Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина - Сворень Рудольф Анатольевич - Страница 42

Можно избежать частотных искажений, если подобрать элементы усилителя с таким расчетом, чтобы он в одинаковое число раз усиливал электрические колебания всех звуковых частот от 30 гц до 10–15 кгц. Однако получить равномерное усиление в таком широком диапазоне частот довольно трудно, и поэтому в простых приемниках ограничиваются низшими частотами (50—150 гц) и высшими (6–7 кгц), что заметно упрощает схему и облегчает подбор деталей усилителя.

Для оценки частотных искажений обычно пользуются частотной характеристикой, которая показывает, какую величину имеет коэффициент усиления на различных частотах (рис. 84).

Рис. 84. Частотная характеристика усилителя показывает, как его коэффициент усиления зависит от частоты.

Коэффициент усиления k показывает отношение напряжения на выходе усилителя U_выx к напряжению на входе U_вx, то есть фактически показывает, во сколько раз выходное напряжение больше входного.

Как правило, коэффициент усиления уменьшается на крайних — высших и низших — частотах. Сравнивая усиление на той или иной частоте с усилением на какой-нибудь средней частоте (обычно средней считают частоту 1000 гц), можно количественно оценить частотные искажения. Так, например, если сигнал с частотой 1000 гц усиливается в сто раз, а сигнал с частотой 50 гц — в пятьдесят раз, то на частоте 50 гц частотная характеристика «завалена» и коэффициент усиления снижается на этой частоте в два раза. Обычно завал или подъем частотной характеристики измеряют в децибелах (дб). На стр. 184 есть таблица, с помощью которой можно определить, какой подъем или завал частотной характеристики соответствует тому или иному числу децибел (лист 129).

Наряду с усилителем частотные искажения может вносить и громкоговоритель. Так, например, громкоговорители с малой площадью диффузора сильно заваливают низшие частоты, а большие громкоговорители плохо воспроизводят высшие частоты. Для того чтобы добиться равномерного воспроизведения широкой полосы частот, в приемниках высокого класса устанавливают несколько различных громкоговорителей.

Для полной оценки частотных искажений снимают частотную характеристику, измеряя не выходное напряжение U_вых, а звуковое давление, создаваемое громкоговорителем. Начинающим радиолюбителям подобные измерения проводить трудно, и поэтому им приходится оценивать работу приемника на слух.

Если внимательно прислушаться к передаче, особенно при воспроизведении музыки, то можно легко обнаружить завал низших частот (рис. 85, 87).

Рис. 85. Частотная характеристика может иметь завал в области низших частот. В этом случае басы (контрабас, барабан, виолончель и др.) воспроизводятся слабо.

В этом случае звук становится «сухим», такие инструменты, как контрабас, виолончель и особенно барабан, прослушиваются плохо. В случае же завала высших частот звук становится глухим, «бубнящим» — скрипки, флейты звучат приглушенно (рис. 86, 87).

Рис. 86. В случае завала частотной характеристики в области высших частот звук получается бубнящим, приглушенно звучат такие инструменты, как скрипка, флейта, труба.

Рис. 87. Усилитель с равномерной частотной характеристикой одинаково хорошо воспроизводит все звуковые частоты.

Проверять усилитель нужно тогда, когда громкоговоритель укреплен на доске и вставлен в ящик, так как в противном случае будут очень сильно завалены низшие частоты.

Нелинейные искажения в той или иной степени возникают во всех звеньях радиовещательного тракта: в передатчике, приемнике, различных усилителях, микрофоне, громкоговорителе и т. д. Эти искажения фактически представляют собой искажение формы кривой сигнала. В усилителе НЧ нелинейные искажения обнаруживаются тогда, когда график выходного напряжения становится не. похожим на график входного напряжения. Так, например, в те моменты, когда входное напряжение растет, в результате нелинейных искажений выходное напряжение может оставаться неизменным (вершины графика выходного напряжения становятся приплюснутыми). Вследствие искажения формы кривой, звук, воспроизводимый громкоговорителем, оказывается не похожим на звук перед микрофоном: он становится хриплым и дребезжащим (рис. 88).

Рис. 88. В результате нелинейных искажений меняется форма усиливаемого сигнала — в нем появляются составляющие, которых не было при передаче. При этом воспроизводимый звук становится хриплым и дребезжащим.

Источником нелинейных искажений в усилителях низкой частоты являются лампы и трансформаторы со стальными сердечниками. Именно в этих элементах и может искажаться форма сигнала из-за того, например, что при большой амплитуде усиливаемого напряжения на управляющей сетке лампа может оказаться запертой (то есть ее анодный ток прекратится) или из-за того, что в стальном сердечнике трансформатора наступит насыщение — сердечник намагнитится до предела и увеличение тока в обмотке не будет усиливать его магнитного поля.

Подобрав необходимые напряжения на электродах лампы и правильно рассчитав трансформаторы, через которые проходит усиливаемый сигнал, нелинейные искажения в усилителе НЧ можно заметно уменьшить.

Наряду с частотной характеристикой при оценке любого звуковоспроизводящего устройства указывается также коэффициент нелинейных искажений k_н, или, как еще называют, коэффициент гармоник. Раньше этот показатель называли «клирфактор», что в переводе означает «показатель ясности». Коэффициент нелинейных искажений показывает, сколько процентов мощности полезного звукового сигнала составляет мощность посторонних звуков — всех этих шумов и хрипов, появившихся в результате нелинейных искажений.

Предположим, что скрипач, стоя перед микрофоном, медленно проводит смычком по струне и при этом на микрофон воздействуют звуковые колебания с частотой 500 гц, а в приемнике этот звук воспроизводится с мощностью 1 вт. Предположим также, что, в результате нелинейных искажений в передатчике, приемнике и других элементах тракта, громкоговоритель, кроме звука с частотой 500 гц, воспроизводит еще и другие звуки, которых не было при передаче, и что мощность этих посторонних звуков составляет 0,1 вт. В этом случае коэффициент нелинейных искажений k_н всего тракта от микрофона до громкоговорителя, или, как говорят акустики, «от уха до уха», составляет 10 %. Небольшие нелинейные искажения (1–3 %) наше ухо не обнаруживает. Искажения 8—12 % сильно ухудшают качество звука, а при нелинейных искажениях в 15–25 % передача оказывается настолько искаженной, что слушать ее очень неприятно.

В каждом из элементов радиовещательного тракта в отдельности искажения невелики, но радиослушатель практически воспринимает сумму всех искажений. Это заставляет вести серьезную борьбу за уменьшение нелинейных искажений во всех элементах тракта: в передатчике, в детекторе, усилителе низкой частоты и т. д. Нелинейные искажения у громкоговорителей составляют 2–3 %, а у хороших усилителей 0,5–1,5 %. В простом усилителе НЧ можно допустить k_н около 3–6 %.