Măsurarea puterii de ieșire a amplificatoarelor audio
Ia-amplificator normale LF cu o tensiune de +12 V, impedanța de sarcină de ohmi sarcină 4 învecina la osciloscop, și pentru intrare - generatorul de semnal sinusoidal (Figura 1).
activați totul și observați pe ecranul osciloscopului "imagini amuzante" - un sinusoid, până când ajunge la distorsiuni vizibile (figura 2a). (Notă de către Academic Cat: mai puțin de 3% din distorsiune nu este vizibilă cu un ochi simplu.) Pentru ceea ce este distorsiunea, hai să vorbim într-un alt articol.)
Zona ocupată de sinusoid poate fi calculată (sau măsurată) și înlocuită cu o tensiune DC echivalentă din aceeași zonă (figura 2b).
Această tensiune se numește tensiunea SQUARE - SCR (abrevierea în limba engleză - RMS), în vorbire comună - "eficientă". Astfel, putem găsi tensiunea echivalentă pentru orice formă curentă (figura 2c, d, d).
Pentru un curent triunghiular, dreptunghiular, sinusoidal, exponențial, există expresii matematice pentru o transformare echivalentă. Pentru simplitatea înțelegerii, desenele prezintă jumătăți de semnale simetrice. Apariția înregistrării computerului permite integrarea numerică a oricărei funcții fără cautarea expresiei sale matematice. Despre ce este vorba? Curentul direct echivalent găsit va produce aceeași lucrare termică ca cea actuală în curs de investigare.
Orice curent alternativ poate fi caracterizat prin următoarele tipuri de tensiune:
Amplitudine - săgeți albastre (ușor de înțeles din nume și imagini);
Mean - media aritmetică a tuturor valorilor instantanee ale semnalului pentru perioada măsurată (nereprezentată în figuri);
RMS - săgeți roșii (discutate mai sus).
Pentru a facilita înțelegerea acestor tipuri de stres le pot trage-te pe hârtie milimetrică și rezumă valorile numerice ale tensiunii (pentru tensiune sinusoidală, pătrat și triunghiulară). Majoritatea voltmetrelor de curent alternativ au un circuit de rectificare AC care corespunde tensiunii medii - ca cea mai simplă și calibrarea scalei indicatoare - în SLE. Atunci când se măsoară curenți sinusoidali și tensiuni nu cauzează dificultăți, iar atunci când curentul sau tensiune diferită de SINEWAVE - este necesar să se introducă factorii de corecție.
Acum, să ne reamintim începutul începutului - Legea lui Ohm: I = U / R. precum și formulele pentru calculul puterii DC - P = U * I = I2R = U2 / R.
Pentru un curent sinusoidal (și tensiune), formula de calcul a puterii de la tensiunea măsurată a osciloscopului va arăta astfel:
P = (0,707U) 2 / Rn = U2 / 4Rn
unde 0.707 este factorul de conversie al tensiunii de amplitudine U a unui curent sinusoidal într-o tensiune DC echivalentă.
Am ajuns la o modalitate practică de măsurare a puterii de ieșire a amplificatorului prin măsurarea amplitudinii semnalului pe ecranul osciloscopului (figura 2b). Puterea mecanică este lucrarea în 1 secundă. Energia electrică nu conține parametrul de timp în formă explicită; este presupusă (dar nu este observată, tocmai atunci când se măsoară puterea amplificatoarelor cu frecvență joasă) că este de asemenea o secundă. De exemplu, pentru un meander cu o frecvență de 100 Hz pentru o perioadă de timp de 10 ms în orice moment, tensiunea SCR este egală cu valoarea sa de amplitudine (Figura 2c)
Și cine previne extinderea acestei abordări la un semnal sinusoidal? În ceea ce o sinus 100Hz în timpul 1 ms (Fig. 2e) primesc în mod substanțial un dreptunghi pentru care factorul de conversie în amplitudinea tensiunii de LES este 1, și în consecință, puterea instantanee a două ori mai mult decât o jumătate de perioadă de 10 ms.
Dar asta nu e tot! Este posibil să măsurați turația de tensiune în timpul trecerii de la valoarea minimă la cea maximă (Figura 2g) într-o perioadă foarte scurtă de timp și să obțineți mai multă putere! Aici sunt - zeci de wați din boombox și sute de wați de la amplificatorul intern!
Să reducem rezultatele la masă.
Tensiunea rădăcină medie-pătrat este Usc = 2v. Pornire Rn 4 Ohm Pins = 1 watt
Vedem că la 10 kHz impedanță de sarcină reală a crescut de 2,5 ori, iar puterea livrată la sarcină, respectiv, a scăzut în aceeași 2.5-ori (Fig. 3b). Și acum rețineți că la intrarea amplificatorului (și la ieșire) există un condensator.
Să presupunem că R în x = 100 kOhm, capacitatea condensatorului Cx = 0.1 uF. La o frecvență de 1 kHz, rezistența sa va fi de 1,6 kΩ; la o frecvență de 100 Hz - 16 kΩ; la o frecvență de 10 Hz - 160 kΩ, adică Tensiunea aplicată la intrarea primei etape a amplificatorului va fi redusă de 0,38 ori și proporțional cu aceasta - și puterea de ieșire (Figura 3c).
Un calcul similar pentru efectul capacității de ieșire C out = 1000 uF dă: 1 kHz - 0.16 Ohm; 100 Hz - 1,6 Ohm; 10 Hz - 16 Ohm. În acest din urmă caz, doar o tensiune de ieșire de 0,2 va fi aplicată la sarcina de 4 ohmi, iar puterea va fi redusă la 1/25 din valoarea maximă posibilă (Figura 3d). Prin urmare, nu fiți leneși pentru a calcula capacitatea minimă necesară a condensatoarelor de intrare și de ieșire pentru a obține un răspuns de frecvență dat în regiunea cu frecvență joasă.
Dar asta nu este tot! Dacă noastre de două difuzor sau trehpolosnyy-, comportamentul impedanta difuzorului datorită influenței inductoare, condensatori și rezistențe pentru a prezice de separare filtre este dificil, mai ușor de măsurat (fig. 3e). (Notă pentru pisica înțeleaptă Da, în general, acest lucru nu este prea mult.)
1. Măsurarea puterii de ieșire este cel mai bine realizată prin observarea nu limitat semnal sinusoidal pe un osciloscop, iar valoarea numărat a amplitudinii tensiunii măsurate în LES (pentru putere sinusoidal), sau la stânga așa cum este (pentru putere de vârf). de măsurare a tensiunii de curent alternativ de voltmetru nedorit, deoarece nu vom vedea distorsiunile de semnal la închiderea de putere la maxim, și de obicei nu știe pe ce sistem de asamblat și calibra voltmetru. Măsurarea puterii de vârf a amplitudinii este îndoielnică - se poate obține numai prin calcul. Formula pentru semnal sinusoidal calcule dur de putere, după cum urmează: P = (U n 3) 2 / R n. unde U n este tensiunea de alimentare, R n este rezistența la sarcină la frecvența specificată. precizie aderenți poate fi scăzută din căderea de tensiune U n la tranzistori de ieșire și de a permite deformarea U n la puterea nestabilizat.
2. Acum, că știm cum să se ocupe cu putere, a declarat pe eticheta „dur“ home theater „puterea totală a tuturor canalelor este de 400 wați,“ când puterea consumată de rețea -100 watt. 3. Cel mai corect să spunem așa: amplificator de putere măsurat - X wați la THD Y% și Z frecvență Hertzi pe ohmi sarcină R. (Pentru cei curioși - vechile GOST au însemnat raportul armonic 1% la puterea nominală și 10% la maximum). Despre armonice (vom vorbi mai târziu, acum am nevoie de alimente sub formă de pește, nu curent electric - nota pisica foame).
Publicație: www.radiokot.ru, www.cxem.net
Trimiteți-le prietenilor: