Измерить параметры УЗЧ – это просто! Часть 2

Ссылка на первую часть статьи: https://dzen.ru/a/aDycI2pSCBzPriMU

Измерение интермодуляционных искажений

Рис.1. Выбор утилит. Установки.

Продолжаем работу с программой Spectra Lab. Открываем закладку утилит, и выбираем пункт «Intermodulation Distortion». Утилиту измерения «Total Harmonic Distortion» необходимо отключить. Вид окна показан на рис.1.

Рис.2. Настройки генератора.

В настройках окна генератора выбираем пункт «IMD Test Tone». В открывшемся окне (см. рис.2) выбираем либо два стандартных сочетания частот и амплитуд двухтонального сигнала, либо задаем собственные значения.

Рис.3. Настройка шкалы измерений.

Далее нажимаем «Ok» и щелкаем правой кнопкой мыши по окну измерений. В открывшейся вкладке выбираем пункт «Properties».

Рис.4. Настройка шкалы измерений.

Далее устанавливаем значения «Frequency Span», как показано на рис.4, после чего нажимаем «Ok».

Рис.5. Спектрограмма интермодуляционных искажений.

Теперь можно нажать «Run» и наблюдать спектр интермодуляционных искажений, как показано на рис.5.

Испытания усилителя прямоугольными импульсами

Прямоугольный импульс содержит в себе, помимо основной частоты, спектр частотных составляющих, хорошо выраженных по крайней мере до десятой гармоники. Скважность обычно равна 2, т.е. форма импульсов – меандр. Этот метод испытаний позволяет оценить устойчивость усилителя, скорость нарастания выходного сигнала, частотные свойства. На рис.6 показаны типовые осциллограммы выходного сигнала усилителя при испытании прямоугольными импульсами.

Рис.6. Типовые осциллограммы выходного сигнала усилителя при испытании прямоугольными импульсами.

· Рис.6А – идеальная форма прямоугольного импульса;

· Рис.6Б – искажения импульса при подъеме усиления низких частот;

· Рис.6В – искажения импульса при ослаблении усиления низких частот;

· Рис.6Г – искажения импульса при ослаблении усиления высоких частот;

· Рис.6Д – искажения импульса при подъеме усиления средних частот;

· Рис.6Е – искажения импульса при подъеме усиления низких частот;

· Рис.6Ж – ослабление усиления в узком диапазоне средних, или низких частот;

· Рис.6З – искажения импульса при подъеме усиления высоких частот;

· Рис.6И – наличие в усилителе резонирующих цепей и паразитных колебаний.

При проверке усилителя обычно подаются импульсы разных частот, например 100Гц, 1кГц, 10кГц, 100кГц, что позволяет получить более полную картину его поведения. В качестве источника импульсов используется генератор импульсов Г5-63, или более современные аналоги.

В галерее на рис.7 показаны реальные осциллограммы исправного усилителя при подаче на его вход меандра с частотами 1кГц, 20кГц, 100кГц.

Рис.7 Осциллограммы исправного усилителя при подаче на его вход меандра с частотами 1кГц, 20кГц, 100кГц.

Скорость нарастания выходного напряжения усилителя определяется по длительности фронта импульса, как показано на рис.8.

Рис.8. Определение скорости нарастания выходного напряжения усилителя.

Формула для расчета значения скорости нарастания выглядит следующим образом:

Значение напряжения подставляются в формулу в вольтах, а длительности фронта импульса – в микросекундах. Соответственно, расчетное значение будет иметь единицы измерения В/мкс (вольт на микросекунду).

Выходное сопротивление усилителя определяется по формуле:

Где:

Rн – сопротивление нагрузки, Ом;

Uхх – напряжение на выходе усилителя без нагрузки, В;

Uн – напряжение на выходе усилителя с подключенной нагрузкой, В.

Оценку уровня фона и шумов удобно проводить по спектрограммам. На рис. 9 показана спектрограмма с завышенным уровнем фона. Величина уровня фона с частотой 50Гц составляет порядка -80Дб.

Рис.9. Спектрограмма усилителя с повышенным уровнем фона.

На этом, пожалуй, все. Таким образом в двух частях статьи было рассказано о том, как на любительском уровне измерить КГИ (THD - коэффициент гармонических искажений), ИМИ (IMD - коэффициент интермодуляционных искажений), снять АЧХ усилителя, оценить реакцию на прямоугольный импульс, измерить скорость нарастания выходного напряжения и выходное сопротивление усилителя, оценить уровень фона. Сведения об измерении выходной мощности усилителя и об оценке его работоспособности при подаче сигнала синусоидальной формы в статью не включены, т.к. это базис, многократно описанный в соответствующей литературе.

Список литературы:

1. ГОСТ 23849-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Методы измерения электрических параметров усилителей сигналов звуковой частоты.

2. Соболевский А. Г. Измерения при настройке радиоаппаратуры – М.: Энергия, 1980. – 144с., ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1010).

3. Соболевский А. Г. Почему появились искажения? – 2-е изд. перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1985. – 104с., ил. – (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1086).