсилювача ЗЧ залежить не тільки від його параметрів, а й від звуковідтворювальних властивостей динамічної головки гучномовця, яка є його навантаженням. Можна створити підсилювач з дуже хорошими технічними даними, але якщо головка буде вузькосмуговій, до того ж недостатній потужності, то реалізувати гарні якості підсилювача не вдасться. Тому слід підкреслити гуртківцям, що, приступаючи до конструювання підсилювача ЗЧ, вони повинні підібрати для нього відповідний гучномовець.

90. Постійного струму підсилювач , транзисторний або ламповий підсилювач скільки завгодно повільно змінних електричних сигналів. П. т. в. зазвичай використовують в приладах вимірювальної техніки і автоматики (у поєднанні з різного роду датчиками, наприклад фотоелементом, термопарою і ін.), при вимірі малих струмів і зарядів (так званий П. електрометрії т. в.), а також в електронних аналогових обчислювальних машинах — як операційні підсилювачі (див. Вирішальний підсилювач ). При проектуванні і експлуатації П. т. в. особливу увагу приділяють зменшенню повільних змін (дрейфу) вихідної напруги або струму у відсутність вхідного сигналу, які обумовлені рядом неконтрольованих чинників: старінням елементів підсилювача, коливаннями температури довкілля і напруги електроживлення і ін.

Розрізняють П. т. в. прямого посилення і з перетворенням по частоті. Особливість П. т. в. прямого посилення ( мал. 1, 2 ) — відсутність в ланцюгах зв'язку між підсилювальними каскадами реактивних елементів (конденсаторів, трансформаторів). У таких П. т. в., історично раніших, проблема дрейфу вирішується безпосереднім зменшенням його в кожному з каскадів підсилювача і перш за все — у вхідному. З цією метою використовують диференціальні каскади ( мал. 2 ), в яких мінімізація різницевого дрейфу на виході досягається ретельним симметрірованієм обох плечей. У П. т. в. з перетворенням по частоті (мал. 3 ) проблема дрейфу вирішується шляхом перетворення (модуляції) вхідного, повільно змінного сигналу за допомогою допоміжних коливань (тобто перетворенням вхідного сигналу в сигнал на частоті допоміжних коливань з амплітудою, пропорційній амплітуді на вході), після чого перетворений сигнал посилюється бездрейфовим (з реактивними елементами зв'язку між каскадами) підсилювачем, а потім шляхом детектування (демодуляції) знов перетвориться в сигнал, що повторює форму вхідного.

Дрейфом нуля (нулевого уровня) называется самопроизвольное отклонение напряжения или тока на выходе УПТ от начального значения. Поскольку дрейф нуля наблюдается и при отсутствии сигнала на входе на входе УПТ, то его невозможно отличить от истинного сигнала.  К физическим причинам, вызывающим дрейф нуля в УПТ, относятся:  ¨ нестабильность источников питания;  ¨ временная нестабильность ("старение") параметров транзисторов и резисторов;  ¨ температурная нестабильность параметров транзисторов и резисторов;  ¨ низкочастотные шумы;  ¨ помехи и наводки. 

91. Загальний набір комбінацій логічних елементів задають елементи, які виконують функції І, АБО, НІ.

1. Логічний елемент І виконує функцію логічного множення. Одиниця з'являється на виході елемента І лише тоді, коли на усіх його входах будуть одиниці ( схема збігу ). В іншому випадку на виході логічного елемента І буде нуль. Умовне позначення логічного елемента І та його таблиця істинності показані на рис. 8.2.

2. Логічний елемент АБО виконує функцію логічного додавання. Одиниця з'являється на виході логічного елемента АБО в тому випадку, якщо хоча б на одному з його входів є одиниця (схема збору). В іншому випадку на виході логічного елемента АБОбуде нуль. Умовне позначення логічного елемента АБО надано на рис. 8.3.

3. Логічний елемент НІ виконує функцію логічного заперечення. Значення сигналу на його виході є завжди протилежним значенню сигналу на його вході (схема інверсії). Умовне позначення логічного елемента НІ наведені на рис. 8.4. (кружечок о в умовному позначенні елемента говорить про те, що виконується операція інверсії сигналу).

