Kā izmērīt pastiprinātāja izejas pretestību. Augsta lineāra umzc ar augstu izejas pretestību

Ieejas un izejas pretestība ir ļoti svarīga elektronikā.

Labi, sāksim no tālienes... Kā zināms, visas elektroniskās ierīces sastāv no blokiem. Tos bieži sauc arī par kaskādēm, moduļiem, mezgliem utt. Mūsu rakstā mēs izmantosim jēdzienu “bloks”. Piemēram, barošanas avots, kas samontēts saskaņā ar šo shēmu:

sastāv no diviem blokiem. Es tos atzīmēju sarkanos un zaļos taisnstūros.

Sarkanajā blokā mēs iegūstam pastāvīgu spriegumu, un zaļajā blokā mēs to stabilizējam. Tas ir, blokshēma būs šāda:

Blokshēma ir nosacīts dalījums. Šajā piemērā mēs pat varētu ņemt transformatoru kā atsevišķu vienību, kas samazina maiņstrāvas spriegumu no viena nomināla uz citu. Tā kā mums ir ērtāk, mēs sadalām savu elektronisko nieciņu blokos. Metode “no vienkāršas uz sarežģītu” pilnībā darbojas mūsu pasaulē. Zemākajā līmenī ir radio elementi, augstākajā ir gatava ierīce, piemēram, televizors.

Labi, mēs apjucis. Kā jūs saprotat, jebkura ierīce sastāv no blokiem, kas veic noteiktu funkciju.

- Jā! Tātad, kas notiek? Vai es varu vienkārši stulbi ņemt gatavus blokus un izgudrot jebkuru elektronisku ierīci, kas man ienāk prātā?

Jā! Tieši uz to tagad ir vērsta mūsdienu elektronika;-) Mikrokontrolleri un dizaineri, piemēram, Arduino, piešķir vēl lielāku elastību jauno izgudrotāju radošajiem centieniem.

Uz papīra viss izklausās lieliski, taču vienmēr ir kļūmes, kas ir jāizpēta pirms elektronisko ierīču projektēšanas. Dažus no šiem oļiem sauc ieejas un izejas pretestība .

Es domāju, ka visi atceras, kas ir pretestība un kas. Lai gan rezistoram ir pretestība, tā ir aktīvā pretestība. Induktoram un kondensatoram jau būs t.s pretestība. Bet kas ir ? Tas jau ir kaut kas jauns. Ja klausāties šīs frāzes, tad ieejas pretestība ir kāda ieejas pretestība, un izejas pretestība ir kādas izejas pretestība. Nu jā, viss ir gandrīz tā. Un kur mēs tos varam atrast diagrammā? ieejas un izejas pretestības ? Bet viņi “slēpjas” pašos radioelektronisko ierīču blokos.

Ievades pretestība

Tātad, mums ir kāds bloks. Kā jau visā pasaulē pieņemts, pa kreisi ir bloka ievade, pa labi – izeja.

Kā gaidīts, šis bloks tiek izmantots kaut kādā radioelektroniskā ierīcē un veic kādu funkciju. Tas nozīmē, ka tā ieejai tiks piegādāts zināms ieejas spriegums U iekšā no citas ierīces vai strāvas avota, un tā izejā parādīsies spriegums Tu ārā(vai neparādīsies, ja bloks ir ierobežots).

Bet tā kā ieejai mēs pieliekam spriegumu (ieejas spriegums U iekšā), tāpēc šis bloks patērēs zināmu strāvu Es iekšā.

Tagad pats interesantākais... No kā tas atkarīgs? es ievadu? No kā vispār ir atkarīgs strāvas stiprums ķēdē? Atcerēsimies Ohma likumu ķēdes sadaļai:

Tas nozīmē, ka mūsu strāvas stiprums ir atkarīgs no sprieguma un pretestības. Pieņemsim, ka mūsu spriegums nemainās, tāpēc strāvas stiprums ķēdē būs atkarīgs no... PRETESTĪBAS. Bet kur mēs to varam atrast? Un tas slēpjas pašā kaskādē un tiek saukts ieejas pretestība .

Tas ir, izjaucot šādu bloku, mēs varam atrast šo rezistoru tā iekšpusē? Protams, nē). Tā ir sava veida radioelementu pretestība, kas savienota atbilstoši šī bloka shēmai. Teiksim tā, totāla pretestība.

Kā izmērīt ieejas pretestību

Kā zināms, katrs bloks tiek apgādāts ar kaut kādu signālu no iepriekšējā bloka, vai arī to var darbināt pat no tīkla vai akumulatora. Ko mēs varam darīt?

1) Izmēriet spriegumu Uin, kas tiek piegādāts šim blokam

2) Izmēriet strāvu Iin, ko mūsu vienība patērē

3) Izmantojot Oma likumu, atrodiet ieejas pretestību Rin.

Ja jūsu ieejas pretestība ir ļoti augsta, izmantojiet šo shēmu, lai to izmērītu pēc iespējas precīzāk.

Jūs un es zinām, ka, ja mūsu ieejas pretestība ir liela, tad ieejas strāva ķēdē būs ļoti maza (no Oma likuma).

Sprieguma kritums visā rezistorā R apzīmēsim to kā U R

No tā visa mēs iegūstam...

Veicot šos mērījumus, ņemiet vērā, ka spriegumam pie ģeneratora izejas nevajadzētu mainīties!

Tātad, aprēķināsim, kāda veida rezistors mums ir jāizvēlas, lai pēc iespējas precīzāk izmērītu šo ieejas pretestību. Pieņemsim, ka mums ir ieejas pretestība Rin =1 MegaOhm, un paņēma rezistoru R = 1 kiloohs. Ļaujiet ģeneratoram ražot pastāvīgu spriegumu U = 10 volti. Rezultātā mēs iegūstam ķēdi ar divām pretestībām. Sprieguma dalītāja noteikums nosaka: sprieguma kritumu summa visās ķēdes pretestībās ir vienāda ar ģeneratora emf.

