Generator funkcyjny w praktyce.pdf
(
213 KB
)
Pobierz
154443881 UNPDF
Systemy
W tym i poprzednim numerze EdW
przedstawiono układ generatora
funkcji. Prosta konstrukcja i bardzo
niska cena zachęcą wielu do wyko−
nania tego urządzenia. Nie wystar−
czy jednak mieć taki generator, trze−
ba umieć się nim posługiwać
i w pełni wykorzystać jego możli−
wości. Niniejszy artykuł zawiera
garść wskazówek dotyczących uży−
cia generatora podczas pomiarów.
Generator funkcji
w praktyce
Generatory funkcji są znakomitą pomo−
cą przy pomiarach wielu urządzeń elektro−
nicznych, w szczególności układów audio.
Aby w pełni wykorzystać ich zalety, warto
poświęcić trochę czasu na zapoznanie się
z informacjami zawartymi w artykule,
a potem przeprowadzić szereg prób.
Każdy elektronik ma na swym sumie−
niu (jeśli jeszcze nie ma – to będzie miał)
wykonanie mniej czy bardziej udanego
wzmacniacza małej częstotliwości.
W EdW zaprezentowano już kilka wzmac−
niaczy mocy i przedwzmacniaczy, i wcale
nie jest to koniec prezentacji – wprost
przeciwnie.
Wykonanie dobrego wzmacniacza mo−
cy wcale nie jest takie łatwe. Ostatecznie
o ocenie wzmacniacza decyduje subiek−
tywna opinia po przeprowadzeniu odsłu−
chu. Wiem jednak z praktyki, że elektro−
nik bardzo chciałby znać prawdziwe para−
metry swego sprzętu. Niestety, mało kto
posiada profesjonalny sprzęt pomiarowy.
Panuje więc powszechna opinia, że bar−
dzo trudno jest poznać rzeczywiste para−
metry urządzeń audio wykonanych we
własnym zakresie.
Pogląd taki jest tak samo błędny, jak
powszechny.
Właśnie generator funkcji i oscyloskop
pozwalają zmierzyć wiele ważnych para−
metrów. Szczerze mówiąc, jeszcze jed−
nym naprawdę potrzebnym przyrządem
jest miernik zniekształceń nieliniowych
(przyrząd taki zostanie przedstawiony
w jednym z następnych numerów EdW).
Trzy wymienione urządzenia: generator
funkcji, oscyloskop i miernik zniekształ−
ceń, całkowicie wystarczą przy badaniu
ogromnej większości układów audio.
Wzmacniacze mocy
W przypadku wzmacniaczy mocy ge−
nerator funkcji pozwala zmierzyć wzmoc−
nienie, pasmo przenoszenia, moc wy−
jściową oraz szybkość narastania napię−
cia wyjściowego.
Ale wcześniej, bez generatora i obciąże−
nia trzeba sprawdzić czy układ nie pobiera
zbyt wielkiego prądu w stanie spoczynku.
Najlepiej takie pierwsze pomiary prze−
prowadzać przy użyciu zewnętrznego za−
silacza z ograniczeniem prądowym. Uży−
cie zasilacza dużej mocy grozi nieodwra−
calnym uszkodzeniem układu w przypad−
ku jakiegoś błędu. Użycie zasilacza z ogra−
niczeniem prądowym ustawionym na
50...100mA zabezpiecza przed takimi
przykrymi niespodziankami. Przy pierw−
szym włączeniu można stopniowo zwięk−
szać napięcie zasilacza (lub zasilaczy),
mierząc jednocześnie pobierany prąd
spoczynkowy. W praktyce żaden ze
wzmacniaczy mocy nie powinien mieć
prądu spoczynkowego większego niż kil−
kadziesiąt miliamperów.
Gdy prąd spoczynkowy jest właściwy,
należy sprawdzić, czy wzmacniacz w ogó−
le pracuje, i czy na jego wyjściu pojawia
się prawidłowy sygnał, bez zniekształceń
i obcych składowych (przydźwięk sieci,
wzbudzenie, itp.). Pomiary przeprowadza
się w układzie pokazanym na rysunku 1.