92. Імпульс (від латів.(латинський) impulsus — удар-поштовх), 1) імпульс механічний, міра механічного руху; є векторною величиною, рівною для матеріальної крапки твору маси m цієї крапки на її швидкість v і направлену так само, як вектор швидкості: p = mv ; те ж, що кількість руху . Для частки, рухомої з швидкістю, близькою до швидкості з світла у вакуумі, необхідно враховувати залежність її маси від швидкості:

І. володіють всі форми матерії, у тому числі електромагнітне (див. Імпульс електромагнітного поля ) і гравітаційне поля. Для полів вводять вектор щільності І. (І. одиниці об'єму, зайнятого полемо), який виражають через напруженості полів, потенціали і тому подібне

  2) Імпульс хвилевої, однократне обурення, що поширюється в просторі або в середовищі. Приклад такого І. — звуковий І. (звук пістолетного пострілу і ін.), який є раптовим і швидко зникаюче підвищення тиску, що дає початок фронту хвилі короткочасного підвищення тиску, що поширюється від місця обурення. Подібний одіночний І. є сукупністю складових всіх частот суцільного спектру — від найнижчих до таких, період яких близький до тривалості І. Таким звуковим І. користуються для визначення частотних характеристик приймачів, в архітектурній акустиці для виявлення ехо-камери і визначення часуреверберації в приміщеннях і ін.

  Інший приклад І. хвилевого — електромагнітне обурення, що поширюється від місця швидкої зміни електричного або магнітного поля, викликаного, наприклад, потужною іскрою, блискавкою або іншим імпульсним електричним процесом. Спектр подібного електромагнітного І. також безперервний і містить всі частоти від найнижчих аж до вельми високих.

  Світловий І. — це короткочасне (0,01 сік і менш) випускання світла джерелом оптичного випромінювання. Спектральний склад світлового І. визначається типом джерела, яким може служити імпульсний електричний розряд в газах, свічення, супроводжуюче вибух тонкого провідника при пропусканні через нього сильного електричного струму і так далі Мала тривалість таких І. дозволяє набути високих миттєвих значень потужності світлового випромінювання, що досягають в окремих випадках 10 ⁶ квт. Світлові І. застосовуються для дослідження швидко протікаючих процесів (наприклад, при швидкісній фото- і кінозйомці, фотографуванні слідів елементарних часток в трекових приладах ), для оптичного накачування лазерів, в автоматичних пристроях з фотоелектричними каналами управління і інформації, в светосигнальной апаратурі і так далі

  У фізиці і техніці зазвичай користуються І. у вигляді короткого цугу або групи хвиль. Такий І. може бути одіночним або повторюватися через проміжки часу, велика його тривалість або порівнянні з нею. У акустиці часто застосовують звуковий сигнал (І.) певної частоти, тривалість якого складає не дуже велике число (10—100) періодів. Звукові і ультразвукові І. широко застосовуються в гідроакустичних дослідженнях, зокрема для виміру глибин, в гидролокациі, а також в ультразвуковій дефектоскопії і ін.

  Світлові І., що є коротким цугом хвиль, можуть випускати лазери, які працюють в імпульсному режимі. Тривалість надкоротких лазерних І. може складати 10 ^-10 і 10 ^-12 сік , а потужність — досягати мільярда квт .

  Одиночний, короткочасний стрибок електричного струму або напруги називається І. струму або І. напруга (див. Імпульс електричний ).

93. Випрямляч струму, перетворювач електричного струму змінного напряму в струм постійного напряму. Більшість потужних джерел електричної енергії виробляють струм змінного напряму (див. Змінний струм ). Проте багато електричних пристроїв на міському і залізничному транспорті, в хімічній і радіотехнічній промисловості, в кольоровій металургії і ін. працюють на струмі постійного напряму (див. Постійний струм ) різної напруги. У простому випадку змінний струм випрямляєтьсявентилем електричним, проникним струм (наприклад, синусоїдальний) лише або переважно в одному напрямі. По видах вживаних вентилів Ст т. підрозділяють на електроконтакти, кенотронні газотронні, тіратронниє, ртутні, напівпровідникові і тиристори. Розрізняють схеми Ст т. однонапівперіодні, двонапівперіодні з нульовим виводом і мостові. На мал. 1 , а приведена однонапівперіодна схема випрямляча однофазного струму. Основні елементи Ст т.: трансформатор Тр, вентиль В і згладжуючому фільтрі З . Напруга U ₁ , зазвичай синусоїдальне, від джерела змінного струму через трансформатор Тр подається на вентиль Ст Струм J в навантаженні R _н тече лише при позитивній полярності напруги, що підводиться, тобто при відкритому поляганні В . Конденсатор З заряджає позитивними півхвилями пульсуючого струму, а в паузах, відповідних за часом негативним півхвилям, розряджається на навантаження. Таким чином, пульсуючий струм згладжується, усереднюється.