Rezultāts ir ķēde:

Mēs aprēķinām strāvu ķēdē ampēros

Izrādās, ka sprieguma kritums pāri pretestībai R voltos tas būs:

Aptuveni runājot, 0,01 volts. Maz ticams, ka jūs varēsiet precīzi izmērīt tik mazu spriegumu savā ķīniešu valodā.

Kāds ir secinājums no tā? Lai precīzāk izmērītu lielu ieejas pretestību, ir jāņem papildus pretestība arī ar ļoti lielu vērtību.Šajā gadījumā darbojas šunta noteikums: pie lielākas pretestības krītas lielāks spriegums, un otrādi, pie mazākas pretestības samazinās mazāks spriegums.

Ieejas pretestības mērīšana praksē

Nu lūk, stāvvieta beigusies ;-). Tagad mēģināsim praksē izmērīt ierīces ieejas pretestību. Mans skatiens uzreiz nokrita uz tranzistora mērītāju. Tātad, mēs iestatām šī tranzistora skaitītāja darba spriegumu uz barošanas avotu, tas ir, 9 volti, un, kad tas ir ieslēgts, mēs izmērām strāvas patēriņu. Kā izmērīt strāvu ķēdē, lasiet šajā rakstā. Saskaņā ar diagrammu tas viss izskatīsies šādi:

Bet patiesībā tas ir šādi:

Tātad, mēs saņēmām 22,5 miliamperus.

Tagad, zinot patērētās strāvas vērtību, jūs varat atrast ieejas pretestību, izmantojot šo formulu:

Mēs iegūstam:

Izejas pretestība

Spilgts izejas pretestības piemērs ir Oma likums pilnīgai ķēdei, kurā ir tā sauktā “iekšējā pretestība”. Tiem, kam ir pārāk slinks lasīt par šo likumu, īsumā apskatīsim to šeit.

Kas mums bija? Mums bija automašīnas akumulators, ko izmantojām halogēna spuldzes iedegšanai. Pirms spuldzes pievienošanas mēs izmērījām spriegumu akumulatora spailēs:

Un, tiklīdz mēs pievienojām spuldzi, akumulatora spriegums kļuva mazāks.

Sprieguma starpība, tas ir, 0,3 volti (12,09-11,79) samazinājās pie tā sauktās iekšējās pretestības r;-) Tā tas ir IZEJAS PRETESTĪBA. To sauc arī avota pretestība vai līdzvērtīga pretestība .

Visām baterijām ir šī iekšējā pretestība r, un tas “pieķeras” virknē ar EML avotu ( E).

Bet vai izejas pretestība ir tikai uzlādējamām baterijām un dažādām baterijām? Ne tikai. Visiem barošanas avotiem ir izejas pretestība. Tas varētu būt barošanas avots, frekvences ģenerators vai jebkurš pastiprinātājs.

Tevenina teorēma (īsi sakot, viņš bija tik gudrs puisis) teica, ka jebkuru ķēdi, kurai ir divi termināli un kurā ir daudz dažādu EML avotu un dažādu vērtību rezistori, var muļķīgi nogādāt EML avotā ar kādu sprieguma vērtību ( E ekvivalents) un ar kaut kādu iekšējo pretestību ( R ekvivalents).

E ekv– līdzvērtīgs EML avots

R ekv- līdzvērtīga pretestība

Tas nozīmē, ka, ja kāds sprieguma avots darbina slodzi, tas nozīmē, ka sprieguma avotam ir EMF un līdzvērtīga pretestība, kas pazīstama arī kā .

Gaidīšanas režīmā (tas ir, ja izejas spailēm nav pievienota slodze), izmantojot multimetru, mēs varam izmērīt EMF ( E ). EML mērīšana šķiet skaidra, taču šeit ir norādīts, kā to izmērīt R ārā?

Principā ir iespējams izveidot īssavienojumu. Tas ir, īssavienojiet izejas spailes ar biezu vara vadu, caur kuru plūst īssavienojuma strāva Es īsu.

Rezultātā mēs iegūstam slēgtu ķēdi ar vienu rezistoru. No Oma likuma mēs to atrodam

Bet ir neliela aizķeršanās. Teorētiski formula ir pareiza. Bet praksē es neieteiktu izmantot šo metodi. Šajā gadījumā strāva sasniedz ārprātīgu vērtību, un kopumā visa ķēde darbojas neatbilstoši.

Izejas pretestības mērīšana praksē

Ir vēl viens, drošāks veids. Es neatkārtošos, es vienkārši nokopēšu Ohma likumu no raksta pilnīgai shēmai, kurā mēs atradām akumulatora iekšējo pretestību. Šajā rakstā mēs akumulatoram pievienojām halogēna spuldzi, kas bija slodze R. Tā rezultātā caur ķēdi plūda elektriskā strāva. Spriegums kritās pāri spuldzei un iekšējai pretestībai, kuras summa bija vienāda ar EMF.

Tātad, vispirms mēs izmērām akumulatora spriegumu bez spuldzes.

Tā kā šajā gadījumā ķēde ir atvērta (nav ārējās slodzes), tāpēc strāvas stiprums ķēdē es vienāds ar nulli. Tas nozīmē, ka sprieguma kritums iekšējā rezistorā U r arī būs vienāda ar nulli. Rezultātā mums paliek tikai EMF avots, no kura mēs izmērām spriegumu. Mūsu gadījumā E = 12,09 volti.

