Регулювання підсилювачів

1. Контроль параметрів підсилювачів звукових частот.

2. Методи пошуку несправностей у звуковій апаратурі.

3. Особливості регулювання підсилювачів високої частоти.

1 Регулювання й перевірка параметрів підсилювачів звукових частот

1) Амплітудно-частотну характеристику (АЧХ) знімають або перевіряють за допомогою генератора звукових частот і осцилографа, що підключають паралельно навантаженню (рис. 1,  а). При цьому підтримують постійне амплітудне значення вхідного сигналу. АЧХ добре налагодженого підсилювача повинна бути рівномірною в діапазоні від 20…20000 Гц (крива 1, рис. 1, б), реальна характеристика нерівномірна (крива 2, рис. 1, б).

Рисунок 1 – Перевірка АЧХ підсилювача

У процесі зняття (перевірки) АЧХ регулятори частотної характеристики (регулятори тембру) встановлюють у початкове (нульове) положення. Після цього робочу дію регуляторів перевіряють у всьому діапазоні. Основною причиною завалу характеристики підсилювача в області нижніх частот буває недостатнє значення ємності прохідних конденсаторів у колі бази транзисторів і розв'язуючих – у колі емітера. Завал в області верхніх частот у більшості випадків визначається вхідною ємністю транзисторів, що при збільшенні частоти зменшує вхідний опір.

2) Вихідну потужність підсилювача визначають, виміряв амплітуду вихідної напруги Uвих на опорі навантаження Rн, і обчисляють за формулою:

3) Щоб визначити коефіцієнт підсилення за напругою Ки, на виході підсилювача встановлюють номінальну, нормальну або стандартну потужність. Номінальна потужність наводиться в паспорті або в технічних умовах (ТУ), нормальна – складає 0,1 від номінальної потужності, стандартна має такі значення: 500 мВт, 50 мВт, 5 мВт, 1 мВт. Після встановлення необхідної потужності на виході шляхом вимірювання значень амплітуди вхідного й вихідного сигналу частотою 1000 (400) Гц за формулою обчисляють коефіцієнт підсилення Ки:

4) Щоб визначити коефіцієнт підсилення за потужністю, який дорівнює

необхідно мати значення вхідного опору підсилювача, який  визначають за схемою, що наведена на рис.2.

а)                                          б)

Рисунок 2 – Визначення вхідного опору підсилювача

На схемі (рис. 2, а) додатковий резистор R разом із rвх підсилювача утворюють дільник напруги. Провівши вимір напруги в точках 1 і 2 і з формули визначають вхідний опір rвх:

®

Особливість схеми (рис. 2, б) – застосування змінного резистора, за допомогою якого встановлюють значення U2 = U1/2 При цьому R = rвх й вимірюється омметром. Значення R для транзисторних схем повинно складати 10...20 кОм, для підсилювачів із високим вхідним опором (транзисторні підсилювачі з витоковим повторювачем, лампові підсилювачі) – 0,1 ..1мОм.

5) Напругу шуму, що приведена до входу, вимірюють осцилографом  (рис. 3), тому що при цьому можна спостерігати характер шуму. Регулятор підсилення в підсилювачі повинен знаходитися в стані максимального підсилення (гучності), вхід підсилювача необхідно закоротити. На екрані осцилографа, що підключений до виходу підсилювача, спостерігається підсилення в Ки раз напруги шумів. Значення напруги шумів, що приведена до входу Uш.вх, при цьому дорівнює:

Рисунок 3 – Визначення вхідного рівня шуму приведеного до входу

6) Коефіцієнт нелінійних спотворень підсилювача в умовах виробництва вимірюють за допомогою аналізатора гармонік або вимірювача нелінійних спотворень. На виході підсилювача встановлюють напругу, що відповідає номінальній вихідній потужності, а регулятори частотних характеристик (тембру) – у заданий (по ТУ) стан. Виміри проводять на заданих частотах, значення яких доцільно вибирати з ряду випробувальних сигналів.

