가청 주파수 증폭기의 출력 전력 측정. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 트랜지스터 전력 증폭기

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공급 전압이 +12V이고 부하 저항이 4ohm 인 기존의 저주파 증폭기를 사용하고 오실로스코프를 부하에 연결하고 정현파 신호 발생기를 입력에 연결하고 (도 7 1)

(확대하려면 클릭하십시오)

모든 것을 켜고 오실로스코프 화면에서 "재미있는 그림"을 관찰하십시오. 눈에 보이는 왜곡에 도달할 때까지 정현파(쌀. 2a). (과학자 고양이 노트: 3% 미만의 왜곡은 육안으로 보이지 않습니다. 왜곡이 무엇인지는 다른 글에서 다루도록 하겠습니다.)

정현파가 차지하는 면적을 계산(또는 측정)하여 동일한 면적의 등가 DC 전압으로 대체할 수 있습니다(쌀. 2b).

이 긴장을 RMS 전압 - SLE(영어 약어 - RMS), 구어체로 - "효과적". 따라서 모든 형태의 전류에 대한 등가 전압을 찾을 수 있습니다(쌀. 2c, d, e).

삼각형, 직사각형, 정현파, 지수 전류의 경우 등가 변환에 대한 수학적 표현이 있습니다. 이해하기 쉽도록 그림에는 대칭 신호 주기의 절반이 표시되어 있습니다. 컴퓨터 등록의 출현으로 수학적 표현을 검색하지 않고도 모든 함수의 수치 적분을 수행할 수 있게 되었습니다. 이게 다 뭐야? 발견된 등가 직류는 조사한 전류와 동일한 열 작업을 생성합니다.

모든 교류는 다음 유형의 전압으로 특징지을 수 있습니다.

진폭 - 파란색 화살표(이름과 사진에서 명확함)

평균 - 측정 기간 동안의 모든 순간 신호 값의 산술 평균(그림에는 표시되지 않음)

RMS - 빨간색 화살표(위에서 논의됨).

이러한 유형의 전압에 대한 이해를 돕기 위해 그래프 용지에 그림을 그리고 전압의 수치를 독립적으로 합산할 수 있습니다(정현파, 직사각형 및 삼각형 전압의 경우). 대부분의 AC 전압계에는 RMS에서 평균 전압에 해당하는 AC 정류 회로가 가장 단순하고 표시 눈금의 눈금이 있습니다. 정현파 전류 및 전압을 측정할 때 문제가 발생하지 않으며 전류 또는 전압이 정현파와 다른 경우 보정 계수를 입력해야 합니다.

이제 시작의 시작을 기억합시다 - 옴의 법칙: 나=U/R, DC 전력 계산 공식 - P=U*I=I2R=U2/R.

정현파 전류(및 전압)의 경우 오실로스코프에서 측정한 진폭 전압에서 전력을 계산하는 공식은 다음과 같습니다.

P = (0,707U)2/Rн = U2/4Rн

여기서 0,707은 정현파 전류의 진폭 전압 U를 등가 DC 전압으로 변환하는 계수입니다.

우리는 오실로스코프 화면(쌀. 2b). 기계의 힘은 1초 안에 하는 일이다. 전력은 명시적인 시간 매개변수를 포함하지 않습니다. 이것은 또한 1초라는 것을 암시합니다(그러나 관찰되지는 않으며 저주파 증폭기의 전력을 측정할 때 정확하게 나타납니다). 예를 들어, SLE의 임의의 순간에 100ms의 시간 동안 10Hz의 주파수를 갖는 사행의 경우 전압은 진폭 값(쌀. 2c)

누가 그러한 접근 방식을 정현파 신호로 확장하는 것을 방지합니까? 100ms의 시간 동안 사인 1Hz의 일부(쌀. 2위) 우리는 진폭 전압을 RMS로 변환하는 계수가 1이고 따라서 순시 전력이 10ms의 전체 반주기보다 두 배인 거의 직사각형을 얻습니다.