Tiklīdz mēs pievienojām slodzi, spriegums nekavējoties samazinājās pāri iekšējam rezistoram un slodzei, šajā gadījumā spuldzei:

Tagad zem slodzes (uz halogēna) mūsu spriegums ir samazinājies U R = 11,79 Volti, tāpēc sprieguma kritums pāri iekšējam rezistoram bija U r =E-U R =12,09-11,79=0,3 Volta. Strāvas stiprums ķēdē ir vienāds ar I=4,35 Ampere. Kā jau teicu, mūsu EMF ir vienāds ar E=12,09 Volt. Tāpēc no Oma likuma pilnai ķēdei mēs aprēķinām, ar kādu būs mūsu iekšējā pretestība r:

Secinājums

Pakāpju (vienību) ieejas un izejas pretestībai elektronikā ir ļoti liela nozīme. Mēs par to pārliecināsimies, kad sāksim apsvērt radioelektroniskās shēmas. Viņi arī cenšas izgatavot visus augstas kvalitātes voltmetrus un osciloskopus ar ļoti augstu ieejas pretestību, lai tas mazāk ietekmētu izmērīto signālu un nesamazinātu tā amplitūdu.

Ar izejas pretestību viss ir daudz interesantāk. Kad mēs savienojam zemas pretestības slodzi, jo lielāka ir iekšējā pretestība, jo vairāk spriegums samazinās pāri iekšējai pretestībai. Tas ir, slodzei tiks piegādāts mazāks spriegums, jo starpība tiks nogulsnēta uz iekšējā rezistora. Tāpēc augstas kvalitātes barošanas blokus, piemēram, barošanas bloku vai frekvences ģeneratoru, cenšas izgatavot ar pēc iespējas mazāku izejas pretestību, lai, pieslēdzot zemas pretestības slodzi, izejas spriegums “nenokristu”. Pat ja tas ievērojami nokrīt, mēs to varam manuāli labot, regulējot izejas spriegumu, kas ir pieejams katrā parastajā barošanas avotā. Daži avoti to dara automātiski.

Svarīgākie pastiprinātāja tehniskie rādītāji ir:

pastiprinājuma koeficienti (spriegums, strāva un jauda), ieejas un izejas pretestība, izejas jauda, ​​efektivitāte, nominālais ieejas spriegums (jutība), pastiprināto frekvenču diapazons, amplitūdu dinamiskais diapazons un paštraucējumu līmenis, kā arī nelineāros, pastiprinātā signāla frekvences un fāzes kropļojumus.

Ieguves faktori. Sprieguma pieaugums vai vienkārši pieaugums UZ , ir lielums, kas parāda, cik reižu signāla spriegums pastiprinātāja izejā ir lielāks nekā tā ieejā:

UZ = .

Iegūstiet vērtību UZ dažādiem sprieguma pastiprinātājiem tas var būt desmitos un simtos. Bet dažos gadījumos ar to nepietiek, lai iegūtu nepieciešamo amplitūdas signālu pastiprinātāja izejā. Pēc tam viņi izmanto vairāku pastiprināšanas posmu secīgu savienojumu:

K = K 1∙ UZ 2 ∙K n.

Pastiprinājums ir bezizmēra lielums. Ņemot vērā, ka mūsdienu pastiprināšanas shēmās bezdimensiju mērvienībās izteiktais koeficients izrādās diezgan apgrūtinošs skaitlis, elektronikā ir kļuvusi plaši izplatīta metode pastiprināšanas īpašību izteikšanai logaritmiskajās vienībās - decibeli (dB). Pastiprinājums, kas izteikts decibelos, ir vienāds ar

UZ = 20lg = 20lgUZ

Apgrieztā pāreja no decibeliem uz bezdimensiju lielumu tiek veikta, izmantojot izteiksmi

K =
.

Ja mēs pieņemam UZ = 1, tad

K =
= 10= 1,12.

Tāpēc pastiprinājums ir vienāds ar vienu decibelu, ja pastiprinātāja izejas spriegums ir 1,12 reizes (12%) lielāks par ieejas spriegumu. Daudzpakāpju pastiprinātāja pastiprinājums, kas izteikts decibelos, ir atsevišķu pastiprināšanas pakāpju pastiprinājumu summa, kas izteikta tajās pašās vienībās:

20lgUZ = 20lgUZ 1 + 20lgUZ 2 + …+20lgUZ n

Papildus sprieguma paaugstinājumam tiek izmantots strāvas un jaudas pieaugums, ko var izteikt arī decibelos. Piemēram, ja signāla jauda pie pastiprinātāja ieejas bija R vkh, un pēc tam palielināts līdz R jaudu, tad jaudas pieaugumu decibelos var atrast, izmantojot formulu

.

Jāatceras, ka, lai pārietu uz decibeliem, jaudas attiecības logaritmam tiek noteikts reizinātājs 10, bet sprieguma vai strāvas attiecības logaritmam - reizinātājs 20. Tas izskaidrojams ar to, ka jauda ir proporcionāls sprieguma kvadrātam vai strāvas kvadrātam

.

Ieejas un izejas pretestība

Pastiprinātāju var uzskatīt par aktīvu četru terminālu tīklu, kura ieejas spailēm ir pievienots pastiprinātā signāla avots, bet izejas spailēm ir pievienota slodzes pretestība. Attēlā parādīta viena no iespējamām pastiprinātāja stadijas ekvivalentajām shēmām. Ieejas signāla avots tiek parādīts kā sprieguma ģenerators ar emf. E ieeja ar iekšējo pretestību R d) Izejas pusē pastiprinātājs ir attēlots sprieguma ģeneratora formā ar emf. E izeja un iekšējā pretestība R Izeja Pastiprinātājs vienlaikus ir signāla avota slodze un signāla avots ārējai slodzei R n, un pastiprinātāja slodze var būt ne tikai gala ierīce (patērētājs), bet arī nākamā pastiprinātāja pakāpes ieeja.

