Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76

каскада К - есть отношение переменного напряжения, депствуюш,его на сопротивлении анодной нагрузки C/g,,x к неременному напряжению, подводимому к сетке лампы

вых

Если усилитель состоит из нескольких каскадов, то обш,ий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов:

Этот общий коэффициент усиления показывает, во сколько раз напряжение после усиления больше напряжения источника.

Пример. Рассмотрим трехкаскадный усилитель напряжения (см. рис. VII-1). Коэффициент усиления первого каскада 7 = 15; второго -К\1 и третьего каскада Лз = 10. Общий коэффициент усиления всего усилителя напряжения может быть подсчитан:

ККК- К, = 15.12 • 10 = 1800.

Если к входу такого усилителя подвести переменное напряжение от микрофона C/gx,-Ю то первым каскадом это напряжение будет усилено в 15 раз и ко второму каскаду будет подведено С/вх2 = 10 • 15 = 150 мв. Напряжение, подводимое на вход третьего каскада С/вх,=-150 12 = = 1800 лв = 1,8 в, и на выходе третьего каскада нанряя?е-ние составит С/вх, = 1,8-10 = 18 в. Таким образом, напряжение, подводимое к мощному или оконечному каскаду, будет равно 18 в (см. рис. VII-1).

Ранее говорилось о логарифмической шкале (см. стр. 20). Так как мы воспринимаем изменение громкости звука иронорционально логарифму изменения звукового давления, то и коэффициент усиления иногда удобно измерять в логарифмических единицах - децибелах. Отношение напряжений (усиление) в децибелах L равно:

L = 201g = 20 IgK.

Коэффициент усиления усилителя напряжения, рассмотренного нами в примере (/Г-1800) в логарифмических единицах, равен:

L = 20 Ig = 20 Ig 1800 20 3,25 = 65 дб.

Если коэффициент усиления отдельных каскадов Ь, L, Lg выражается в децибелах, то для определения общего коэффициента усиления всего усилителя коэффициенты уси.ленпя отдельных каскадов суммируются:

= 20 Ig= 20 Ig (iiCi. ii:,. Лз. . .) =

= 20igii:i20ig/, 20lgз-...=

= Li + L I-L3 f . . .

Верне.мся к рассмотрению рис. VII-l. Помимо усилителя наиряжепий в скелетной схеме усилителя и.меегся еш,е один оконечный или выходной каскад. Последний каскад усилительного устройства является всегда каскадо.м, развивающим мощность в нагрузке.

Если назначение усилителя напряжения состоит только в том, чтобы усилить в необходимое число раз неременное напряжение сигнала, то назначение оконечного усилителя заключается в том, чтобы развить необходимую мощность в нагрузке, например такую мощность электрических колебаний в громкоговорителе, чтобы заставить перемещаться его подвижную систему и диффузор.

Мощный каскад характеризуется коэффициентом усиления по мощности:

„ = 10 ig"i- дб.

При логарифме отношения мощностей ставится множитель 10, а при логарифме отношения напряжений -20, так как мощность пронорциональна квадрату наиряжепий.

Другой характеристикой мощного каскада является величина чувствительности (или добротности) мощного каскада:

f-Bx

где Рци,; - величина выходной мощности; U,,- напряжение, которое необходимо подать на вход каскада для получения данно11 мощности.

Искажения при усилении. В главе I мы познакомились с искажениями при звукопередаче и их видами. Это частотные, нелинейные и фазовые искажения.

Усилитель, являясь важнейшим элементом тракта звуковоспроизведения, естественно, вносит искажения. Рас-



смотрим более подробно требования, предъявляемые к усилителю в отношении вносимых им искажений.

Частотные искажения ощущаются нами как изменение тембра звучания голосов и tyзыкaльнь[x инструментов, исчезает ясность передачи, снижается разборчивость речи.

Различные музыкальные звуки и речь состоят из суммы синусоидальных колебаний различной частоты, и если усилитель но каким-либо причинам неравномерно усиливает переменное напряжение разных частот, отдельные составляющие звука усиливаются неодинаково, а следовательно, и прослушиваются они также неодинаково: одни слабее, другие сильнее.

Наши органы слуха ощущают эту неравномерность усиления различных частот как изменение окраски звука, т. е. как тембральные изменения. Возникают частотные искажения.

Чтобы избежать частотных искажений, необходимо добиваться более равномерного усиления в широком иределе (дианазоне) звуковых частот.

Диапазоном частот, или полосой пропускания усилителя, называется та область частот, в пределах которой коэффициент усиления изменяется в заданных пределах, обусловленных требования.ми к усилителю. Как мы увидим в дальнейшем, требования эти могут быть разными для усилителей различного назначения.

Современные высококачественные усилители звукового кино имеют полосу пропускания 40 - 12 ООО гц.

Диапазон частот имеет, как видно из приведенных данных, две границы: низшую и высшую. Низшей границей является самая низкая частота /„, а высгпей - самая высокая частота /в, усиливаемая данным усилителем в пределах допустимых отклонений.

Диапазон частот усилителей низкой частоты можно условно разделить на три области : а) область низп[их частот (30500 гц); б) область средних частот (500-1500 гц); в) область высших частот (1500--12 ООО гц). Условно принято считать в качестве так называемой средней частоты частоту, равную 1000 гц.