Uwaga! Przy badaniu wzmacniaczy
mostkowych (wszystkie wzmacniacze
„samochodowe” o mocach powyżej 6W,
w tym opisywane w EdW TDA1554
i TDA7056) należy pamiętać, że żadne
z wyjść nie jest na potencjale masy. Przy
odrobinie nieuwagi można jedno z tych
wyjść zewrzeć do masy, przez ekran kab−
la pomiarowego (sondy) oscyloskopu.
Może to doprowadzić nawet do uszko−
dzenia wzmacniacza. Dlatego na rysunku
1 pokazano przełącznik dwuobwodowy.
W przypadku wzmacniaczy, w których
głośnik jest dołączony jednym końcem do
masy, wystarczy użyć przełącznika jedno−
obwodowego.
Pierwsze orientacyjne obserwacje na−
leży przeprowadzić przy zasilaniu z zasila−
cza o małej wydajności (100mA) i napię−
ciu takim, jak planowane napięcie zasila−
jące. Oczywiście nie należy podłączać ob−
ciążenia na wyjściu.
Te pierwsze pomiary najlepiej wykonać
stosując przebieg trójkątny i prostokątny.
Najpierw należy podać na wejście
przebieg trójkątny o częstotliwości w gra−
nicach 1kHz i stopniowo zwiększać jego
amplitudę – w pewnej chwili okaże się, iż
ostre wierzchołki przebiegu trójkątnego
ulegają spłaszczeniu. Można w ten spo−
sób określić maksymalne napięcie wy−
jściowe przy danym napięciu zasilającym.
Pokazuje to rysunek 2. Przy mniejszych
amplitudach przebieg powinien mieć
proste, liniowe zbocza i ostre wierzchołki.
Przy okazji można też zmierzyć
wzmocnienie. To najprostsza sprawa.
Wzmocnienie oblicza się podając na
wejście sygnał trójkątny (lub jakikolwiek in−
ny) i mierząc oscyloskopem amplitudy
sygnałów na wejściu i na wyjściu. Stosu−
nek tych sygnałów informuje o wzmocnie−
niu wzmacniacza. Podczas pomiaru
wzmocnienia sygnał nie może być zbyt du−
ży, by nie nastąpiło przesterowanie
wzmacniacza i zniekształcenie sinusoidy.
Nie należy mierzyć napięć wejściowych
i wyjściowych zwykłym cyfrowym multi−
metrem, ponieważ większość takich mul−
timetrów nie może dokładnie zmierzyć na−
pięć zmiennych o częstotliwościach więk−
szych niż kilkadziesiąt...kilkaset herców.
Rys. 1. Układ testowy.
Rys. 2. Obcięty przebieg trójkątny.
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97
63
Systemy
Ważnym parametrem wzmacniacza
jest maksymalna moc wyjściowa.
Pomiar mocy wyjściowej można prze−
prowadzić (i rzeczywiście przeprowadza
się) przy pomocy sygnału sinusoidalnego,
a nie trójkątnego czy prostokątnego, bo
dałoby to fałszywe wyniki.
Te pomiary należy jednak przeprowa−
dzić już z oryginalnym zasilaczem i po
podłączeniu do wyjścia nominalnego ob−
ciążenia (najczęściej 8
W naszym przypadku:
wska−
zuje, że głośnik może być stosowany
w zestawie (kolumnie) o takiej mocy, ale
w żadnym wypadku do tego głośnika nie
wolno doprowadzać mocy większej niż
10% podanej wartości. Dotyczy to tylko
głośników wysokotonowych.
Dlatego sprawdzenie charakterystyki
częstotliwościowej dla bezpieczeństwa
warto przeprowadzać z użyciem rezysto−
rów zamiast głośników.
W praktyce robi się to następująco:
Trzeba ustawić potrzebną wartość mo−
cy wyjściowej, a potem właściwie usta−
wić obraz na oscyloskopie. Gdy genera−
tor jest wyłączony, linia podstawy czasu
powinna być ustawiona u dołu ekranu,
tak, jak pokazano to na rysunku 4a (we−
jście toru Y oscyloskopu powinno być
sprzężone stałoprądowo – przełącznik
w pozycji DC). Po włączeniu generatora
(sinus 1kHz), trzeba tak ustawić skokowy
i płynny regulator wzmocnienia w torze
Y oscyloskopu, by przebieg sięgał aż do
piątej działki ekranu, tak, jak pokazuje to
rysunek 4b. Szybkość podstawy czasu
można ustawić dowolnie, byle tylko moż−
na obserwować wierzchołki przebiegu.