  Однонапівперіодні однофазні схеми Ст т. застосовують головним чином в малопотужних пристроях з ємкісним або індуктивним згладжуючим фільтром. Основна перевага — простота і мале число вентилів; недоліки — великі пульсації випрямленої напруги і висока зворотна напруга на вентилях (при ємкісному фільтрі).

  В двонапівперіодній схемі Ст т. ( мал. 1 , би) застосовують трансформатор з середньою крапкою у вторинній обмотці. Завдяки такому з'єднанню обмотки з вентилями випрямлений струм формується з обох півхвиль струму. Частота пульсацій випрямленого струму при цьому зростає в два рази в порівнянні з однонапівперіодним Ст т. (так, якщо U ₁ — напруга промислової частоти 50 гц , то частота пульсації струму на навантаженні буде 100 гц ), що полегшує згладжування. Мостова схема Ст т. ( мал. 1 , в) також двонапівперіодна, але вторинна обмотка трансформатора виконана без середньої крапки і має в два рази меншу кількість витків в порівнянні з вторинною обмоткою трансформатора на мал. 1 , би. Додаткове згладжування випрямленого струму в цих схемах забезпечується індуктивно-ємкісними або резистивно-ємкісними фільтрами (див. Електричний фільтр ). Вказані схеми Ст т. застосовують зазвичай в системах живлення пристроїв, в яких споживана потужність не перевищує декілька квт (радіоприймачі, телевізори, деякі пристрої автоматики і телемеханіки і ін.), і лише в окремих випадках для живлення потужних (до тисячі квт ) пристроїв (наприклад, двигунів електровозів). Існують Ст т., в яких поряд з випрямленням струму здійснюється множення випрямленої напруги. Схеми з множенням зазвичай застосовують у високовольтних установках призначених для випробування електричної ізоляції, а також в рентгенівських установках, електронних осцилографах і т.п.

101 Электронными генераторами называются устройства, в которых с помощью электронных ламп или полупроводниковых приборов энергия постоянного или переменного тока преобразуется в энергию электрических колебаний определенной частоты и формы. [1] Электронным генератором называется устройство, содержащее в качестве основного элемента электронную лампу или полупроводниковый триод и преобразующее энергию постоянного тока в энергию электрических колебаний необходимых формы и частоты.

103 Стоковые (выходные) характеристики полевого транзистора с р-n- переходом и каналом n- типа, отражают зависимость тока стока от напряжения Uси при фиксированном напряжении Uзи: Ic = f(Uси) при Uзи = const. Вольт-амперные характеристики полевого транзистора с р-п- переходом и каналом п- типа: а – стоковые; б – стокозатворная Особенностью полевого транзистора является то, что на проводимость канала оказывает влияние и управляющее напряжение Uзи, и напряжение Uси. При Uси = 0 выходной ток Iс = 0. При Uси > 0 (Uзи = 0) через канал протекает ток Ic, в результате создается падение напряжения, возрастающее в направлении стока. Суммарное падение напряжения участка исток-сток равно Uси. Повышение напряжения Uси вызывает увеличение падения напряжения в канале и уменьшение его сечения, а следовательно, уменьшение проводимости канала. При некотором напряжении Uси происходит сужение канала, при котором границы обоих р-n- переходов сужаются и сопротивление канала становится высоким. Такое напряжение Uси называют напряжением насыщения Uси нас. При подаче на затвор обратного напряжения Uзи происходит дополнительное сужение канала, и его перекрытие наступает при меньшем значении напряжения Uси нас. В рабочем режиме используются пологие участки выходных характеристик.

104 УСИЛИТЕЛИ ДЕЛЯТСЯ: По характеру сигнала на усилители постоянного тока усилители гармонических сигналов (УНЧ и УВЧ) импульсные усилители. По ширине полосы пропускания сигнала на Широкополосные (fв/fн »1) Избирательные (fв/fн <1,1) По способу подключения нагрузки на Резисторные (безтрансформаторные) Трансформаторные