Кривая, показывающая изменение коэффициента усиления с частотой, называется частотной характеристикой, или амплитудно-частотной характеристикой усилителя. На рис. VI1-3 показаны две частотные характеристики. Первая (кривая /) относится к усилителю, кото-


Рис. Vll-,i. Частотлые характеристики усилителей

рьш практически не вносит частотных искажений во всем диапазоне частот и только за заданными границами происходит у.меньшение усиления (спад частотной характеристики). Вторая (кривая ) - к усилителю, который вносит значительные частотные искажения, так как неравномерно усиливает колебания различных частот.

Коэффициент усиления на средней частоте обоз-начен на рисунке чер?! Kl), коэффициент усиления на са.мой низкой частоте-через Я„ и на самой высокой частоте-Я. Это позво.чяет количественно оценить величину частотных искажений, вносимых усилителем, с помон1,ью коэффициента частотных искажений, который определяется как отнопгение коэффициента усиления на средних частотах к коэффициенту усиления на данной частоте:

Соответственно, коэффициент частотных искажений на К К

низких частотах: М„=--, а на высоких -М "if-

Коэффициенттл частотных искал-гений позволяют, таким образом, судить о равномерности частотной характеристики, и часто в технических данных усилителей можно встретить фразу: «Неравномерность частотной характеристики не превышает ±2 d6 в заданном диапазоне частот». Здесь коэффициент частотных искажений выражен в децибелах, так же как и коэффициент усиления.

Причиной частотных искажений является неправильный выбор элементов усилительного каскада: величин сопротивлений, емкостей и индуктивностей деталей.

Из-за деталей, обладающих емкостью и индуктивностью, в усилителях возникают наряду с частотными искажениями еще и фазовые. Природа их заключается в то.м, что в процессе усиления различные частоты претерпевают разные фазовые сдвиги. Из-за этого форма сложного колебания на выходе отличается от формы колебания, подведенного на вход усилителя.



i (частота ш)-суммарная кривая

Первая гармоника (частота ш)

вторая гармоника (частота 2 (и)


Оценка величины фазовых искажений производится при помощи фазовой характеристики усилителя.

Фазовые искажения не воспринимаются нашим слухом, поэтому не имеют существенного значения для характеристики работы усилителя в тракте звуковоспроизведения.

Нелинейные искажения обусловлены изменением формы кривой усиливаемых колебаний, вызванных нелинейными свойствами элементов усилителя. Такими элементами в усилителях являются, например, электронные лампы, трансформаторы и т. п.

Однако, как мы указывали выше, форма кривой может быть искажена вследствие только фазовых искажений. Поэтому более правильно считать основным условием неискаженной передачи правильную передачу амплитуд и частот синусоидальных составляющих сигнала, а не формы кривой.

Огибающая звуковых колебаний представляет собой сложную кривую. Известно, что всякую неспнусоидаль-ную периодическую кривую с частотой со можно разложить на ряд синусоидальных кривых, из которых одна имеет такую же частоту ы и называется основной, или первой гармоникой (гармонической составляющей), а остальные имеют частоты в целое число раз больше, чем основная (2а), Зсо, 4а) и т. д.), и называются высшими гармониками (в соответствии с частотой - вторая гармоника, третья и т. д.).

На рис. VI1-4 показан пример разложения сложной кривой на составляющие ее гармоники: первой с частотой а) и второй гармоники с частотой 2а).

Таким образом, наличие нелинейных искажений в усилителе вызывает появление на его выходе кроме полезного сигнала (основной частоты, подаваемой на вход усилителя) еще целого ряда дополнительных новых частот - гармоник, которых не было на входе усилителя.

Появление этих новых частот приводит к искажению звука. Нелинейные искажения прослушиваются как «дребезжание», снижение разборчивости речи.

Рис, VII-i. График разложения сложной кривой на составляющие ее гармоники

О величине нелинейных искажений, вносимых усилительным устройством, судят по величине коэффициента нелинейных искажений у.

Коэффициентом нелинейных искажений (часто его называют коэффициентом гармоник) называется отношение действующего значения исследуемого напряжения (или тока), содержащего все гармоники без основной, к действующему значению выходного напряжения (или тока) основной частоты:

,100%;

V il+l

100%.

Обычно коэффициент нелинейных искажений выражают в процентах.

В отношении коэффициента нелинейных искажений к современным усилителям звукового кино предъявляются высокие требования, и он не должен превышать 1 - 2%.

Коэффициент нелинейных искажений может быть и.з-мерен с помощью специального прибора - измерителя нелинейных искажений ИНИ-11 *, который позволяет измерить коэффициент нелинейных искажений в пределах от 0,3 до 30% в диапазоне частот от 50 гц до 15 кгц.

В многокаскадных усилителях в основном нелинейные искажения вносятся работой оконечного мощного каскада. Это объясняется тем, что в целях получения наибольшей мощности на выходе оконечного каскада на его вход подается напряжение со значительной амплитудой. Поэтому сеточная характеристика ламп, работающих в мощном каскаде, используется наиболее полно, включая иногда и криволинейные участки.

Допустимо иметь несколько больший коэффициент нелинейных искажений на низких и высоких частотах по сравнению с его величиной в области средних частот. Объясняется это тем, что наше ухо менее чувствительно к нелинейным искажениям, возникающим на крайних частотах.

Помехи наряду с частотньвги и нелинейными искажениями также сильно снижают качество звуковосироизве-

* С. и. П о д к у й к о, А. С. Т р е т ь я к о в а, Измерения в усилителях киноустановок, М., «Искусство», 1960,





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76