Pastiprinātāja ieejas pretestība jebkurā gadījumā ir pretestība starp pastiprinātāja ieejas spailēm. Tas ir vienāds

Izejas pretestība R izeja tiek noteikta starp pastiprinātāja izejas spailēm ar izslēgtu slodzes pretestību R n.

Atkarībā no avota iekšējās pretestības attiecības R g un pastiprinātāja ieejas pretestība R Ieejas signāla avots var darboties šādā režīmā:

dīkstāves kustība (R ievade >> R G), īssavienojums (R ievade<< R G), koordināciju(R in ≈ R G).

Izejas ķēdei ir iespējami līdzīgi darbības režīmi:

(R n >> R out) – tukšgaita; ( R n<< R out) – īssavienojums; ( R n >> R out) – koordinācija.

Saskaņā ar to gan ieejas, gan izejas ķēdēm tiek izdalīti sprieguma, strāvas un jaudas pastiprināšanas režīmi.

Pirms skaļruņu, skaļruņu vai austiņu pārbaudes pārliecinieties, vai jūsu pastiprinātājam (vai nu stacionāram, vai iebūvētam aktīvajos skaļruņos, vai datora skaņas kartei) ir pietiekami labi tehniskie parametri (parametri). Tie. cik tiešs un plašs tas ir frekvences reakcija, vai viņš var izdalīt visu frekvences ar tādu pašu līmeni, bez zemas frekvences apgāšanās (kas bieži vien ir problēma ar zemas kvalitātes pastiprinātājiem).

Tajā pašā laikā jūs varat noteikt, vai tas attīsta ražotāja deklarēto maksimālā jauda(Pmax) un kas izejas pretestība(Rout) ir.

Amplitūdas-frekvences reakcijas pārbaudes metodika

Lai izmērītu amplitūdas-frekvences reakciju ( frekvences reakcija) vienā no kanāliem (pa kreisi vai pa labi), skaļruņa vietā pievienojiet pastiprinātāju ar vadītājiem ar pretestību 5-10 omi. Paralēli rezistoram pievienojiet maiņstrāvas voltmetru (digitālais šajā gadījumā ir ērtāks nekā rādītājs) un nosūtot signālu no datora audio frekvenču ģenerators(22Kb.) pie 1000 hercu frekvences ar skaļuma regulatoru iestatiet izejas spriegumu, piemēram, 1 voltu (1000 milivolti), pēc tam, nemainot signāla līmeni, samaziniet ģeneratora frekvenci (1000 diapazonā -100 herci ar pogu "-100", diapazonā no 100-20 herci poga "-10") sākot no 1000Hz. un līdz 20Hz. ieskaitot (šajā gadījumā pastiprinātāja toņu vadības ierīcēm jābūt vidējā stāvoklī vai izslēgtām, t.i., tā frekvences reakcijai jābūt taisnai (horizontālai).

Pastiprinātāja izejas spriegums NEDRĪKST mainīties vairāk par ±2 decibeliem (vai 1,25 reizes), bet mazāks ir labāks (mūsu gadījumā tam vajadzētu būt starp 0,8-1,25 voltiem vai 800-1250 milivoltiem). Ideāls variants ir tas, ka visas frekvences tiek izvadītas vienā līmenī.

Nu, ja sprieguma kritums zemās frekvencēs ir 2 vai vairāk reizes, kas atbilst 6 decibeliem vai vairāk (tas ir, spriegums samazinās līdz 0,5 voltiem vai mazāk), tad jūsu skaļruņi nekad nespēs skanēt visā savā krāšņumā. Turklāt, ja pastiprinātāja reakcija ir nelineāra, jūs nevarēsit precīzi noteikt skaļruņu rezonanses frekvenci. Šādas nelineāras frekvences reakcijas piemērs ir parādīts attēlā pa kreisi (skat. zilo līkni).

Tādā pašā veidā tiek pārbaudīts arī pastiprinātāja otrais kanāls. Ja signāls ievērojami pazeminās zemās frekvencēs, ieteicams nomainīt pastiprinātāju uz labāku.

Pastiprinātāja izejas pretestības mērīšana

Slāpēšanas koeficients un intermodulācijas kropļojumi ir atkarīgi no izejas pretestības, kā arī tiešā veidā ietekmē sistēmas kopējo kvalitātes faktoru. Jaudas pastiprinātāja izejas pretestībai jābūt 1/10-1/1000 robežās no slodzes pretestības, un mūsdienu pastiprinātājiem tā ir aptuveni 0,01-0,1 omi.

Lai to izmērītu kā pastiprinātāja slodzi, pievienojiet vadus ar atbilstošās jaudas pretestību 4 vai 8 omi. Pievienojiet maiņstrāvas voltmetru paralēli pastiprinātāja izejai (digitālais šajā gadījumā ir ērtāks nekā rādītājs) un pēc signāla nosūtīšanas no datora audio frekvenču ģenerators(22Kb.) ar frekvenci 1000 Hz, izmantojiet skaļuma regulatoru, lai iestatītu izejas spriegumu diapazonā no 1 līdz 5 voltiem.

Vispirms jums jāizmēra pastiprinātāja izejas spriegums tukšgaitā (bez slodzes). Pēc tam dariet to pašu, ielādējot to rezistorā. Visi lielumi, ieskaitot Rload, ir jāmēra pēc iespējas precīzāk. Izejas pretestību aprēķina pēc formulas
Rout=[(Uхх/Uload)-1]×Rload vai
Rout=[(Uхх-Uload)/Uload]×Rload. piemērs: [(5–4,9)/4,9] × 8=0,163 omi.

Tādā veidā jūs varat noteikt izejas pretestību otrajā kanālā un jebkurā frekvencē.

Maksimālās jaudas mērīšana

Daži lietotāji vēlas uzzināt, cik daudz jaudas viņu pastiprinātāji faktiski piegādā slodzei, neuzticoties ražotāju deklarētajām īpašībām. To var izdarīt, bet jums būs nepieciešams:

1. jaudīgs slodzes rezistors
2. audio frekvenču ģenerators
3. Maiņstrāvas voltmetrs
4. osciloskops.

Visgrūtākais ir pašam iegādāties vai izgatavot jaudīgu slodzes rezistoru un atrast osciloskopu. Kā pēdējo līdzekli kā osciloskopu varat izmantot datoru vai klēpjdatoru ar programmu “Virtual Oscilloscope” no (tilpums 0,3 MB). Detalizēts tā darbības apraksts un adaptera shēma (sprieguma dalītājs datora skaņas kartes ieejas saskaņošanai ar pārbaudāmā sprieguma avotu) ir pieejams programmas palīdzībā. Rezistoru var izgatavot no senlaicīgas dzelzs, elektriskās plīts vai ventilatora sildītāja spirāles.

Vienā no kanāliem (kreisajā vai labajā pusē), nevis skaļruni kā pastiprinātāja slodzi, pievienojiet vadus ar pretestību, kas atbilst jūsu pastiprinātāja aprēķinātajai slodzes pretestībai. Tas ir norādīts aprīkojuma instrukcijās un parasti ir 8 vai 4 omi. Rezistora jaudai jābūt pietiekamai, lai darbības laikā tas neizdegtu, t.i. ne mazāka par paredzēto pastiprinātāja izejas jaudu (ja norādīts, ka pastiprinātājs ir 100 vati kanālā, rezistora jaudai jābūt 100 vati vai lielākai).

Paralēli rezistoram pievienojiet maiņstrāvas voltmetru (vēlams skalas mērītāju, tas parāda efektīvā sprieguma vērtību), kā arī osciloskopu un, nosūtot signālu no datora audio frekvenču ģenerators(22Kb.) ar frekvenci 1000 Hz, izmantojiet skaļuma regulatoru, lai iestatītu izejas spriegumu, piemēram, 1 voltu (1000 milivoltu). Vērojiet signāla formu osciloskopā, pēc tam, nemainot frekvenci, palieliniet signāla amplitūdu.

Sinusoidālais vilnis palielināsies par augstumā, neizkropļojot formu, bet kādā brīdī tas sasprauksies, it kā balstīsies pret “griestiem un grīdu”, tā vietā, lai būtu noapaļota, tā augšējā un/vai apakšējā daļa kļūs horizontāla, kā tas ir figūra labajā pusē, t.i. Signāla amplitūda sāks ierobežoties. Samaziniet amplitūdu, lai signāls būtu uz apgriešanas robežas (joprojām saglabājot noapaļotu formu). Spriegums, kas šajā brīdī parādīts voltmetrā, ir vienāds ar Umax. Izmantojot formulu P=U²/R, aprēķiniet pastiprinātāja maksimālo jaudu.

Piemēram, Umax=21v. R=4om. Pmax = 21²/4 = 110 vati. Ja R = 8 omi, tad Pmax = 55 vati.

Tādā pašā veidā jūs varat pārbaudīt maksimālo izejas jaudu pie pastiprinātāja frekvences reakcijas zemākas frekvences (20 Hz) vai skaļruņiem noteiktā frekvenču diapazona zemākajā frekvencē, piemēram, 40, 45 vai 50 Hz. Ideālā gadījumā sinusoīda amplitūdas ierobežojumam vajadzētu notikt stingri simetriski abos signāla pusviļņos.

Līdzīgi izmēriet jaudu pastiprinātāja otrajā kanālā.

Patīk

EJ ĀRĀ uz satura rādītāju

Autortiesības © Poluboyartsev A.V.

Parasti pretestības saskaņošanas jautājumam tiek pievērsta nepietiekama uzmanība. Šīs sadaļas mērķis ir ieskicēt impedances saskaņošanas principus un praksi.

Ievades pretestība Jebkurai elektriskai ierīcei, kuras darbībai nepieciešams signāls, ir ieejas pretestība. Tāpat kā jebkura cita pretestība (īpaši pretestība līdzstrāvas ķēdēs), ierīces ieejas pretestība ir strāvas mērs, kas plūst caur ievades ķēdi, kad ieejai tiek pielikts noteikts spriegums.

Piemēram, 12 voltu spuldzes, kas patērē 0,5 A, ieejas pretestība ir 12/0,5 = 24 omi. Lampa ir vienkāršs pretestības piemērs, jo mēs zinām, ka tajā nav nekas cits kā kvēldiegs. No šī viedokļa ķēdes, piemēram, bipolārā tranzistora pastiprinātāja, ieejas pretestība var šķist nedaudz sarežģītāka. No pirmā acu uzmetiena kondensatoru, rezistoru un pusvadītāju p-n savienojumu klātbūtne ķēdē apgrūtina ieejas pretestības noteikšanu. Taču jebkuru ieejas ķēdi, lai cik sarežģīta tā būtu, var attēlot kā vienkāršu pretestību, kā tas ir izdarīts 2.18. attēlā. Ja UВХ ir mainīgā ieejas signāla spriegums, un IВХ ir maiņstrāva, kas plūst caur ievades ķēdi, tad ieejas pretestība ir vienāda ar ZВХ = UВХ/ IВХ [Om].

Lielākajai daļai ķēžu ieejas pretestība ir rezistīva (omiska) plašā frekvenču diapazonā, kurā fāzes nobīde starp ieejas spriegumu un ieejas strāvu ir niecīga. Šajā gadījumā ievades ķēde izskatās tā, kā parādīts attēlā. 2.19, Oma likums ir spēkā, un nav nepieciešama komplekso skaitļu algebra un vektoru diagrammas, ko piemēro ķēdēm ar reaktīviem elementiem.

2.18.att. Shēma ar ieejas spaiļu pāri, kas ilustrē ieejas pretestības ZBX koncepciju

Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka ieejas pretestības omiskais raksturs ne vienmēr nozīmē, ka to var izmērīt līdzstrāvā; Ievades signāla ceļā var būt reaktīvi komponenti (piemēram, savienojuma kondensators), kas nav svarīgi maiņstrāvas signālam vidējās frekvencēs, bet neļauj veikt mērījumus līdzstrāvas ievades mērķī. Pamatojoties uz iepriekš minēto, turpmākos apsvērumos pieņemsim, ka pretestība pēc būtības ir tikai omiska un Z = R.

Ieejas pretestības mērīšana. Ieejas spriegumu var viegli izmērīt, izmantojot osciloskopu vai maiņstrāvas voltmetru. Tomēr nav iespējams tik vienkārši izmērīt maiņstrāvu, it īpaši, ja ieejas pretestība ir augsta. Vispiemērotākais ieejas pretestības mērīšanas veids ir parādīts 2.19. attēlā.

2.19.att. Ieejas pretestības mērīšana

Starp ģeneratoru un pētāmās ķēdes ieeju ir savienots rezistors ar zināmu pretestību R. Pēc tam, izmantojot osciloskopu vai maiņstrāvas voltmetru ar augstas pretestības ieeju, abās rezistora R pusēs mēra spriegumus U1 un U2. Ja IВХ ir maiņstrāva, tad saskaņā ar Oma likumu spriegums krītas. pāri rezistoram, kas vienāds ar U1 - U2 = RIВХ. Tādējādi I ВХ = (U1 - U2)/R, R ВХ = U2 / R. Tāpēc Ja pētāmā ķēde ir pastiprinātājs, tad U1 un U2 bieži vien visērtāk ir noteikt, veicot mērījumus pie pastiprinātāja izejas: U1 mēra, kad ģenerators ir tieši pieslēgts pie ieejas, un U2 mēra, kad tas ir pievienots. sērija ar rezistora R ieeju. Tā kā izteiksme RВХ satur tikai attiecību U1/U2, pastiprinājumam nav nekādas nozīmes. Tiek pieņemts, ka, veicot šos mērījumus, spriegums pie ģeneratora izejas paliek nemainīgs. Šeit ir ļoti vienkāršs piemērs: ja, savienojot virknē rezistoru ar pretestību 10 kOhm ar ieeju, spriegums pastiprinātāja izejā samazinās uz pusi, tad U1 / U2 = 2 un RВХ = 10 kOhm.

Izejas pretestība. Piemērs, kas sniedz priekšstatu par izejas pretestību, ir šāds: automašīnas priekšējie lukturi nedaudz aptumšojas, kad darbojas starteris. Lielā startera vilktā strāva izraisa sprieguma kritumu akumulatora iekšienē, kā rezultātā samazinās spriegums tā spailēs un priekšējie lukturi kļūst mazāk spoži. Šis sprieguma kritums notiek pāri akumulatora izejas pretestībai, kas, iespējams, labāk pazīstama kā iekšējā vai avota pretestība.

Paplašināsim šo ideju, iekļaujot visas izejas ķēdes, ieskaitot līdzstrāvas un maiņstrāvas ķēdes, kurām vienmēr ir noteikta izejas pretestība, kas savienota ar sprieguma avotu. Šāda vienkārša apraksta piemērojamību pat vissarežģītākajām shēmām apstiprina noteikums, ka jebkuru ķēdi ar pretestībām un avotiem, kam ir divi izejas termināli, var aizstāt ar vienu pretestību un vienu virknē savienotu avotu. Šeit vārds "avots" ir jāsaprot kā ideāls komponents, kas rada spriegumu un turpina uzturēt šo spriegumu nemainīgu pat tad, ja no tā tiek ņemta strāva. Izejas ķēdes apraksts ir parādīts attēlā. 2.20, kur ROUT ir izejas pretestība, un U ir atvērtās ķēdes izejas spriegums, tas ir, spriegums pie atvērtas ķēdes izejas.

2.20.att. Izejas ķēdes ekvivalenta ķēde

Apspriežot jautājumu par ieejas un izejas pretestību, ir lietderīgi pievērst uzmanību jēdzienam, kas parādās pirmo reizi: ekvivalentā ķēde. Visas diagrammas attēlā. 2.18, 2.19 un 2.20 ir līdzvērtīgas shēmas. Tie ne vienmēr atspoguļo attiecīgo ierīču faktiskās sastāvdaļas un savienojumus; Šīs diagrammas ir ērts attēlojums, kas noder, lai saprastu, kā ierīce darbojas.

Rīsi. 2.20 parāda, ka gadījumā, ja izejas spailēm ir pievienots citas ierīces rezistors vai ieejas spailes, daļa avota sprieguma U nokrīt pāri avota iekšējai pretestībai.

