нейных искажений, к напряжению или току основной частоты:

K = VU\2f + U\f+...IU2.f ; (2.64)

при расчетах удобнее пользоваться амплитудными значениями тока и тогда

(2.65)

Рис. 2.26. Характер нелинейных искажений

При усилении сигналов звуковой частоты с точки зрения обнаружения на слух нелинейных искажений наибольшую роль играют составляющие комбинационных частот /i±f2, 2/i±/2, 2f2±fi возникающие при подаче на вход усилителя по крайней мере двух гармонических напряжений с частотами fi и f. Появление гармоник 2f\, 2/2, 3/ь fz, в процессе усиления сказывается на характере звучания значительно меньше. Это объясняется тем, что вообще гармоники (обертоны) являются составной частью звуковых сигналов (речи, музыки и т. д.). Таким образом, в реальных условиях на вход УЗЧ поступает напряжение, спектр которого содержит fi, 2fi, 3/ь /2, 2/2, З/г, ... Гармоники, возникающие в результате нелинейных искажений, просто суммируются с начальными и сравнительно мало ухудшают качество передачи. Наоборот, составляющие комбинационных частот (в особенности разностных типа /2I, 2/2I, 12/)-/2!, ) появились в процессе усиления, И поэтому они, главным образом, и создают искажение сигнала.

Несмотря на то, что восприятие на слух искажений в основном зависит от относительных амплитуд комбинационных частот, за меру нелинейных искажений обычно принимают коэффициент гармоник. Это объясняется, с одной стороны, тем, что амплитуды комбинационных частот и гармоник пропорциональны. Так, амплитуда разностного тона \f\-/2] пропорциональна амплитуде второй гармоники, более сложно образованного тона /i-2/21 третьей гармонике. С другой стороны, приборы, предназначенные для из-

мерения коэффициента гармоник, например С6-1, значительно проще анализаторов спектра С4-12, позволяющих измерять его отдельные составляющие.

Нелинейные искажения на слух незаметны, если коэффициент гармоник невелик {kr<0,2 ... 0,5%). Нормированные значения коэффициента гармоник усилителей высшего класса составляют сотые доли процента. Для усилителей вещательных трактов I класса в области средних частот коэффициент гармоник не должен превышать 2,5%, а на нижних частотах из-за искажений, вносимых магнитной цепью выходного трансформатора, - 4%.

Групповые усилители многоканальной связи должны обладать высокой степенью линейности для того, чтобы продукты нелинейности (гармоники и комбинационные частоты) из одного канала (сравнительно узкого спектра частот, занимающего определенное место в частотном интервале) не попали в остальные (которых может быть сотни и тысячи). Для оценки степени искажений используются зату.хания нелинейности по второй и третьей гармоникам, равные 201g(l/r2) и 20Ig (1/-%гз), где k,2=U2,2ilU2f. kn = = 2,з;/2г- в соответствии с (2.64) в даннОхМ случае

K = yk\ + k\. (2.66)

Допустимые значения затуханий нелинейности для второй гар.мо-ннки порядка 76 дБ и для третьей 104 дБ (йг2 = 0,016%, йгз = = 0,00063%) при Р2=1 мВт (см. § 8.4).

Другой мерой, характеризующей влпянпе нелинейности УЗЧ, является коэффициент интермодуляционных искажений. Для пз-меренпя этого показателя на вход усилителя подаются два гармонических напряжения с частотами fi = 50 Гц и /2 = 6 кГц (или 10 кГц). Амплитуды этих напряжений относятся как 4:1. Отношение амплитуды разностной частоты /2-h к амплитуде выходного напряжения частоты 50 Гц и представляет собой коэффициент интермодуляционных искажений; допустимое значение этого коэффициента принимается равнььм (1 ... 1,5) кг.

При усилении импульсных сигналов, модулированных по длительности, нелинейность динамической характеристики не играет ролп. Если же при передаче информации изменяется размах импульсов (как это имеет место при передаче изображения), то изменяется контрастность видимой картины, т. е. нарушается относительная плотность (градации) полутонов. Иногда для получения необходимой контрастности вводят определенного вида нелинейность. Уровень нелинейных искажений импульсных сигналов целесообразно оценивать коэффициентом нелинейности сигнала кпл, равного нормированному относительно максимального значения изменению крутизны (производной) динамической характеристики; так, в случае зависимости 2 = f(wi)

нл ~ (тах т!п)/шах>

где yfemax И Amin - наибольшес И нзименьшее значения производной du2ldui в пределах используемого участка характеристики.

При повышении входного напряжения увеличиваются напряжение и мощность в выходной цепи усилителя и изменяется степень нелинейных искажений при показанных на рис. 2.25 и 2.26 формах динамических характеристик. Коэффициент гармоник с повышением напряжения сигнала непрерывно возрастает, а в случае характеристики с изгибом в начале координат (рис. 2.27) сначала у.меньшается, а затем возрастает, как и при формах характеристики на рис. 2.25 и 2.26.

Другим выходным параметром является номинальная выходная мош^ность Р^, определяемая при условии, что коэффициент гармоник не превышает максимально допустимого. Очевидно, что при этом на входе усилителя поддерживается (обычно не менее 10 мин) гармоническое напряжение, частота которого применительно к УЗЧ выбирается равной pSSncZ

1 кГц. Номинальная выходная мощность уси- изгибом в начале лителей станций радиотрансляционных узлов координат установлена следующим рядом значений: 50,

100, 250, 500, 1250, 2500, 5000 и 15 000 Вт. Наряду с этим нормируются значения kr для нескольких частот и различных напряжений сигнала.

В литературе встречается музыкальная выходная мощность , под которой понимают мощность, аналогичную номинальной, только при настолько непродолжительном входном напряжении, что напряжение источника питания не успевает снизиться из-за потребления от него большего тока. Если питание усилителя осуществляется от стабилизированного источника, то музыкальная выходная мощность не отличается от номинальной. Наконец, иногда в описании аппаратуры приводится максимальная выходная мощности; ее определяют подобно номинальной, но при г=10%.

Кроме Р2 к выходным параметрам относят номинальное выходное напряжение U2 - среднеквадратическое напряжение гармонических сигналов или размах импульсных, а также сопротивление нагрузки Z2 и выходное сопротивление Zbux- В общем случае Z2=i = Г2+]Х2. В технических условиях вместо Z2 обычно задается активное сопротивление R2, равное Z2= У^г^2+х^ на средней частоте fo- Нагрузкой для усилителя звуковоспроизводящего устройства является сопротивление акустической системы или громкоговорителя, равное 8 Ом, реже 4 или 16 Ом. Для усилителей большой мощности нормируется не R2, а номинальное выходное напряжение, установленное равным 240 В (при /2250 Вт предусматривается дополнительное значение (/2=120 В), что позволяет определить R2. Например, при Р2 = 15 кВт /?2 = 3,84 Ом, а при Р2 = 50 Вт и U2= 120 В i?2 = 288 Ом.

2-1 33