Następnie należy zmniejszać częstotli−
wość generatora. Trzeba znaleźć taką
częstotliwość, przy której wysokość
przebiegu na ekranie wyniesie 3,5 działki
(3,5/5 daje 0,7 czyli właśnie około 0,707
co odpowiada −3dB). Jest to dolna (lub
górna) częstotliwość graniczna.
Teraz trzeba tak ustawić skokowy regu−
lator podstawy czasu, aby na ekranie uzys−
kać co najwyżej dwie połówki przebiegu –
tak jak na rysunku 4c. Należy zmierzyć
okres przebiegu mierząc przebieg na ekra−
nie i uwzględniając współczynnik podsta−
wy czasu. Przypuśćmy, że okres przebie−
gu na rysunku 4c ma 8,2 działki, a współ−
czynnik podstawy czasu wynosi
10ms/działkę. Daje to okres przebiegu:
27 5
,
V
0 707 19 5
,
,
V
moc obliczamy ze znanego wzoru:
U
R
2
P
czyli:
19 5
8
V
2
380
8
P
47 5
,
W
, w sprzęcie sa−
Nasz wzmacniacz przy niekorzystnych
warunkach (obniżone napięcie sieci, po−
miar przy sygnale ciągłym) dysponuje
mocą ciągłą (tzw. sinusoidalną) 47,5W.
Przy obciążeniu sygnałem muzycznym
i przy nominalnym napięciu sieci moc ta
będzie jeszcze trochę większa.
Pomiar mocy maksymalnej jest jak wi−
dać, bardzo prosty.
W każdym wzmacniaczu trzeba też
zmierzyć pasmo przenoszenia, czyli prze−
bieg wzmocnienia dla różnych częstotli−
wości. W zasadzie pasmo przenoszenia
mierzy się podając na wejście przebieg
sinusoidalny o jednakowej amplitudzie
i zmiennej częstotliwości. Wzmocnienie
przy częstotliwości 1kHz uznaje się za no−
minalne. Granicznymi częstotliwościami
(górną i dolną) są częstotliwości, przy któ−
rych wzmocnienie spada o 3dB (czyli do
wartości 0,707 wzmocnienia nominalne−
go). Przyjmuje się, że wzmacniacz mocy
powinien przenosić przynajmniej częstot−
liwości w zakresie 20Hz...20kHz.
Badanie wzmocnienia w funkcji częs−
totliwości też nie jest skomplikowane. Po−
miar przebiegu charakterystyki częstotli−
wościowej można przeprowadzić przy
określonej mocy oddawanej do obciąże−
nia (na przykład przy 10% lub 20% mocy
maksymalnej), ale raczej nie przy pełnej
mocy. W zasadzie pomiary te należałoby
przeprowadzić po dołączeniu oryginal−
nych głośników, które będą potem współ−
pracować ze wzmacniaczem. Ale jest to
niebezpieczne. Bardzo wielu elektroni−
ków przeprowadzało już takie próby
i chciało, jak mówimy potocznie „przeg−
wizdać” wzmacniacz i głośniki przebie−
giem o zmiennej częstotliwości. Jeśli
moc oddawana przez wzmacniacz była
większa niż 20% mocy nominalnej dołą−
czonej kolumny, to z reguły następowało
uszkodzenie głośników wysokotonowych
w kolumnie. Trzeba pamiętać, że napis na
). Pomiary bez obcią−
żenia mogą dać fałszywe wyniki (dużo
lepsze od rzeczywistych).
W pierwszej kolejności należy zmie−
rzyć moc maksymalną oddawaną przez
wzmacniacz. Jest to bardzo proste. Nale−
ży obciążyć wzmacniacz (oba kanały
wzmacniacza stereofonicznego) głośni−
kiem lub kolumną o odpowiedniej mocy,
a jeszcze lepiej rezystorami większej mo−
cy (4 lub 8
). Chodzi o to, by zmierzyć
maksymalną moc wyjściową w warun−
kach zbliżonych do naturalnych. Na we−
jście (oba wejścia wzmacniacza stereo)
należy podać przebieg sinusoidalny i tak
dobrać jego amplitudę, aby szczyty prze−
biegu na wyjściu uległy niewielkiemu
zdeformowaniu – będzie to wyglądało,
jak na rysunku 3. Przy takiej niewielkiej
deformacji sinusoidy zawartość znie−
kształceń wynosi 2...5%. Moc oddawa−
na do obciążenia w takich warunkach bę−
dzie maksymalną mocą wzmacniacza
(tak zwaną mocą sinusoidalną, nie tzw.
muzyczną)
Aby określić tę moc, należy zmierzyć
wartość międzyszczytową napięcia wy−
jściowego na obciążeniu, mierząc wyso−
kość przebiegu i uwzględniając współ−
czynnik odchylania toru Y.
Powiedzmy, że przy obciążeniu
wzmacniacza rezystancją 8
i przy napię−
ciu sieci równym 210V, obraz na ekranie
ma wysokość 5,5 działki, a współczynnik
odchylania nastawiony pokrętłem oscylo−
skopu wynosi 10V/działkę. To znaczy, że
międzyszczytowa amplituda przebiegu
wynosi 55V.
Amplituda wynosi połowę tego, czyli
27,5V. Do obliczenia mocy potrzebna jest
wartość skuteczna napięcia. Dla przebie−
gu sinusoidalnego wartość skuteczna na−
pięcia jest równa 0,707 amplitudy.
T
8 2 10 82
,
ms
stąd obliczamy częstotliwość:
f
1
T
1
82
f
ms
12 ,
Hz
Nasz wzmacniacz ma więc dolną częs−
totliwość graniczną około 12Hz.
a)
b)
c)
Rys. 3. Przebieg przy określaniu
mocy maksymalnej.
Rys. 4. Przebiegi przy wyznaczaniu szerokości pasma.
64
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97
głośniku wysokotonowym 60W 8
(, )
mochodowym – 4
Systemy
a)
b)
biegu charakterys−
tyki częstotliwoś−
ciowej, szybkości
wzmacniacza oraz
o tendencjach do
wzbudzania się.
Jeśli wzmac−
niacz miałby pas−
mo przenoszenia
bardzo szerokie,
sięgające od góry
do częstotliwości
rzędu megaherców, to przebieg na wy−
jściu, miałby dokładnie taki sam kształt,
jak przebieg na wejściu, czyli taki jak po−
kazano na rysunku 5a. Niestety nie za−
wsze tak będzie. Wzmacniacze mocy nie
są zwykle zbyt szybkie, dlatego zwykle
zbocza przebiegu na wyjściu nie są tak
ostre, jak na wejściu. Można tu w bardzo
prosty sposób zmierzyć szybkość naras−
tania napięcia na wyjściu (należy to zro−
bić, ale po obciążeniu wzmacniacza re−
zystorem 4 lub 8
nych wzmacniaczy wynosi ona od kilku
do kilkudziesięciu woltów na mikrose−
kundę. Czym większa szybkość, tym
większa górna częstotliwość graniczna
i tym lepszy wzmacniacz.
Oprócz takiego nachylenia zboczy
prawie zawsze obserwuje się dodatko−
we zniekształcenia przebiegu. Zwłasz−
cza wzmacniacze mocy budowane z po−
jedynczych tranzystorów przy jakichkol−
wiek błędach w układzie, dadzą na wy−
jściu przebieg zdeformowany. Na rysun−
ku 6 pokazano przebiegi, jaki często da−
je się zaobserwować w praktyce. Takie
szpilki lub tłumione sinusoidy na począt−
ku impulsu, zwane ogólnie przerostami,
świadczą o wzroście wzmocnienia
w zakresie najwyższych częstotliwości
i tendencji do samowzbudzenia na wy−
sokich częstotliwościach. Jest to niedo−
bry znak.