Izejas pretestības mērīšana. Vienkārša metode izejas pretestības mērīšanai izriet no diagrammas 2.20. attēlā. Ja izejas spailēm ir īssavienojums, nomainiet strāvas īssavienojuma strāvu ISC un ņemiet vērā, ka tā sakrīt ar strāvu, kas plūst caur pretestību ROUT sprieguma U pielikšanas rezultātā, tad iegūstam: ROUT = U/ISC . Spriegums U, ko ķēdē piegādā avots, tiek mērīts pie izejas spailēm “bezslodzes” režīmā, tas ir, ar nenozīmīgu izejas strāvu. Tādējādi izejas pretestību var viegli iegūt kā atvērtās ķēdes sprieguma attiecību pret īssavienojuma strāvu.

Ņemot vērā šo pamatmetodi izejas pretestības noteikšanai, jāsaka, ka vairumā gadījumu izejas īssavienojuma strāvas mērīšanai ir raksturīgi šķēršļi. Parasti īssavienojuma laikā tiek pārkāpti ķēdes darbības apstākļi un nevar iegūt ticamus rezultātus; dažos gadījumos dažas sastāvdaļas var neizdoties, nespējot izturēt neparasti lielu slodzi. Vienkārša īssavienojuma metodes nepiemērojamības ilustrācija: mēģiniet izmērīt maiņstrāvas tīkla izejas pretestību! Neskatoties uz šiem trūkumiem no praktiskā viedokļa, šīs metodes izmantošana ir pamatota, lai teorētiski secinātu ķēdes izejas pretestību, un tā tiek izmantota tālāk šajā nodaļā.

Praktisks izejas pretestības mērīšanas veids ir parādīts 2.21. attēlā. Šeit atvērtās ķēdes izejas spriegumu mēra ar voltmetru vai osciloskopu ar augstas pretestības ieeju, un pēc tam izejas spailes tiek apietas ar zināmas pretestības R slodzi. Samazināto izejas spriegumu ar pievienoto slodzi tieši nosaka tas pats mērinstruments. ROUT vērtību var aprēķināt kā sprieguma krituma attiecību pret izejas strāvu.

2.21.att. Izejas pretestības mērīšana, izmantojot šunta rezistoru

Ja U ir tukšgaitas izejas spriegums un U1 ir izejas spriegums pie slodzes R, tad sprieguma kritums ROUT, kad ir slodze, ir vienāds ar U-U1, izejas strāva slodzes laikā ir vienāda ar U1/R, tātad ROUT = R(U - U1) / U1 Pretestības saskaņošana optimālai sprieguma pārnešanai. Lielākā daļa elektronisko shēmu uztver signālus par spriegumiem. Vairumā gadījumu, savienojot vienu ķēdes daļu ar otru, ir nepieciešams pārsūtīt maksimālo spriegumu ar minimāliem zudumiem. Šī ir prasība pēc maksimālā sprieguma pārnešanas, kas parasti tiek izpildīta, saskaņojot pretestības. Ņemot vērā šo kritēriju, aplūkosim pretestības saskaņošanas principu.

Attēlā 2.22 ir parādīti divi bloki, kas savienoti viens ar otru: optimālai sprieguma pārvadei ir nepieciešams, lai UВХ pēc iespējas būtu gandrīz vienāds ar U. Spriegums UIN ir vienāds ar: UIN = URIN / ROUT + RIN un UIN≈U, RIN >> ROUT

2.22.att. Divu ierīču pretestības saskaņošanas ilustrācija

Citiem vārdiem sakot, lai pēc iespējas labāk pārsūtītu spriegumu no vienas ķēdes uz otru, pirmās ķēdes izejas pretestībai jābūt daudz mazākai par otrās ķēdes ieejas pretestību; kā likums, jums ir nepieciešams RIN> 10ROUT. Šī iemesla dēļ testēšanai izmantotie instrumenti, piemēram, ģenerators, ir konstruēti ar zemu izejas pretestību (tipiskā vērtība< 100 Ом). С другой стороны, осциллограф, предназначенный для наблюдения напряжений в испытываемой схеме, делается с большим входным сопротивлением (типичное значение >1 MOhm).

2.23.att. Ķēdes izejas sprieguma atkarība no slodzes pretestības

Ja nav izpildīti nosacījumi optimālai pretestības saskaņošanai un signāls nonāk ķēdes ieejā ar ieejas pretestību, kas ir salīdzināma ar avota izejas pretestību, tad vispārīgākajā gadījumā radīsies vienkārši sprieguma zudumi. Šī situācija rodas, ja divas pastiprinātāja pakāpes, kuru pamatā ir bipolāri tranzistori, līdzīgi kā parādīts attēlā. 11.5, savienoti viens pēc otra (kaskādes). Gan šādas kaskādes ieejas, gan izejas pretestība uz bipolāra tranzistora ir vienādas kārtas (parasti vairāki tūkstoši omu), un tas nozīmē, ka savienojumā starp kaskādēm tiek zaudēti aptuveni 50% signāla sprieguma. Savukārt pretestības saskaņošanas ziņā daudz labāks ir lauka efekta tranzistora pastiprinātājs (11.13. att.): tam ir ļoti liela ieejas pretestība un vidējā izejas pretestība; Savienojot šādus posmus vienu pēc otra, signāla zudums ir niecīgs.

Ir viens vai divi gadījumi, kad pretestības saskaņošanai jāpievērš īpaša uzmanība, jo pārāk maza slodzes pretestība ietekmē ne tikai sprieguma pieaugumu, bet arī frekvences reakciju. Tas notiek, ja avota izejas pretestība nav tikai pretestība, bet tā vietā ir pretestība, un tāpēc mainās frekvences reakcija. Vienkāršs piemērs ir kondensatora mikrofons, kura izejas pretestība ir izteikta nevis omos, bet gan pikofarados, ar tipisku vērtību 50 pF. Lai reproducētu labas zemās frekvences, pastiprinātāja ieejas pretestībai jābūt lielai, salīdzinot ar 50 pF kapacitātes pretestību frekvencēs līdz 20 Hz. Praksē tam ir nepieciešama aptuveni 200 MΩ ieejas pretestība, ko parasti nodrošina mikrofona korpusā uzstādītais FET pastiprinātājs.

Pretestības saskaņošana optimālai jaudas pārnešanai. Lai gan, kā likums, atbilstības pretestības kritērijs ir maksimālā sprieguma pārnešana, ir gadījumi, kad ir nepieciešams pārsūtīt maksimālo jaudu. Nesniedzot matemātiskos aprēķinus, informēsim, ka ķēdei 2.22 maksimālā jauda RIN tiek sasniegta pie RIN = ROUT. Šis rezultāts ir pazīstams kā maksimālās jaudas teorēma: maksimālā jauda tiek pārnesta no avota uz slodzi, kad slodzes pretestība ir vienāda ar avota izejas pretestību. Šī teorēma ir spēkā ne tikai pretestības komponentiem, bet arī sarežģītiem komponentiem ZIN un ZOUT. Šajā gadījumā ir nepieciešams, lai papildus nosacījumam RIN = ROUT būtu izpildīts arī nosacījums XIN = -XOUT, tas ir, ja viena pretestība ir kapacitatīva, otrai pretestībai jābūt induktīvai.

Pretestības saskaņošana optimālai strāvas pārnešanai. Dažreiz ir nepieciešama pretestības saskaņošana, lai nodrošinātu maksimālo strāvu ievades ķēdē. Atkārtoti atsaucoties uz att. 2.22, var redzēt, ka maksimālā ieejas strāva IВХ tiek sasniegta gadījumā, ja kopējā pretestība ķēdē ir izvēlēta pēc iespējas zemāka. Tāpēc ar fiksētu ROUT ir jātiecas pēc zemākās iespējamās RIN vērtības. Šī diezgan neparasta situācija ir tieši pretēja parastajam gadījumam, kad ir jāpārraida spriegums.

Izejas pretestību var noteikt divos veidos.

1) Atvienojiet slodzes pretestību. Īssavienojums aktīvajam ievades avotam. Pastiprinātāja izejas spailēm pievienojiet maiņspriegumu. Aprēķiniet no avota patērēto maiņstrāvu. Nosakiet pastiprinātāja izejas pretestību. Pastiprinātāja ekvivalentā shēma, kas realizē šo metodi, ir parādīta 2.11. attēlā.

Attēls 2.11 - Pastiprinātāja ekvivalenta ķēde, aprēķiniem R Out

2) Izejas pretestības noteikšana, pamatojoties uz slodzes raksturlielumu.

Pastiprinātāja izejas ķēdi var attēlot ar šādu modeli, kurā tranzistora izejas ķēde ir attēlota ar EMF avotu (2.12. att.).

Attēls 2.12 - Pastiprinātāja izejas ķēdes ekvivalentā shēma

Pastiprinātāja slodzes raksturlielums, ko nosaka slodzes sprieguma atkarība no slodzes strāvas, būs 2.13. attēlā parādītajā formā.

Attēls 2.13 - Pastiprinātāja slodzes raksturlielums

Pastiprinātāja izejas ķēdei dīkstāves režīmos ( R H=¥) un īssavienojums ( R H=0) definējiet vērtības U Hxx Un Es īssavienojumu:

No slodzes raksturlieluma izriet, ka pastiprinātāja izejas pretestība ir:

Ja tas ir , mēs varam rakstīt: .

Līdz ar to izejas pretestības noteikšanas rezultāti, kas iegūti ar pirmo un otro metodi, ir vienādi.

Tā kā ķēdes ar OE ieejas un izejas pretestības ir samērīgas, ir iespējams secīgi ieslēgt pastiprinātāju kaskādes ar OE, ja tās ir apmierinoši saskaņotas. Tā, piemēram, divpakāpju pastiprinātājam ar pastiprinājuma koeficientiem K 1 un K 2 un vienādību R Out1 = R In2, mēs iegūstam pastiprinātāja kopējo pastiprinājumu.

Secinājumi:

Sprieguma pastiprinātāja (VO) ķēdei ir aptuveni vienādas ieejas un izejas pretestības, kas ļauj saskaņot nākamā posma ieejas pretestības spriegumu ar iepriekšējās izejas pretestību, ja tie ir savienoti virknē daudzpakāpju pastiprinātājos. Ķēde ar OB nepieļauj šādu iekļaušanu, jo . Lai secīgi pārslēgtu starp tām kaskādes ar OC, ir jāiekļauj saskaņošanas kaskādes, kuras tiek veidotas saskaņā ar shēmu ar OC (sk. 2.3. nodaļu).

Sprieguma palielinājums ķēdēm ar OE un OB K U>>1 (desmitiem) un atšķiras tikai fāzu attiecībās j OE=180°, j PAR=0°.

Pašreizējie ieguvumi ķēdei ar OE ( K I>>1), un ķēdei ar OB ( K I<1). Поскольку коэффициент усиления по мощности K P=K U × K I, tad ķēdei ar OE ir visaugstākais koeficients.

Sprieguma pastiprinātāja ķēde ar OE tiek plašāk izmantota elektronikā, tomēr ķēde ar OB, neskatoties uz vairākiem šiem trūkumiem, tiek izmantota atbilstoši tās priekšrocībām. Tie ietver augstāko temperatūras stabilitāti un zemākus nelineāros kropļojumus (skatiet 5. sadaļu).

8 RC PASTIPRINĀTĀJU FREKVENČU RAKSTUROJUMS
SKAŅAS FREKVENCES