ИЗМЕРЕНИЯ
А.АЛЕКСЕЕВ,
г. Екатеринбург
В радиолюбительской практике
при конструировании низкочастотной
техники (в основном различных усили-
телей) часто сталкиваются с поняти-
ем качественных характеристик уст-
ройства. Под этим названием скрыва-
ется целый ряд технических парамет-
ров радиотехнического устройства.
Основным качественным парамет-
ром, определяющим естественность
звучания низкочастотной усилитель-
ной и корректирующей техники, явля-
ется коэффициент нелинейных иска-
жений. Рассмотрим подробнее, что это
за величина. В общем случае искаже-
ния сигналов при их обработке дели-
теля на линейные и нелинейные.
Линейные искажения не связаны с
видом вольтамперной характеристики
(ВАХ) усилительного элемента и лишь
определяются зависимостью парамет-
ров сигнала на выходе устройства от
частоты или длительности. К линейным
искажениям относятся частотные и вре-
менные (переходные). Частотные иска-
жения являются следствием наличия в
схеме реактивных элементов (конден-
саторов, дросселей, трансформаторов
и т.д.). Коэффициент частотных искаже-
ний определяется по формуле:
л,</)-
2 т Л л и 1 !
т
где
К0
- коэффициент передачи
устройства на средней частоте (обыч-
но на частоте
л = 4 /н - /я-
где
{н \л(в -
частоты на которых ко-
эффициент передачи усилителя сни-
жается на 3 дБ);
К(0
- коэффициент передачи на
частоте
f.
Переходные искажения определя-
ют степень искажения импульсного
сигнала при его обработке.
Главное отличие линейных искаже-
ний от нелинейных - линейные иска-
жения не расширяют спектр сигнала.
Нелинейные искажения являются
следствием нелинейности вольтам-
перной характеристики усилительных
элементов. Количественно их оцени-
вают коэффициентом нелинейных ис-
кажений Кни или коэффициентом гар-
моник Кг. Коэффициент нелинейных
искажений определяется квадратным
корнем из отношения мощностей всех
высших гармоник выходного сигнала,
появляющихся в результате нелиней-
ных искажений, к полной выходной
мощности:
| | | п и ш д я м | И
И
з м е р и т е л ь
НЕЛИНЕЙНЫ Х ИСКАЖЕНИЙ
К
ИИ
Р2 + Р3 + Р4 + .
.. + Рп
Р + Р + Я + .
.. + Р
■3'
(2)
где Рп - мощность п-ой гармоничес-
кой составляющей выходного сигнала.
Коэффициент нелинейных искажений
иногда называют степенью искажения
сигнала. При Кни < 5.
..7% искажения
сигнала практически не воспринима-
ются на слух обычным человеком.
Коэффициент гармоник представ-
ляет собой квадратный корень из от-
ношения мощностей всех высших гар-
моник выходного сигнала, появляю-
щихся в результате нелинейных иска-
жений, к мощности первой гармоники:
К ,
=
Р ,+ Р + Р ,+ .
.. + Р,
(
3
)
При малых искажениях
Кни
«
Кг
К нелинейным искажениям отно-
сится интермодуляционные искажения
(динамические искажения или нели-
нейные искажения второго рода). Ко-
личественной величиной интермоду-
ляционных искажений является коэф-
фициент интермодуляционных иска-
жений
Кинт.
Интермодуляционные ис-
кажения возникают при подаче на вход
усилителя двух и более сигналов с
разными частотами (полигармоничес-
кий сигнал).
В общем случае (в реальных усло-
виях) усиливаются сигналы сложной
формы, поэтому нелинейные искаже-
ния усилителя следует оценивать сум-
марным коэффициентом:
К
=
к + к
14гсум
14 г
14
инт
Для практических измерений иска-
жений усиливаемого сигнала необхо-
димо соответствующая аппаратура.
Для большинства радиолюбителей
занимающихся конструированием и
настройкой НЧ техники приобрести
измерительный комплекс нереально.
Однако для приблизительной оценки
степени вносимых усилителем искаже-
ний вполне можно обойтись прибором,
измеряющий коэффициент нелиней-
ных искажений
Кни.
На рисунке приведена схема уст-
ройства, измеряющее среднеарифме-
тическое, а не среднеквадратическое
значение коэффициента нелинейных
искажений, однако точность измере-
ний остается вполне приемлемой для
большинства радиолюбительских из-
мерений.
Прибор позволяет измерять коэф-
фициент нелинейных искажений при
входном напряжении 0,3.
..30 В в диа-
пазоне частот 20.
..20000 Гц. Коэффи-
циент нелинейных искажений может
быть измерен от 0,1 до 100%. Весь
диапазон измерения разделен на под-
диапазоны: 1; 2,5; 10; 25; 100%. Высо-
кая разрешающая способность прибо-
ра позволяет измерять коэффициент
нелинейных искажений высококаче-
ственных усилителей.
Измеритель нелинейных искаже-
ний состоит из трех основных блоков:
входного делителя с буферным усили-
телем, активного режекторного филь-
тра и выпрямителя с линеаризацией
шкалы измерительного прибора.
Так как входное напряжение может
быть различной величины, а для нор-
мальной работы прибора необходи-
мо, чтобы оно было около 0,3 В, на
входе предусмотрен делитель напря-
жения, состоящий из резистора И1 и
переменного резистора И2. После
входного делителя сигнал поступает
на второй делитель, который опреде-
ляет поддиапазон измерений коэф-
ф ициента нелинейных искажений.
Транзисторы \/Т1 и \/Т2 образуют со-
ставной эмиттерный повторитель. Он
необходим для получения высокого
входного сопротивления, чтобы не
нагружать входной делитель, и низко-
го выходного сопротивления, которое
необходимо для нормальной работы
фильтра.
Активный режекторный фильтр
реализован на операционном усили-
теле ОА1. Как известно, режекторный
фильтр вносит большое затухание на
частоте, на которую он настроен. В
данном случае фильтр настраивают на
частоту входного сигнала. Поэтому на
выходе получается сигнал, содержа-
щий только высшие гармонические
составляющие, а основная частота
подавляется. Избирательные свойства
фильтра обеспечиваются настраива-
емым мостом, который представляет
собой частотно-зависимый делитель.
Переключателем вА2 выбирают час-
тотный диапазон, в котором предпола-
гают проводить измерения. Внутри
каждого диапазона на нужную частоту
мост настраивается сдвоенным пере-
менным резистором И13 грубо, а ре-
зистором И17 точно. Чтобы обеспе-
чить указанную точность измерений,
необходимо конденсаторы (СЗ.
..С5,
С7.
..С9) моста подобрать с точностью
не хуже ±10%.
11/2001
предыдущая страница 17 Радиолюбитель 2001-11 читать онлайн следующая страница 19 Радиолюбитель 2001-11 читать онлайн Домой Выключить/включить текст