     Якщо підсилювач багатоканальний, перевірку параметрів проводять для кожного каналу окремо.

7) Ефективний діапазон частот обмежений спотвореннями. Даний параметр не підлягає прямому вимірюванню, а визначається після вимірювання нерівномірності частотної характеристики підсилювача, як діапазон частот, в якому нерівномірність не перевищує заданого значення.

8) Співвідношення сигнал/шум. Підсилювач встановлюють у номінальні умови і вимірюють вихідну напругу Uш. Після цього генератор відмикають, замикаючи вхід на еквівалент джерела. Вимірюють рівень шуму на виході (незважений). Якщо є смуговий фільтр 1кГц, вимірюють зважене значення шуму. Співвідношення вираховується по формулі:

.

9) Співвідношення сигнал/фон. Підсилювач встановлюють у номінальні умови і вимірюють вихідну напругу на частоті мережі та її гармонік (50Гц, 100 Гц, 150 Гц). Для цього використовують смугові фільтри (з врахуванням послаблення у смузі проникнення) або селективний вольтметр. Результат співвідношення сигнал / фон визначають за формулою:

.

10) Короткочасна максимальна вихідна потужність. Підсилювач встановлюють у номінальні умови. На вхід подають синусоїдальний сигнал із частотою 1кГц на протязі 1 секунди. Напругу на виході підсилювача реєструють цифровим вольтметром із запам'ятовуванням сигналу або вхідний сигнал повторюють з інтервалом 60 с., амплітуду джерела сигналу збільшують для отримання максимального значення. Результат Рк визначають за формулою:

.

11) Довгочасна максимальна вихідна потужність. Підсилювач встановлюють у номінальні умови. Після цього на вхід через фільтр (1кГц) подають сигнал від джерела шуму, амплітуда якого перевищує номінальну не менше ніж в 10 раз. Через 60 с після подачі шумового сигналу вимірюють вихідну напругу Uд. Вимірювання повинно бути максимально коротким у часі, щоб не вийшов із ладу підсилювач. Результат Рд визначають за формулою:

.

12) Коефіцієнт регулювання. Підсилювач встановлюють у стандартні умови. Вимірюють вихідну напругу U1. Потім відключають еквівалент навантаження та знову вимірюють вихідну напругу U2. Коефіцієнт регулювання визначається за формулою:

.

2 Методи пошуку несправностей у звуковій апаратурі

При ремонті звукопідсилювальної апаратури використовують спеціальні пробники.

Рисунок 4 – Умовне зображення міні підсилювача для пошуку несправностей у звукопідсилювальній апаратурі

1) Для пошуку нелінійних спотворень використовують пробник з 2 – Т мостом (рис. 5). Між підсилювачем та схемою, що перевіряють, вмикають пробник. При цьому звук буде чутний або ні. Якщо в схемі не виникає спотворень, то RC – фільтр повністю послаблює сигнал частотою 1кГц. Якщо в схемі виникають спотворення, то почуємо другу, третю  гармоніки сигналу.

R1 = R2 = 2Ro;  C1 = C2 = 0,5Co; f = 1/2pR1C1; R1 = 0,5pfС1

І – гармоніка подавлюється повністю

ІІ – гармоніка подавлюється  на 8дБ        

ІІІ – гармоніка подавлюється  на 6дБ.

Рисунок 5 –  Пробник із 2- Т мостом та його АЧХ.

Якщо перевіряється достатньо високоомна схема, то перед мостом ставлять емітерний повторювач.

2) Звуковий пробник високих звукових частот. Для знаходження джерела високочастотних завад використовують двохтональний звуковий пробник із гетеродинним ефектом (рис. 6). Частота першого генератора 20кГц, а другого 19,5кГц. Різницева частота 500Гц прослуховується через щуп, що виконує функцію демоделювання. Відносна гучність резонансної частоти в різних точках схеми достатньо точно покаже, де проходять ВЧ втрати та виведе на несправність.

Рисунок 6 –  Пробник високих звукових частот

3) Звуковий пробник низьких звукових частот. Для контролю проходження сигналів з fн = 20Гц необхідний спеціалізований пробник. Сигнал з частотою 20Гц можна почути але важко оцінити його зміну на слух між вузлами, що перевіряються. Тому пропонується використовувати сигнал з частотою 500 Гц як несуча для сигналу з частотою 20Гц. Амплітуда генераторів (рис. 7)  однакова і  на виході утворюється сигнал з амплітудною модуляцією. Ефективність метода в тому, що вухо сприймає сигнал із f = 500Гц дуже добре, а f = 20Гц – погано.

Рисунок 7 – Пробник низьких звукових частот

3 Особливості регулювання підсилювачів високої частоти

Регулювання підсилювачів високої частоти полягає в настроюванні резонансних контурів, що входять до складу підсилювачів.

У залежності від призначення підсилювачі високої частоти поділяють на діапазонні й проміжної частоти. Діапазонні підсилювачі, призначені для роботи в широкому діапазоні частот і використовуються в підсилювачах високої частоти радіоприймальних пристроїв. Підсилювачі проміжної частоти призначені для роботи на проміжній частоті (fпр = 465 кГц для прийому АМ-коливань fпр = 10,7 МГц для прийому ЧМ-коливань).

Попереднє настроювання контурів полегшує настроювання вузлів, до складу яких вони входять. Настроювання контурів пов'язане з вимірюванням високочастотної напруги. Тому прилади, що використовуються при вимірюванні такої напруги повинні мати малу вхідну ємність, щоб виключити її вплив на ємність контуру. У промислових приладах (В7-15) застосовуються високочастотні вимірювальні детекторні щупи (рис. 8), що дозволяють міряти напругу ВЧ у широкому діапазоні частот. Значення опору резистора R1 у залежності від приладу, що застосовується знаходиться в межах 10...68 мОм для комбінованих вольтметрів і 0,5..1,5МОм для електронних вольтметрів.  Паралельний контур настроюють у резонанс по максимуму показань, послідовний – по мінімуму показу приладу, що підключений до коливального контуру, на який подається не модульований сигнал із генератора ГВЧ (рис. 9). Інструмент і прилади, що використовуються, не повинний впливати на точність настроювання. Тому з'єднання виконуються провідниками мінімальної довжини і користуються тільки регулювальними викрутками з ізоляційного матеріалу (органічне скло, ебоніт).

    Рисунок 8 – Високочастотний щуп        

Рисунок 9 –  Настройка паралельного (а) та послідовного (б) контурів.

Вибірність радіоприймальних пристроїв багато в чому залежить від підсилювачів із смуговими фільтрами (фільтрами зосередженої селекції ФЗС), що складаються з ряду зв'язаних між собою LC-контурів. N-ланок ФЗС містить N+1 контур, причому всі середні контури відрізняються від крайніх у два рази меншою індуктивністю й у два рази більшою ємністю. На рис. 10 наведена схема чотирьох ланкового фільтра. Настройку ФЗС починають з останнього контуру (L5, С5). Сигнал із частотою fпр подають безпосередньо на попередній контур ФЗС (L4, С4). Тому що вихідний опір генератора низький (50, 75 Ом), контур L4, С4 шунтується і не робить вплив на контур L5, С5, що настроюється по максимуму показань приладу, що підключений до виходу ФЗС.

Рисунок 10 –  Чотирьох ланковий ФЗС

При настроюванні контуру L4, С4 сигнал подають на попередній контур L3, СЗ і настроювання ведуть по мінімуму показань приладу, при цьому зміна частоти сигналу в будь-яку сторону призводить до збільшення показів.

Наступні контури настроюють аналогічно; при цьому всі непарні контури  настроюються по максимумі показів, всі парні по мінімуму показів. Контур L1, С1 настроюється останнім. Сигнал подають на вхід підсилювального елемента, навантаженням якого є даний ФЗС.