Na szczęście, jeśli zakłócenie nie jest
duże, nie większe niż powiedzmy 1/4 wy−
sokości impulsu, a do tego krótkie (jak
pokazano na rysunku 7), to najprawdopo−
dobniej wzmacniacz będzie pracował po−
prawnie, i przy późniejszym odsłuchu nie
dadzą się zauważyć żadne negatywne
zjawiska. Jeśli jednak szpilka jest wyso−
ka, i do tego szeroka, lub pojawia się wi−
doczny tłumiony przebieg sinusoidalny
(jak na rysunku 6) to trzeba będzie poszu−
kać przyczyny i ją usunąć. W układach bu−
dowanych z pojedynczych tranzystorów
przyczyn może być wiele i nie sposób ich
wymienić. Jest to zresztą poważne i trud−
ne zagadnienie, związane z kompensacją
częstotliwościową wzmacniaczy.
We wzmacniaczach scalonych budo−
wanych według typowego układu aplika−
cyjnego sprawa jest znacznie prostsza:
obecność takich szpilek, lub innych znie−
kształceń zboczy impulsów, zazwyczaj
świadczy o błędnym poprowadzeniu ob−
wodu masy i(lub) niewłaściwym odsprzę−
ganiu szyn zasilających (to ważne zagad−
nienie również wykracza poza ramy ni−
niejszego artykułu).
W każdym razie zniekształcenia prze−
biegu prostokątnego na wyjściu niosą in−
formację o paśmie przenoszenia wzmac−
niacza i jego tendencji do wzbudzania się.
Wszelkie „występy”, czyli przerosty na
przednim zboczu impulsu, pokazane na
Rys. 5. Przebiegi na wyjściu przy różnych częstotliwościach sygnału.
Podobnie znajdujemy górną częstotli−
wość graniczną.
Po znalezieniu częstotliwości granicz−
nych wypadałby jeszcze sprawdzić, czy
w tak określonym paśmie użytecznym
nie ma jakiś niespodzianek, czy wszyst−
kie częstotliwości w tym zakresie są
wzmacniane równomiernie. Można to
zrobić przestrajając powoli generator od
dolnej częstotliwości granicznej do gór−
nej i obserwując przebieg na ekranie. Jak
widać jest to dość żmudne zajęcie.
W wielu przypadkach nie zależy nam
na dokładnym określeniu częstotliwości
granicznych, ani na dokładnym pomiarze
przebiegu charakterystyki częstotliwoś−
ciowej. Bardzo często wystarczą dane
orientacyjne.
Istnieje bardzo prosty sposób przepro−
wadzenia takiego orientacyjnego pomia−
ru. Wystarczy wykorzystać przebieg
prostokątny.
Zamiast więc „bawić się” z przebie−
giem sinusoidalnym, należy podać na
wejście przebieg prostokątny o częstotli−
wości 1kHz, który da na wyjściu przebieg
o amplitudzie mniejszej niż zmierzona
wcześniej maksymalna wartość
Uopp.(chodzi o to, by na pewno wzmac−
niacz nie był przesterowany). Obserwacja
kształtu przebiegu na wyjściu da wstępną
informację o paśmie przenoszenia, prze−
). Przy większych częs−
totliwościach zamiast ładnego przebiegu
prostokątnego uzyskuje się trapez – wi−
dać to bardzo wyraźnie przy zwiększeniu
częstotliwości przebiegu do 10kHz – ilu−
struje to rysunek 5b.
Z pomocą przebiegu prostokątnego
można też dokładnie zmierzyć kolejny
ważny parametr – szybkość zmian napię−
cia na wyjściu (pod obciążeniem). W tym
celu należy zwiększać częstotliwość – aż
z przebiegu prostokątnego zrobi się tra−
pez (a może nawet trójkąt Pomiar ten
należy przeprowadzić przy mocy wy−
jściowej wynoszącej mniej więcej poło−
wę mocy maksymalnej i przy częstotli−
wości około 10kHz .Uwaga! – przy ta−
kim pomiarze nie wolno dołączać głośni−
ków, ani kolumn, bo mogą łatwo ulec
uszkodzeniu. Obraz na ekranie będzie
wyglądał jak na rysunku 5b. Mając na ek−
ranie przebieg
o wyraźnie nachy−
lonych zboczach,
można w prosty
sposób określić
szybkość narasta−
nia napięcia wy−
jściowego (na ob−
ciążeniu). Dla spo−
tykanych popular−
a)
b)
c)
d)
a)
b)
Rys. 6. Przykłady przerostów.
