Kомпоненты, приборы, оборудование      
 |  Главная |  Каталог предприятий Украины |  Схемотехника |
 

Раздел на реконструкции, некоторые ссылки могут не работать!
  • Аудио
  • Безопасность
  • Бытовая электроника
  • Видео
  • Видеокамеры
  • Высоковольтные
  • Генераторы
  • Измерения
  • Интерфейсы
  • Коммутация
  • Компьютер
  • Медицина
  • Моделирование
  • Передатчики
  • Питание
  • Обработка данных
  • Предусилители
  • Радио

  • Веб-мастерам
    и писателям:
    Биржа статей. Продать - купить статью. Уникальные статьи: готовые и на заказ.


    Назад
       Аудиоизмерения пилообразными импульсами
       
       Приступая к исследованию звукоусиливающей или звуковоспроизводящей аппаратуры, с целью реально оценить качество работы устройства или же для его настройки, радиолюбитель или специалист-электронщик определяет набор средств для тестирования и измерений. Измерения входных и выходных сигналов исследуемого устройства, их сравнительный анализ лучше всего производить осциллографом, позволяющим визуально наблюдать процессы на экране. А вот какие сигналы стоит использовать для тестирования аппаратуры, зависит от цели исследования и сложности решаемых задач. Одними из наиболее доступных и часто применяемых в различных измерениях являются синусоидальные сигналы (рис.1). Для тестирования любого аудиоустройства с применением этих сигналов прежде всего потребуется генератор гармонических колебаний с минимальными собственными нелинейными искажениями. Функциональные генераторы имеют обычно нелинейные искажения на уровне 1...3% и для тестирования качественной звуковой аппаратуры не подходят. Для этих целей лучше подходят генераторы, построенные с использованием моста Винна, имеющие коэффициент нелинейных искажений около 0,01%. Однако такая величина КНИ гармонических колебаний может быть значительно выше той, которой характеризуется тестируемое устройство. Кроме того, измерение КНИ и построение частотной характеристики с использованием синусоидальных сигналов может быть реализовано, последовательно, шаг за шагом, изменяя частоту сигнала. Задача еще сильнее усложняется, когда нужно оценить динамику либо стабильность устройства. Для таких исследований синусоидальный сигнал не подходит. Если речь идет, например, о качестве звука (об оценке акустических характеристик усилителя), то с помощью синусоидального сигнала это выполнить невозможно. Для гармонических сигналов отношение амплитуды сигнала к эффективному значению равно 1,41. Это отношение при воспроизведении музыки или шумов (ударные инструменты) может очень легко достичь значения 10 и превысить его. По этой причине часто случается, что, например, усилитель, который во время тестирования синусоидальным сигналом показал отличный результат, на практике, при воспроизведении звука или речи, не отличался качественным звучанием. Усилитель или другое звуковоспроизводящее устройство должны точно, без искажений, усиливать и передавать сигналы с очень крутыми фронтами, имеющими скорость нарастания в несколько мкс. Для воспроизведения музыки полоса частот, которая перекрывает слышимый звуковой диапазон (верхняя граница между 16...20 кГц), оказывается явно недостаточной. Современные качественные усилители в большинстве случаев имеют верхнюю границу усиливаемых частот на уровне 100 кГц, вполне достаточную для высокой скорости нарастания выходного напряжения. Более информативное тестирование звуковых трактов аппаратуры, по сравнению с использованием синусоидальных сигналов, можно получить, применив сигналы в форме последовательности прямоугольных импульсов (рис.2). Исследование прямоугольных импульсов, прошедших тракты усилителя, позволяет специалисту получить более полную информацию о качестве данного усилителя. Одно из преимуществ прямоугольных импульсов в сравнении с синусоидальными - большее содержание высоких гармоник, благодаря чему использование прямоугольного сигнала позволяет тестировать усилитель не только одной основной частотой, но и рядом высших частот. В спектре прямоугольного импульса кроме основной частоты присутствуют только непарные гармоники (3, 5, 7, ...). Еще лучше для тестирования аудиоустройств подходят пилообразные импульсы (рис.3). Они обладают полным набором высших гармоник основной частоты (2, 3, 4, 5, ...), благодаря чему оказывается доступным для использования весь частотный спектр. В периоде такого положительного пилообразного импульса можно различить два элемента: длинный, медленно нарастающий фронт, и в конце короткий отрезок круто спадающего фронта. Вырабатываемые функциональным генератором "нормальные" (положительные) пилообразные импульсы не всегда подходят идеально, особенно если речь идет о тестировании различных видов аудиоустройств. На практике для диагностики и настройки аудиоаппаратуры очень широко применяют сигналы с обратными импульсами, или отрицательными пилообразными импульсами, являющимися более пригодными. На рис.4 показана форма сигнала с отрицательными пилообразными импульсами. Период начинается с очень крутого нарастающего фронта, после которого наступает длительный, плавно спадающий фронт. Благодаря крутому нарастающему фронту тестового сигнала выявляются всевозможные нестабильности в исследуемом устройстве, что является большим достоинством такой формы сигнала. На рис.5 показан пример осциллограммы выходного напряжения усилителя, в котором недостаточно компенсации для нагрузочных емкостей и проявляется отчетливая генерация. Лишь в случае качественного звукоусиливающего или воспроизводящего устройства выходной сигнал будет повторять форму входного. Одним из условий качественной работы аудиоустройства является линейность частотной характеристики. Применяя тестирование отрицательными пилообразными импульсами, можно оценить степень линейности частотной характеристики аудиоустройства. На рис.6 показаны возможные варианты формы сигнала на выходе звукового усилителя при тестировании отрицательными пилообразными импульсами средней звуковой частоты 1 кГц. Если в тестируемом усилителе сильно подняты басы, то спадающий фронт сигнала будет выгнут кверху (линия а на рис.6). Если же басы будут приглушены, то спадающий фронт будет отклоняться вниз (линия b). Если заданному устройству недостаточно высоких тонов, то верхняя часть нарастающего фронта будет менее крута, и характерный острый угол импульсов будет закругленным (линия с). Обратная ситуация - много высоких тонов - приводит к слишком заостренному углу (линия d). Пилообразными импульсами удобно тестировать магнитофоны и иные звукозаписывающие устройства. Например, методом записи и воспроизведения сигнала частотой 3,15 кГц можно подобрать оптимальную магнитную основу для выбранного типа магнитной ленты. Интересные, а иногда даже поразительные результаты можно получить, сравнивая выходные сигналы усилителя вначале на омной нагрузке, а затем на реальной практической нагрузке, например, на звуковой колонке. Простой генератор пилообразных импульсов Несмотря на то, что отрицательные пилообразные импульсы исключительно подходят в качестве тестового сигнала для различных измерений и исследований, такая форма сигнала редко встречается в промышленных функциональных генераторах и подобных устройствах. Журналом Electronics for you была предложена схема простого генератора, вырабатывающего отрицательные пилообразные импульсы. В ней используются простые и доступные элементы, при этом генератор обладает хорошими параметрами. Принцип работы Для создания пилообразных импульсов в схеме генератора применены высокочастотные транзисторы типа BSX20, предназначенные для работы в быстрых ключевых схемах. Для источника стабильного тока и для синхровыхода вполне достаточно обычных низкочастотных транзисторов. Многопозиционный сдвоенный переключатель S1 служит для выбора нужной полосы генерируемых частот. Каждый конденсатор С1...С3 в цепи коллектора транзистора T1 отвечает за два частотных поддиапазона. Как только напряжение на конденсаторе превысит пороговое значение для транзистора T2, он начнет проводить ток. Ток, протекающий в цепи коллектора транзистора Т2, приведет к образованию на ограничительном резисторе R8 отрицательного импульса, который через конденсатор С4 поступит на базу транзистора T3, закрывая его. На его коллекторе, равно как и на базе T2, появляется большое положительное напряжение. Этот скачок потенциала приводит к быстрому открытию транзистора T2, при этом так же быстро разряжается конденсатор. Таким образом получается экстремально короткое время нарастания фронта в пилообразных импульсах. На эмиттере транзистора T3 диод D1 удерживает потенциал на постоянном уровне относительно массы. Благодаря этому потенциал на базе может быть даже более отрицательным, чем на эмиттере. В результате блокирование транзистора T3 происходит очень быстро. С помощью потенциометра Р7 выставляют напряжение на коллекторе транзистора Т3. Пилообразное напряжение с эмиттера транзистора T2 поступает через резистор R10 на оконечный каскад, построенный на транзисторе T4. Потенциометр Р8 в цепи эмиттера Т4 служит для регулировки уровня выходного напряжения, которое через конденсатор С8 поступает на выходное гнездо К1. Для возможности высокоточного регулирования выходного напряжения потенциометр P8 должен иметь логарифмическую характеристику. На другом выходе генератора с гнезда К2, одновременно с нарастающим фронтом пилообразного импульса, вырабатывается импульс. Его можно использовать для синхронизации при работе с осциллографом. Источник питания построен по обычной схеме, вырабатывает постоянное напряжение 9 В. Источник опорного напряжения DA1, совместно с транзистором VT1, образуют стабильный токовый источник. Генератор потребляет небольшой ток, поэтому для устройства достаточно небольшого силового трансформатора с обычной выходной обмоткой и выпрямительным мостиком. В схеме применен мощный электролитический конденсатор С10 для сглаживания пульсации. В качестве регулятора напряжения используется ИМС LM317Т, которая выставляется на 9 В с помощью резисторов R17 и R18. Регулятор напряжения не требует радиатора. Потребление тока без светодиода D3 около 3,5 мА, а со светодиодом около 13,5 мА. Так как устройство может работать даже при напряжении 5 В, его можно запитывать от батареи с напряжением 9 В. Тогда резисторы R17 и R18 должны быть соответственно изменены, а в качестве светодиода следует применить низкоточный светодиод с резистором 1,5 кОм. Резисторы R2...R6 должны быть с меньшими значениями. Монтаж и настройка Для уменьшения влияния внешних помех устройство следует экранировать, например, разместить в металлическом корпусе размерами 150х60х100 мм. Печатная плата и размещение на ней элементов показана на рис.8. На рис.9 показан внешний вид платы генератора пилообразного напряжения. При первом включении необходимо контролировать питаемое и рабочие напряжения. Затем при помощи потенциометра Р7 регулируют напряжение на коллекторе транзистора T3. Его значение должно находиться в пределах от 4,3 до 4,5 В. Это очень важно, так как коррекция частоты, выходное напряжение и работа генератора в значительной степени зависят от этого напряжения. Только после его настройки можно с помощью потенциометров Р1...Р6 выполнить установку требуемых частот, которые проще всего измерить непосредственно на выходе, подключив счетчик к гнезду К1. После этого сопротивление потенциометра Р7 должно оставаться неизменным, иначе будет изменяться частота.


     SVITEL © 2014  Мир электроники.  Admin  При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна. Rambler's Top100