Вимірювання вихідної потужності підсилювачів звукової частоти. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Підсилювачі потужності транзисторні

 Коментарі до статті

Візьмемо звичайний підсилювач НЧ з напругою живлення +12 Вольт, опором навантаження 4 Ом, приєднаємо до навантаження осцилографа, а до входу - генератор синусоїдального сигналу, (Мал. 1)

(Натисніть для збільшення)

включимо все і спостерігаємо на екрані осцилографа "веселі картинки" - синусоїду, поки вона не досягне видимих ​​спотворень (Рис. 2а). (Примітка Вченого кота: менше 3% спотворення простим оком не помітні. Що таке спотворення, поговоримо в іншій статті.)

Площу, яку займає синусоїда, можна обчислити (або виміряти) і замінити еквівалентною напругою постійного струму тієї ж площі (Рис. 2б).

Ця напруга називається Середньоквадратичною напругою - ВКВ (англомовна абревіатура - RMS), у просторіччі - "ефективним". Таким чином можна знайти еквівалентну напругу для будь-якої форми струму (Рис. 2в, г, д).

Для трикутного, прямокутного, синусоїдального, експоненціального струму є математичні вирази для еквівалентного перетворення. Для простоти розуміння рисунках зображено половини періодів симетричних сигналів. Поява комп'ютерної реєстрації дозволяє виконати чисельне інтегрування будь-якої функції без пошуку математичного вираження. Навіщо все це треба? Знайдений еквівалентний постійний струм вироблятиме ту ж теплову роботу, що і наш досліджуваний струм.

Будь-який змінний струм можна характеризувати такими видами напруги:

Амплітудне - сині стрілки (зрозуміло з назви та малюнків);

середнє - середньоарифметичне всіх миттєвих значень сигналу за період, що вимірюється (на малюнках не показано);

Середньоквадратичне - Червоні стрілки (розглянуто вище).

Для полегшення розуміння зазначених видів напруги можна намалювати їх на міліметрівці та самостійно підсумувати чисельні значення напруги (для синусоїдальної, прямокутної та трикутної напруги). Більшість вольтметрів змінної напруги мають схему випрямлення змінного струму, що відповідає середній напрузі - як найпростішу, а градуювання показує шкали - в ВКВ. При вимірі синусоїдальних струмів і напруг це не викликає жодних труднощів, а якщо струм або напруга відрізняються від синусоїди - доведеться вводити поправочні коефіцієнти.

Тепер згадаймо початку почав - Закон Ома: I=U/R, а також формули для обчислення потужності постійного струму - P=U*I=I2R=U2/R.

Для синусоїдального струму (і напруги) формула обчислення потужності за виміряним осцилографом амплітудної напруги виглядатиме так:

P = (0,707U)2/Rн = U2/4Rн

де 0,707- коефіцієнт перекладу амплітудної напруги U синусоїдального струму в еквівалентну напругу постійного струму.

Ми дійшли практичного способу вимірювання вихідної потужності підсилювача за допомогою вимірювання амплітуди сигналу на екрані осцилографа (Рис. 2б). Механічна потужність – це робота за 1 секунду. Електрична потужність не містить параметра часу у явному вигляді; мається на увазі (але не дотримується, причому саме при вимірюванні потужності підсилювачів низької частоти), що це теж 1 секунда. Наприклад, для меандра частотою 100 Гц за час 10 мс у будь-який момент ВКВ напруга дорівнює його амплітудному значенню (Рис. 2в)

А хто заважає поширити такий підхід і на синусоїдальний сигнал? Для частини синуса 100Гц за час 1мс (Рис. 2е) отримаємо практично прямокутник, для якого коефіцієнт переведення амплітудної напруги в ВКВ дорівнює 1, і відповідно миттєву потужність вдвічі більше, ніж за цілий напівперіод 10 мс.

Але це ще не все! Можна виміряти розмах напруги при переході від мінімального до максимального значення (Рис. 2ж) за дуже невеликий період часу та отримати потужність ще більше! Ось вони - десятки ватів від бумбоксу і сотні ватів від побутового підсилювача!

Зведемо отримані результати таблицю.

Ми розглянули вимірювання потужності на активному навантаженні (наприклад, на потужному дротяному резистори), що зазвичай застосовується при випробуванні підсилювачів. Уважний радіоаматор, вимірюючи опір динаміка цифровим омметром, виявить, що воно виявиться менше, ніж 4 ома, наприклад, 3,8 ом. "Ага, значить, я отримаю більше, ніж зазначено у таблиці!" - Вигукне він - і буде правий, але не зовсім. Справа в тому, що динамік має дві складові опору - активну, яку можна виміряти будь-яким омметром, та індуктивну - залежну від числа витків котушки динаміка та його магнітних властивостей (вимірювану вимірником RCL). Візьмемо для прикладу динамік 3ГД-32-75 з номінальним опором котушки по постійному струму R = 4 Ома; індуктивністю L=150 мікрогенрі. Повний опір Z динаміка складається з двох компонентів - активної Rx та індуктивної XL. Розрахуємо їх для двох частот:

частота		1000 Гц	10 кГц
Індуктивний опір розраховується за формулою		0,94 Ом	9,4 Ом
Повний опір - за формулою		4,11 Ом	10,21 Ом

Бачимо, що на 10 кГц опір реального навантаження виріс у 2,5 рази, а потужність, що віддається в це навантаження, відповідно зменшилася в ті ж 2,5 рази (Рис. 3 б). А тепер пригадаємо, що на вході підсилювача (і на виході) є конденсатор.

Припустимо Rвх = 100 кОм, ємність конденсатора Свх = 0,1 мкф. На частоті 1 кГц його опір буде 1,6 кОм; на частоті 100 Гц – 16 кОм; на частоті 10 Гц – 160 кОм, тобто. напруга, що надходить на вхід першого каскаду підсилювача, зменшиться в 0,38 рази, а пропорційно до цього - і вихідна потужність (Рис. 3в).

Аналогічний розрахунок для впливу вихідної ємності СВИХ = 1000 мкФ дає: 1 кГц - 0,16 Ом; 100 Гц – 1,6 Ом; 10 Гц – 16 Ом. В останньому випадку на навантаження 4 Ом буде надходити всього 0,2 вихідної напруги, і потужність, що віддається, знизиться до 1/25 від максимально можливої ​​(Рис. 3г). Тому не лінуйтеся розрахувати мінімально необхідні ємності вхідного та вихідного конденсаторів для отримання заданої частотної характеристики в області низьких частот.

Але це ще не все! Якщо наш гучномовець дво- чи трисмуговий-, поведінка повного опору гучномовця через вплив індуктивностей, конденсаторів і резисторів розділових фільтрів передбачити досить складно, простіше провести вимірювання (Рис. 3е). (Примітка премудрого кота. Так, загалом, це не надто і потрібно.)

Підіб'ємо підсумки

1.Вимірювання вихідної потужності найкраще проводити, спостерігаючи синусоїдальний не обмежений сигнал на екрані осцилографа, і перерахувати виміряне значення амплітудної напруги в ВКВ (для отримання синусоїдальної потужності), або залишити як є (для пікової потужності). Вимірювання напруги вольтметром змінного струму небажано, оскільки ми не побачимо спотворення сигналу при потужності, близькій до максимальної, і зазвичай не знаємо, за якою схемою зібраний і проградуйований вольтметр. Вимір амплітудної пікової потужності викликає сумнів - її можна отримати і чисто розрахунковим шляхом. Формула для прикидного розрахунку потужності синусоїдального сигналу виглядає так: Р = (Uп:3)2/Rн, де Uп – напруга живлення, Rн – опір навантаження на заданій частоті. Ревнювачі точності можуть відняти з Uп падіння напруги на вихідних транзисторах і врахувати просідання Uп при нестабілізованому живленні.

2.Тепер ми знаємо, як ставитись до потужності, заявленої на шильдиці "крутого" домашнього кінотеатру: "сумарна потужність всіх каналів становить 400 ват" при потужності, що споживається від мережі -100 ват. 3.Найбільш правильно говоритиме так: виміряна потужність підсилювача - Х ват при коефіцієнті гармонік Y% і частоті Z герц на навантаженні R Ом. (Для допитливих - старі ГОСТи мали на увазі коефіцієнт гармонік 1% за номінальної потужності та 10% - за максимальної). Про коефіцієнт гармонік (говоримо пізніше, зараз мені потрібне харчування у вигляді риби, а не електричного струму! - Примітка голодного кота).

4."Але це знову таки ще не все!" (Господар, можеш говорити без вживання рекламних слоганів? Примітка грамотного кота). Потужність, що розсіюється на кінцевих транзисторах підсилювача, величина непостійна (для найбільш поширених підсилювачів класу АВ), і досягає максимуму в діапазоні 0,25...0,5 вихідної потужності. Виходячи з цього, треба розраховувати необхідну площу радіаторів.

Публікація: radiokot.ru

Дивіться інші статті розділу Підсилювачі потужності транзисторні.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Застигання сипких речовин 30.04.2024

У світі науки існує досить загадок, і однією з них є дивна поведінка сипких матеріалів. Вони можуть поводитися як тверде тіло, але раптово перетворюватися на текучу рідину. Цей феномен став об'єктом уваги багатьох дослідників, і, можливо, нарешті ми наближаємося до розгадки цієї загадки. Уявіть собі пісок у пісочному годиннику. Зазвичай він тече вільно, але в деяких випадках його частинки починають застрягати, перетворюючись з рідкого стану на тверде. Цей перехід має важливе значення для багатьох областей, починаючи від виробництва ліків та закінчуючи будівництвом. Дослідники зі США спробували описати цей феномен і наблизитися до його розуміння. У ході дослідження вчені провели моделювання в лабораторії, використовуючи дані про пакети полістиролових кульок. Вони виявили, що вібрації усередині цих комплектів мають певні частоти, що означає, що через матеріал можуть поширюватись лише певні типи вібрацій. Отримані ...>>

Імплантований стимулятор мозку 30.04.2024

В останні роки наукові дослідження в галузі нейротехнологій зробили величезний прогрес, відкриваючи нові обрії для лікування різних психіатричних та неврологічних розладів. Одним із значних досягнень стало створення найменшого імплантованого стимулятора мозку, представленого лабораторією Університету Райса. Цей новаторський пристрій, який отримав назву Digitally Programmable Over-brain Therapeutic (DOT), обіцяє революціонізувати методи лікування, забезпечуючи більше автономії та доступності для пацієнтів. Імплантат, розроблений у співпраці з Motif Neurotech та клініцистами, запроваджує інноваційний підхід до стимуляції мозку. Він живиться через зовнішній передавач, використовуючи магнітоелектричну передачу енергії, що виключає необхідність дротів та великих батарей, типових для існуючих технологій. Це робить процедуру менш інвазивною та надає більше можливостей для покращення якості життя пацієнтів. Крім застосування у лікуванні резист ...>>

Сприйняття часу залежить від того, на що людина дивиться 29.04.2024

Дослідження у галузі психології часу продовжують дивувати нас своїми результатами. Нещодавні відкриття вчених з Університету Джорджа Мейсона (США) виявилися дуже примітними: вони виявили, що те, на що ми дивимося, може сильно впливати на наше відчуття часу. У ході експерименту 52 учасники проходили серію тестів, оцінюючи тривалість перегляду різних зображень. Результати були дивовижні: розмір і деталізація зображень значно впливали на сприйняття часу. Більші і менш захаращені сцени створювали ілюзію уповільнення часу, тоді як дрібні та більш завантажені зображення викликали відчуття його прискорення. Дослідники припускають, що візуальний безлад чи перевантаження деталями можуть утруднити наше сприйняття навколишнього світу, що у свою чергу може призвести до прискорення сприйняття часу. Таким чином було доведено, що наше сприйняття часу тісно пов'язане з тим, що ми дивимося. Більші і менш ...>>

Випадкова новина з Архіву Високовольтні МОП-транзистори для швидкодіючих комутаційних пристроїв 12.04.2016 Компанія Toshiba Electronics Europe (TEE), європейський підрозділ з виробництва електронних компонентів корпорації Toshiba Corporation, представила нову серію швидкодіючих високовольтних МОП-транзисторів для створення імпульсних регуляторів напруги. Чотири пристрої з номінальною напругою 800 і 900 В з каналом n-типу мають низький типовий опір у відкритому стані (RDS(ON)) аж до 1,9 Ом. Цільові області застосування нових пристроїв - зворотноходові перетворювачі для світлодіодних освітлювальних приладів, додаткові джерела живлення та інші схеми, які потребують комутації струмів нижче 5 А. Нові МОП-транзистори, що працюють у режимі збагачення, випускаються із застосуванням планарного технологічного процесу виробництва напівпровідників компанії Toshiba восьмого покоління Pi-MOS-8, який поєднує високий рівень інтеграції та оптимізовану структуру осередків. Ця технологія забезпечує зниження заряду та ємності затвора без втрати переваг низького значення RDS(ON), зазначили в компанії. За задумом Toshiba, ці МОП-транзистори доповнять слаботочними пристроями серію приладів DTMOS IV з номінальною напругою 800 В і технологією DTMOS4 Super Junction. Транзистори TK3A90E на 2,5 А та TK5A90E на 4,5 А мають номінальне значення VDSS 900 В та типові номінальні значення RDS(ON) 3,7 та 2,5 Ом відповідно. Транзистори TK4A80E на 4,0 А та TK5A80E на 5,0 А мають номінальне значення VDSS 800 В та типові номінальні значення RDS(ON) 2,8 та 1,9 Ом відповідно. Нові МОП-транзистори Toshiba мають наднизкий максимальний струм витоку, що становить всього 10 мкА (VDS = 60 В), і діапазон порогової напруги затвора від 2,5 до 4,0 В (при VDS = 10 В і струмі стоку 0,4 мА) . Всі пристрої поставляються в корпусах TO-220SIS стандартного форм-фактору.

Інші цікаві новини:

▪ Автономний рентген-апарат зі штучним інтелектом

▪ Легке залізо флеш-бейніт

▪ Робот-аптекар

▪ Дорожній шум прискорює старіння птахів

▪ Розумні цифрові відеомагнітофони

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Регулятори потужності, термометри, термостабілізатори. Добірка статей

▪ стаття Хтось втрачає, хтось знаходить. Крилатий вислів

▪ стаття Як пов'язані між собою шахи, рис та розорення? Детальна відповідь

▪ стаття Канадська вісімка. Поради туристу

▪ стаття CB зв'язок у горах. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Норми приймально-здавальних випробувань. Загальні положення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024