Rys. 7. Dopuszczalne przerosty.
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97
65
Systemy
rysunkach 6 i 7, wskazują na jakieś nie−
prawidłowości przebiegu charakterystyki
częstotliwościowej (i fazowej) w zakresie
najwyższych częstotliwości. Nierzadko
dotyczy to częstotliwości rzędu setek ki−
loherców, a nawet megaherców. Krótko
mówiąc gdzieś w zakresie wysokich
częstotliwości dzieje się coś niedobrego,
zazwyczaj wzmocnienie jest większe od
nominalnego.
Ale czasem daje się zaobserwować
nie tyle szpilki, co zaokrąglenia na przed−
nim zboczu przebiegu. Kilka przykładów
pokazano na rysunku 8. Jeśli przy częs−
totliwości przebiegu równej 1kHz na wy−
jściu wystąpi przebieg jak na rysunku 8b,
to znaczy, że popełniono jakiś karygodny
błąd i wzmacniacz przenosi tylko małe
częstotliwości, poniżej 1kHz, a wyższych
zupełnie nie przenosi. Przebieg, jak na ry−
sunku 8a świadczy, że pasmo nie jest
zbyt szerokie, ale być może wystarczy
w praktyce. Przebieg z rysunku 8c poka−
zuje, iż w zakresie wysokich częstotli−
wości wzmocnienie jest mniejsze i tym
samym pasmo też nie jest rewelacyjne.
Być może pasmo sięga nawet granicy
20kHz, ale dobry wzmacniacz powinien
być szybki i mieć znacznie szersze pas−
mo. Wszelkie zaokrąglenia wierzchołków
wskazują na mniejsze wzmocnienie dla
najwyższych częstotliwości.
Czy można tu dać szczegółowe wska−
zówki odnośnie interpretacji zniekształ−
ceń z rysunków 6...8, czyli ustalenia przy−
czyny takiego stanu rzeczy?
Jest to bardzo trudne, bowiem w grę
wchodzi tu nie tylko przyjęta umownie
(górna) częstotliwość graniczna, czyli
częstotliwość przy której wzmocnienie
zmniejsza się (lub zwiększa) o 3dB w sto−
sunku do wzmocnienia przy częstotliwoś−
ci odniesienia (zwykle 1kHz). Na kształt
impulsu na wyjściu wzmacniacza mają też
znaczny wpływ szybkość opadania cha−
rakterystyki w zakresie wysokich częstot−
liwości, a także charakterystyki fazowe.
Przykładowo na rysunku 9 możesz
zobaczyć jak wygląda charakterystyka
częstotliwościowa dwóch wzmacniaczy
o takiej samej górnej częstotliwości gra−
nicznej, równej 20kHz. Częstotliwość
graniczna jest wprawdzie taka sama, ale
a)
b)
c)
Rys. 8. Przebiegi świadczące o ograniczeniu pasma od góry.
szybkość jej opadania jest inna (różne są
też niepokazane charakterystyki fazowe)
– w efekcie obraz przebiegu prostokąt−
nego na wyjściu obu wzmacniaczy bę−
dzie nieco inny – w przypadku wzmac−
niacza nr 2 wystąpią niewielkie zakłóce−
nia wierzchołka impulsu, najprawdopo−
dobniej takie, jak na rysunku 7b. To za−
gadnienie jest jednak zbyt skomplikowa−
ne, jak dla naszych praktycznych rozwa−
żań. Ogólnie biorąc, szerokość tych szpi−
lek lub zaokrągleń wskazuje na zakres
częstotliwości przenoszonych przez
wzmacniacz i na przebieg charakterysty−
ki w zakresie najwyższych częstotliwoś−
ci. Tyle wystarczy w praktyce. Resztę
trzeba i tak poznać metodą prób, bo−
wiem zagadnienie konstruowania
wzmacniaczy mocy audio wysokiej klasy
wcale nie jest takie proste, jak mogłoby
się wydawać, i na pewno nie wystarczy
tu wiedza z książek.
Przy próbach warto sprawdzić, jak
zmienia się obraz tych zniekształceń przy
zwiększeniu częstotliwości do 10kHz.
Do tej pory mówiliśmy, jak obraz prze−
biegu prostokątnego na wyjściu wskazuje
na pasmo przenoszenia w zakresie wyso−
kich częstotliwości – są to bardzo cenne in−
formacje, trudne do uzyskania innymi me−
todami, ale niestety też dość trudne, jeśli
chodzi o ustalenie przyczyn nieprawidło−
wości. Przyczyn, przynajmniej na początku,
trzeba szukać metodą prób i błędów.
Ale kształt przebiegu na wyjściu niesie
też informację, jak wygląda pasmo prze−
noszenia wzmacniacza od strony naj−
mniejszych częstotliwości. Na rysunkach
6 i 7 pokazano przykłady wystąpienia
przerostów. Natomiast na rysunku 10 po−
kazano przykłady tak zwanego zwisu. Ry−
Rys. 9. Charakterystyki częstotliwoś−
ciowe dwóch wzmacniaczy.
sunek 11 pokazuje, czym zwis tym różni
się od przerostu. Dla ułatwienia w obu
przypadkach zaznaczono, jak powinien
wyglądać prawidłowy przebieg prosto−
kątny. Może się wydawać, że trudno od−
różnić oba przypadki. Nie jest tak źle.
W praktyce jest to łatwe, ponieważ za−
czynamy obserwacje przy częstotliwości
przebiegu równej 1kHz potem możemy
sprawdzić przy 100Hz i 10kHz. Za prze−
rosty odpowiedzialne są „górki” w gór−
nym zakresie charakterystyki częstotli−
wościowej, natomiast za zwisy – zbyt
małe pasmo przenoszenia od strony naj−
niższych częstotliwości.
Trzeba zrozumieć, kiedy powstaje
zwis. Nietrudno się domyślić, że przebieg
z rysunku 10 powstanie, gdy przebieg
prostokątny przepuścimy przez... prosty
filtr górnoprzepustowy, pokazany na ry−
sunku 12. W zależności od częstotliwoś−
ci granicznej filtru, czyli od wartości stałej
czasowej otrzymamy różne przebiegi.
Przebieg z rysunku 10a powstanie, gdy
stała czasowa RC będzie bardzo mała,
a)
b)
c)
Rys. 10. Przykłady przebiegu ze zwisem.
Rys. 11. Porównanie przerostów
i zwisów.
66
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97
Systemy
a)
b)
Rys. 12. Badanie filtru
górnoprzepustowego.
Rys. 13. Badanie filtru
dolnoprzepustowego.
Rys. 14. Charakterystyka i przebiegi przy podbiciu nis−
kich częstotliwości.
a)
b)
c)
wości to podbicie jest największe. Wiel−
kość pierwszego przerostu świadczy
o wysokości podbicia charakterystyki, na−
tomiast szybkość tłumienia tych dodatko−
wych drgań świadczy między innymi
o skłonności wzmacniacza do samowzbu−
dzenia się na tej częstotliwości. Ilustrują
to rysunki 16 i 17.
Inne przypadki
Życie zawsze jest bogatsze, niż jakie−
kolwiek teoretyczne przewidywania.
Spotyka się więc jeszcze inne przypadki
dziwnego zachowania wzmacniaczy,
zwłaszcza tych wykonywanych z ele−
mentów dyskretnych, a nie z układów
scalonych. Na przykład bez obciążenia
wzmacniacz zachowuje się bez zarzutu.
Ale po dołączeniu obciążenia i przy mo−
cach bliskich maksymalnej, na części
przebiegu pojawia się wzbudzenie
o częstotliwości setek kiloherców lub
jeszcze większej. Stosowny obrazek po−
kazano na rysunku 18.
Czasami częściowe wzbudzenie poja−
wia się tylko na części przebiegu i to tyl−
ko przy mocach wyjściowych zbliżonych
do mocy maksymalnej – przykład zoba−
czysz na rysunku 19.
Rys. 15. Przebiegi przy różnym ustawieniu regulatorów barwy dźwięku.
czyli częstotliwość graniczna – duża.
Czym niższa będzie częstotliwość gra−
niczna, tym bardziej przebieg będzie zbli−
żony do prostokątnego.
Już wiemy: zwis w przebiegu wyjścio−
wym świadczy o dolnej częstotliwości
granicznej wzmacniacza. Współczesne
wzmacniacze mają częstotliwość gra−
niczną rzędu 20Hz i mniej. W takiej sytu−
acji przebieg prostokątny o częstotliwoś−
ci 1kHz nie powinien mieć widocznego
zwisu – jeśli zwis jest znaczny, należy do−
kładnie sprawdzić wzmocnienie w zakre−
sie małych częstotliwości.
Dla nabrania wprawy w ocenie górnej
i dolnej częstotliwości granicznej wzmac−
niacza, warto przeprowadzić ekspery−
menty z filtrami górnoprzepustowym
z rysunku 12 i dolnoprzepustowym z ry−
sunku 13. Należy dobrać wartości RC dla
kilku różnych częstotliwości i sprawdzić
kształt przebiegu na wyjściu. Przypomi−
nam, że częstotliwość graniczną oblicza−
my w obu wypadkach ze wzoru:
częstotliwości. Na rysunku 14a pokazano
kształt charakterystyki częstotliwościo−
wej, a na rysunku 14b – przebieg na wy−
jściu wzmacniacza.
Prenumeratorzy EdW otrzymali w ma−
ju płytkę przedwzmacniacza z układem re−
gulacji barwy dźwięku. Układ ten znako−
micie pomoże nabrać wprawy w ocenie
pasma metodą „na oko”. Zachęcam do
praktycznych eksperymentów. Miałem
przygotować dla leniwych gotowe rysun−
ki przedstawiające zależność kształtu
przebiegu na wyjściu od ustawienia po−
kręteł oby potencjometrów regulacji bar−
wy. Zrezygnowałem z tego pomysłu (a
może to ja okazałem się leniwy) i przygo−
towałem tylko rysunki przebiegów. Zada−
niem Czytelników jest
określenie w jakich po−
zycjach regulatorów
uzyskuje się przebiegi
podobne do pokazanych
na rysunku 15.
Do tej pory omówi−
łem przypadki, które
można określić mianem
klasycznych Do takich
klasycznych przypad−
ków trzeba jeszcze zali−
czyć obrazki z rysunków
16 i 17. Pojawianie się
na grzbiecie przebiegu
prostokątnego tłumionej
sinusoidy, świadczy
o podbiciu charakterys−
tyki częstotliwościowej
w zakresie wyższych
częstotliwości. Określa−
jąc częstotliwość poja−
wiających się drgań
można dokładnie okreś−
lić, dla jakiej częstotli−
a)
a)
f
1
0 159
g
2
RC
RC
Rezystor powinien mieć oporność rzę−
du od jednego do kilkudziesięciu kiloo−
mów, a kondensatory mogą być o dowol−
nej pojemności.
Przeprowadzenia takich doświadczeń
będzie później, przy pomiarach wzmacnia−
czy, znakomitą pomocą w szybkim okreś−
laniu obu częstotliwości granicznych po
jednym spojrzeniu na ekran oscyloskopu.
Dla zwiększenia dokładności warto takie
treningi przeprowadzić dla trzech częstot−
liwości: 100Hz, 1kHz i 10kHz.
Należy jeszcze wspomnieć, jak wpły−
wa na kształt impulsu wyjściowego pod−
bicie charakterystyki w zakresie niskich
b)
b)
Rys. 16. Przykład podbicia
w górnej części charakte−
rystyki częstotliwościowej.
Rys. 17. Przykład podbicia
w górnej części charakte−
rystyki częstotliwościowej.
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/97
67
,
Plik z chomika:
bubi89
Inne pliki z tego folderu:
Generator funkcyjny w praktyce.pdf
(213 KB)
Układy amatorskich wzmacniaczy elektroakustycznych praca zbiorowa red. Aleksander Witort.pdf
(57430 KB)
dla domu.pdf
(31673 KB)
Elektronika dla początkujących czyli wyprawy na oślą łączkę.zip
(14076 KB)
Wzmacniacze operacyjne.rar
(12765 KB)
Inne foldery tego chomika:
katalogi
programy
Schematy serwisowe
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin