Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 07.107.2007
Последнее обновление: Доработана: 21.10.2009

Часть 2   К вопросу об измерении входного и выходного сопротивлений усилителя низкой частоты

 

 

      Аннотация.   Тема статьи полностью совпадает с заголовком.

 

 

На страницах журнала «Радио» неоднократно публиковались статьи со схемами и методами измерения входного и выходного сопротивлений усилителей низкой частоты. Во всех описанных вариантах внутреннее сопротивление вольтметра предполагается настолько большим, что его влиянием на измеряемую цепь можно пренебречь.

Однако, такие измерения с не меньшим успехом можно осуществить при помощи обычного многопредельного вольтметра переменного напряжения (рисунок 2-1). При этом, на вход усилителя подаётся переменный сигнал произвольной величины, но всё же исключающей перегрузку усилителя. На выходе усилителя переменное напряжение дважды измеряется вольтметром: сначала на одном пределе измерения (Uпр1) записывается показание U1, затем на другом пределе измерения (Uпр2) записывается показание U2. Если принять, что Rv1 – внутреннее сопротивление вольтметра на первом пределе измерения, то выходное сопротивление проверяемого усилителя можно вычислить по формуле:

формула для вычисления выходного сопротивления

В свою очередь, внутреннее сопротивление вольтметра равно:

вычисление внутреннего сопротивления вольтметра

где r – входное сопротивление вольтметра, отнесённое к одному вольту

Может случиться так, что значение r неизвестно. Тогда его следует предварительно измерить по схеме, приведённой на рисунке 2-2 (с соблюдением техники безопасности).

схема измерения выходного сопротивления

Рис. 2-1 Измерение выходного сопротивления усилителя

схема измерения входного сопротивления вольтметра

а) б)

Рис. 2-2 Схемы для измерения входного сопротивления вольтметра

Сначала напряжение сети измеряется непосредственно вольтметром (рис.2а). Затем вольтметр, включённый на предел Uпр, подключается к сети через известное сопротивление R (рис. 2б). Записываются соответствующие показания U1 и U2.

Значение r вычисляется по формуле:

вычисление внутреннего сопротивления вольтметра

Пусть, например, непосредственное измерение напряжения сети дало значение U = 220 В. После подключения вольтметра к сети через резистор R = 300 кОм на пределе измерения Uпр = 300 В показание изменилось до U2 = 200 В. Таким образом,

вычисление внутреннего сопротивления реального вольтметра

В частности, когда U2 = 0,5´U1, будет иметь место равенство

вычисление внутреннего сопротивления вольтметра

Таким образом, если резистор R выполнить переменным, то добившись при его помощи показания, половинного от показания при непосредственном измерении, можно узнать внутреннее сопротивление вольтметра. Для этого достаточно измерить получившееся сопротивление резистора R или, предварительно отградуировав его, снять показание со шкалы.

Величина разделительного конденсатора определяется из соотношения

вычисление разделительного конденсатора

Измерение входного сопротивления усилителя можно выполнить по схеме, приведённой на рисунке 2-3. В соответствии с ней изменением величины резистора R добиваются одинакового показания вольтметра независимо от его включения параллельно входу усилителя или параллельно резистору R. В этом случае получившаяся величина резистора точно соответствует входному сопротивлению усилителя.

схема измерения входного сопротивления усилителя

Рис. 2-3 Измерение входного сопротивления усилителя

Однако применять эту схему не всегда удобно. В0-первых, потому что для усилителя с большим входным сопротивлением резистор R также должен быть высокоомным. Во-вторых, потому что в этом случае и вольтметр должен быть высокоомным. Но тогда последовательно со входом высокоомного вольтметра оказывается включённым высокоомный резистор, что приводит к значительным паразитным наводкам на вольтметр и вынуждает прибегать к серьёзным защитным мерам для нейтрализации этих наводок.

Наконец, здесь предполагается, что выходное сопротивление генератора значительно меньше, чем сопротивление, получающееся от параллельного соединения резистора Rи вольтметра.

Поэтому для измерения входного сопротивления усилителя низкой частоты лучше всего воспользоваться схемой, изображённой на рисунке 2-4.

изменённая схема измерения входного сопротивления

Рис. 2-4 Изменённая схема для измерения входного сопротивления

Сначала генератор с известным выходным сопротивлением подключается через вольтметр, установленный на наименьший предел, ко входу усилителя. Напряжение генератора устанавливается таким, чтобы стрелка прибора отклонилась на некоторую величину U1. Затем к генератору вместо усилителя через вольтметр подключается резистор R с известным сопротивлением. Записывается показание U2. Тогда входное сопротивление усилителя определяется выражением:

вычисление входного сопротивления усилителя

На данной схеме ёмкость разделительного конденсатора С [мкФ ]должна быть не меньше, чем

вычисление разделительного конденсатора

Если после выяснения входного сопротивления усилителя окажется, что ёмкость выбрана меньше необходимой, то измерение полезно повторить после замены конденсатора на конденсатор с увеличенной ёмкостью.

Если значение (выходное сопротивление генератора) неизвестно, то его можно измерить по вышеприведённой методике, как выходное сопротивление усилителя. Метод определения внутреннего сопротивления вольтметра (Rv) также описан выше.

Для частного случая, когда U2 = U1, входное сопротивление усилителя будет точно равно сопротивлению резистора R. В этом случае нет необходимости знать выходное сопротивление генератора. И дополнительно к этому существенно снижаются требования к ёмкости конденсатора. Схема для измерения входного сопротивления усилителя принимает вид, как на рисунке 2-5.

схема окончательного варианта измерителя

Рис. 2-5 Окончательный вариант схемы

Процесс измерения сводится к подбору такого значения R, при котором вольтметр будет показывать одинаковый результат, будучи подключённым как к усилителю, так и к резистору. После этого, измерив получившееся значение R (либо заранее отградуировав шкалу и сняв с неё показание), можно считать задачу решённой.


Просмотров: 4301

Комментарии к статье:


Ваще сообщение:
 

 

Добавить комментарий

[B] [I] [u] [S] [2] [2]       [TAB] [∑] [∓] [≈] [≠] [≤] [≥] [π] [×] [√]       [RED] [GRE] [BLU]

[α] [β] [Γ] [γ] [Σ] [σ] [Δ] [δ] [Ω] [ω] [μ] [Λ] [λ]