Измеритель нелинейных искажений (КНИ) для усилителей низкой частоты

Принципиальная схема измерителя нелинейных искажений для усилителей низкой частоты (УНЧ). Самостоятельно это устройство использовать нельзя, для измерений необходим генератор сигналов звуковой частоты и милливольтметр переменного тока.

Основные параметры:

• Частоты измерений, кГц  -  0,33;   1;  8;  12;
• Пределы перестройки частоты, % -  ±20
• Выходное напряжение измеряемого усилителгі, Вэф -  2;
• Нижний предел измерения нелинейных искажений, % -  0,15;
• Погрешность измерений, %  -  50;
• Входное сопротивление, кОм -  5;
• Коэффициент передачи, раз  -   2.

Принципиальная схема

На вход измеряемого усилителя ЗЧ подают сигнал от звукового генератора, обеспечивающего небольшие (менее 1 %) нелинейные искажения. С выхода усилителя сигнал, претерпевший искажения в тракте усилителя, подают через разъем X1 на вход измерителя коэффициента гармоник.

Переменным резистором R1 устанавливают необходимый уровень сигнала на базах транзисторов V1 и V5. Сигнал разделен на два канала: верхний по схеме канал поворачивает фазу сигнала на 18Q°, нижний канал фазы не меняет.

Фазовращатель собран на транзисторах V1—V4, каскады на транзисторах V1 и V3 создают необходимый сдвиг фазы, эмиттерные повторители на транзисторах V2 и V4 служат для развязки между каскадами устройства.

Рис. 1. Схема измерителя нелинейных искажений для усилителей низкой частоты.

Частоты, на которых сдвиг фазы равен 180°, определяют емкость конденсаторов С2—С5, С6—С9 и сопротивления резисторов R7, R11, R12. Режим работы всех транзисторов устанавливают делителем напряжения R3, R4*.

С выхода фазовращателя сигнал через резистор R13 и конденсатор СП поступает на вход нижнего по схеме канала — усилителя (транзистор V5) с коэффициентом усиления около 5. На вход этого же усилителя через резистор R16 поступает напряжение сигнала со входа устройства — резистора RL.

Основной и вспомогательный сигнал, поданные в противофазе, но с равными амплитудами на базе транзистора V5 взаимно компенсируются по первой гармонике. Остаются только гармоники, которые и усиливаются транзистором V5. Усиленный сигнал с нагрузки V5 (резистор R20) поступает на активный фильтр верхних частот, собранный на транзисторе R6.

Частота среза фильтра (200 Гц) зависит от емкости конденсаторов С13—С15 и сопротивлений резисторов R22— R25. Крутизна спада амплитудно-частотной характеристики фильтра около 15 дБ на октаву; это означает, что наводки частотой 100 Гц этот фильтр ослабляет на 15 дБ, а фон переменного тока 50 Гц — на 30 дБ. Этого достаточно для большинства случаев измерений, встречающихся на практике.

С выхода фильтра переменное напряжение гармоник через разъем Х2 подается на вход милливольтметра. В измерителе можно применить любые высокочастотные и низкочастотные транзисторы соответствующей структуры со статическим коэффициентом передачи тока h21э > 60 (при токе эмиттера 1 мА).

Детали

В схеме применены конденсаторы МБМ, КМ (С2—С5, С6—С9, С13—С15) и К50-6, резисторы МЛТ 0,125, переменные СП-1, кнопки S1 — КМ1-1, переключатель S2 — движковый от приемника «Сокол», переделанный на двухполосный (четыре положения).

Настройка

Налаживание прибора начинают с проверки режимов транзисторов по постоянному току — они не должны отличаться от указанных более чем на +/- 20 %. Затем настраивают фильтр на транзисторе V6 подбором резистора R26*, проверяют фазу и амплитуду сигналов прямого и повернутого на 180°. После этого можно проводить измерения.

Для этого милливольтметр переключают на предел 2В, движки переменных резисторов R16 и R12 устанавливают в среднее положение. Кнопка S1 должна быть в положении, показанном на схеме. На вход измерителя подают от звукового генератора сигнал с амплитудой 3...5 В и частотой, которая соответствует частоте измерений, установленной переключателем S2.

Манипулируя переменным резистором R1 и переключателем пределов измерений милливольтметра, добиваются, чтобы стрелка прибора установилась в последней трети шкалы. Резистором R12 добиваются минимума показаний прибора, затем резистором R16 еще больше уменьшают эти показания.

После этого снова резистором R12 находят минимум, а затем устанавливают минимум опять резистором R16 и так до тех пор, пока манипуляции резисторами R12 и R16 уже не будут уменьшать показаний милливольтметра. После этого приступают к калибровке, для чего переключатель пределов- милливольтметра снова устанавливают в положение 2 В и нажимают, кнопку S1. Переменным резистором R1 устанавливают напряжение, возможно близкое к 2 В, затем отпускают кнопку S1 и считывают по шкале милливольтметра напряжение гармоник. Коэффициент гармоник рассчитывают по формуле:

Источник: Борноволоков Э. П., Фролов В. В. - Радиолюбительские схемы.