книги из ГПНТБ / Полонников Д.Е. Электронные усилители автоматических компенсаторов

последовательно с источником сигнала. В этом случае R BX находится аналогичным образом по формуле

Для экспериментального определения входного сопротив­ ления необходимо предварительно измерить коэффициент уси­ ления усилителя напряжения и сдвиг фазы, вносимый усили­ телем на частоте сигнала. Затем последовательно с входом усилителя включается сопротивление, величина которого за­ ведомо много больше входного сопротивления, и снова изме­ ряется коэффициент усиления и фазовый сдвиг. По получен­ ным данным можно достаточно точно определить активную и реактивную составляющие входного сопротивления. Если добавочное сопротивление много больше модуля входного сопротивления, то приближенно

где Ко — модуль коэффициента усиления усилителя напряже­ ния без дополнительного сопротивления Rxon, ср0— фазовый сдвиг, вносимый усилителем без дополнительного сопротив­ ления, К — модуль коэффициента усиления при включенном Ддоп последовательно со входом усилителя, ср — фазовый сдвиг при включении R xon, | ZBX| — модуль входного сопро­ тивления, $ — аргумент входного сопротивления.

Из (3.25) находим:

Х вх— реактивная составляющая входного сопротивления. Вей измерения производятся на частоте рабочего сигнала.

В случае усилителя постоянного тока или активного входного сопротивления необходимость в измерении ср и ср0 отпадает, так как <р = ср0.

Преимущество рассмотренного метода измерения входного сопротивления состоит в его простоте и универсальности, поскольку метод остается в силе независимо от типа входного устройства и характера входного сопротивления.

ж. О п р е д е л е н и е и з б и р а т е л ь н ы х с в о й с т в

В усилителе переменного тока избирательные свойства характеризуются коэффициентом избирательности по частоте и коэффициентом избирательности по фазе. Практически наибольший интерес представляет коэффициент избиратель­ ности для паразитного сигнала двойной частоты (s2a) и коэф­ фициент избирательности для реактивного сигнала (s?). Пер­ вый определяется как отношение коэффициента передачи для полезного сигнала частоты ш0 к коэффициенту передачи для паразитного сигнала частоты 2ш0, т. е.

Измерение К (ш0, 0) и К (2со„, 0) производится описанным выше методом.

Коэффициент избирательности относительно реактивного сигнала определяется как отношение коэффициента передачи для полезного сигнала к коэффициенту передачи для реак­ тивного, т. е.

Коэффициентом передачи для реактивного сигнала можно считать либо отношение первых гармоник выходного напря­ жения к входному реактивному напряжению, либо отношение второй гармоники напряжения на выходе к первой гармонике реактивного напряжения на входе. В первом случае коэффи­ циент избирательности позволяет определить допустимую величину реактивного сигнала, исходя из погрешности, вно­ симой первой гармоникой на выходе; будем его в дальней­ шем обозначать s¥l. Если схема построена так, что реактив­ ный сигнал не дает первой гармоники на выходе, целесо­ образно второе определение. При этом коэффициент избирательности будем обозначать s?2. Он позволяет найти

представляют избирательные свойства относительно паразит­ ной переменной составляющей частоты преобразования. По­ скольку коэффициент передачи для паразитного сигнала может определяться, как и выше, по-разному, введем два коэффициента избирательности: su и sia. Величина slt определяется как отношение коэффициента передачи для полезного сигнала к коэффициенту передачи для паразитного сигнала, причем по­ следний находится делением первой гармоники на выходе на первую гармонику паразитного сигнала на входе. Вели­ чина sia отличается тем, что коэффициент передачи для паразитного сигнала находится делением второй гармоники выходного напряжения на первую гармонику входного напря­ жения. Аналогично и s?2, коэффициент избирательности su позволяет найти погрешность, которую вызывает первая

Динамические свойства усилителя в линейной области определяются амплитудно-фазовой характеристикой, т. е. зависимостью комплексного коэффициента усиления от ча­ стоты

K(ju) = K(и)е■Мш)

следовательно, наиболее точно измерять коэффициент усиле­ ния и фазу как функции частоты.

Если не требуется высокой точности, фазо-частотная характеристика, т. е. зависимость фазового сдвига, вносимого усилителем, от частоты может быть определена с помощью осциллографа по фигурам Лиссажу. При углах, близких к 90°, из­ мерения по фигуре Лиссажу дают большие погрешности, поэтому целесообразно воспользоваться фазосдвигающнм устройством, как показано на рис. 26. Для каждой частоты с помощью фазосдвигаю­ щей цепочки добиваются нулевого фазового сдвига, который может быть определен по фигуре Лиссажу достаточно точно (с погреш­ ностью в несколько градусов).

Очевидно, фазовый сдвиг, вноси­ мый усилителем, равен при этом

5)фазе, установленной фазосдвигаю­

ристики в диапазоне звуковых частот не вызывает особых затруднений. Однако в области дозвуковых частот возникает необходимость пользоваться специальной аппаратурой инфранизких частот. Измерения на очень низких частотах отнимают сравнительно много времени, что объясняется длительностью переходных процессов как в измерительной аппаратуре, так и в

При переходе к модели паразитные емкости начинают играть заметную роль и могут привести к погрешностям. Поэтому

ствующего каскада, емкости монтажа и выходной емкости

рис. 29, комплексный коэффициент усиления которой выра­ жается следующим образом:

при изменении фазы модулируемого сигнала Uc происходило изменение фазы напряжения £/„ несущей частоты, как пока­ зано на рис. 30, а. Для сравнения на рис. 30, б показана обычная амплитудная модуляция. Генераторы, обеспечиваю-

Рис. 30. Модуляция в усилителе автокомпенсатора (а), обычная амплитудная модуляция (б).

щие модуляцию, показанную на рис. 30, а, серийно не вы­ пускаются, и для проведения эксперимента их обычно при­ ходится специально изготавливать. Второе затруднение связано с безынерционным измерением активной составляющей первой гармоники выходного напряжения и сравнением ее с входным сигналом. Для этого приходится осциллографировать оба напряжения и производить соответствующую обработку ос­ циллограмм с целью выделения огибающей полезного сигнала. Определение таким образом передаточной функции по оги­

§ 9] ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ 8 7

бающей требует большой затраты времени и практически не дает большей точности, чем обработка осциллограмм пере­ ходного процесса при единичном скачке, т. е. при включении и выключении сигнала.

Таким образом, значительно проще судить о динамических свойствах усилителя по форме переходного процесса при ступенчатом возмущении. Для подачи ступенчатого входного напряжения достаточно простого переключателя. Входное и

Рис. 31. Схема для осциллографирования переходного процесса в усилителе.

выходное напряжения целесообразно записывать с помощью шлейфового осциллографа. За выход целесообразно принять вход усилителя мощности, так как в этой точке уровень пульсаций значительно ниже, чем после усилителя мощности. Усилитель мощности сам по себе обычно безынерционен и не влияет на форму переходного процесса. Поскольку выход усилителя напряжения высокоомный, шлейф следует вклю­ чать с помощью специального балансного катодного повто­ рителя. Пример схемы измерений приведен на рис. 31.

Исследование переходного процесса в усилителе позво­ ляет судить о его динамических свойствах не только в ли­ нейной области, но и в нелинейной, что особенно важно для усилителя автокомпенсатора, так как его работа часто про­ текает при больших перегрузках входным сигналом.