Устройство измерения коэффициента нелинейных искажений (КНИ)

ЦЕЛИ РАБОТЫ:

1. Изучить принцип измерения КНИ.

2. Исследовать работу устройства.

3. Сделать выводы о достоинствах и недостатках устройства.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ) предназначен для количественного определения качества выходного сигнала. КНИ определяется по формуле:

Если на вход усилителя подать сигнал определенной частоты и амплитуды, то на его выходе появятся высокочастотные составляющие этого сигнала, связанные с нелинейными процессами в этом усилителе. В этом случае 1-ю гармонику выходного сигнала считают «полезной», а все остальные – паразитными, вносящими искажения. Таким образом, формулу (29.1) можно интерпретировать как отношение действующего значения напряжения исследуемого сигнала, не содержащего «полезной» составляющей, к действующему значению напряжения «полезной» составляющей.

Исходя из (29.1), для измерения КНИ выходной сигнал следует подать на входы двух фильтров: на фильтр НЧ, выделяющий сигнал 1-й («полезной») гармоники, и на фильтр ВЧ, подавляющий «полезный» сигнал и, соответственно, выделяющий сигнал ВЧ-помех. Таким образом, действующее значение на выходе фильтра НЧ будет величиной U₁, а действующее значение на выходе фильтра ВЧ будет величиной, стоящей в числителе формулы (29.1).

В схеме, изображенной на рис. 29.1, измеряемый сигнал одновременно с фильтром НЧ (DA1) подается на повторитель напряжения (DA2), позволяющий согласовать его с фильтром ВЧ, реализованном на DA2. Оба фильтра собраны по схеме Баттерворта и имеют максимально плоскую частотную характеристику.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать схему (рис. 29.1) и проверить ее работу на эталонном сигнале. Для этого следует использовать формулу (29.1), учитывая, что использованные в работе активные фильтры усиливают сигнал, попадающий в полосу прозрачности с некоторыми коэффициентами K_U_НЧ и K_U _ВЧ. Для определения этих значений следует подать по отдельности сигналы с частотой 100 Гц и 200 Гц.

2. Собрать схему с источником реального сигнала в виде усилителя по схеме с ОЭ, работающим в нелинейном режиме (рис. 29.2) и проверить работу устройства. Схему с ОЭ можно взять из л.р. №10.

3. Сделать выводы о погрешности измерений КНИ.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Схемы исследованных устройств.

2. Экспериментально определенные значения КНИ для обеих схем.

3. Выводы.

ВЫВОДЫ

1. Причина погрешности измерения КНИ состоит в конечной скорости спада сигнала с ростом его частоты, поэтому некоторая его часть не подавляется соответствующим фильтром и вносит погрешность в определяемую величину КНИ. По этой причине применение данного устройства оправдано при небольших значениях КНИ, например, при проверке усилителей звукового диапазона.