하지만 그게 전부가 아닙니다! 최소값에서 최대값으로 갈 때의 전압 스윙을 측정할 수 있습니다(쌀. 2g) 매우 짧은 시간에 더 많은 힘을 얻으십시오! 붐박스에서 수십 와트, 가정용 앰프에서 수백 와트가 나옵니다!

결과를 표로 요약해 보겠습니다.

증폭기 테스트에 일반적으로 사용되는 저항성 부하(예: 무거운 권선 저항기)에서 전력을 측정하는 방법을 살펴보았습니다. 디지털 저항계로 스피커의 저항을 측정하는 세심한 라디오 아마추어는 4옴 미만(예: 3,8옴)임을 알 수 있습니다. "그래, 그럼 나는 차트에 있는 것보다 더 많은 것을 얻을 것이다!" -그는 외칠 것입니다-그리고 그는 옳을 것이지만 정답은 아닙니다. 사실 스피커에는 스피커 코일의 회전 수와 자기 특성(RCL 미터로 측정)에 따라 모든 저항계로 측정할 수 있는 활성 및 유도의 두 가지 저항 구성 요소가 있습니다. 예를 들어 공칭 DC 코일 저항 R = 3Ω인 32GD-75-4 스피커를 예로 들어 보겠습니다. 인덕턴스 L=150 마이크로헨리. 스피커의 임피던스 Z는 두 가지 구성 요소로 구성됩니다. Rx 유도 XL. 두 주파수에 대해 계산해 봅시다.

주파수		1000 Hz	10 кГц
유도 리액턴스는 공식으로 계산됩니다.		0,94 옴	9,4 옴
임피던스 - 공식에 따름		4,11 옴	10,21 옴

10kHz에서 실제 부하의 저항은 2,5배 증가했고 이 부하에 전달된 전력은 각각 2,5배 감소했습니다(쌀. 3비). 이제 증폭기의 입력(및 출력)에 커패시터가 있음을 기억하십시오.

Rin = 100kOhm, 커패시터 커패시턴스 Swx = 0,1μF라고 가정합니다. 1kHz의 주파수에서 저항은 1,6kOhm입니다. 100Hz - 16kOhm의 주파수에서; 10Hz - 160kOhm의 주파수에서, 즉 증폭기의 첫 번째 단계 입력에 공급되는 전압은 0,38 배 감소하고 이에 비례하여 출력 전력도 감소합니다 (쌀. 3c).

출력 커패시턴스 Cout = 1000μF의 영향에 대한 유사한 계산은 다음과 같습니다. 1kHz - 0,16Ω; 100Hz - 1,6옴; 10Hz - 16옴. 후자의 경우 4Ω 부하는 0,2 출력 전압만 수신하고 출력 전력은 가능한 최대 값의 1/25로 떨어집니다(쌀. 3g). 따라서 저주파 영역에서 주어진 주파수 응답을 얻기 위해 입력 및 출력 커패시터의 최소 요구 커패시턴스를 계산하는 데 게으르지 마십시오.

그러나 다시 말하지만 그게 다가 아닙니다! 우리의 라우드스피커가 XNUMX웨이 또는 XNUMX웨이 라우드스피커인 경우 인덕턴스, 커패시터 및 크로스오버 저항의 영향으로 인해 라우드스피커 임피던스의 동작을 예측하기가 다소 어려우므로 측정하기가 더 쉽습니다(쌀. 3위). (현명한 고양이의 메모. 예, 일반적으로 이것은 그다지 필요하지 않습니다.)

합계하다

1.출력 전력 측정은 오실로스코프 화면에서 무제한 정현파 신호를 관찰하고 측정된 진폭 전압 값을 RMS로 변환하거나(정현파 전력을 얻기 위해) 그대로 두는 것이 가장 좋습니다(피크 전력용). AC 전압계로 전압을 측정하는 것은 바람직하지 않습니다. 최대 전력에 가까운 전력에서 신호 왜곡을 볼 수 없으며 일반적으로 전압계를 조립하고 보정하는 방법을 모르기 때문입니다. 진폭 피크 전력의 측정은 의심스럽습니다. 순전히 계산으로 얻을 수도 있습니다. 정현파 신호의 전력을 대략적으로 계산하는 공식은 다음과 같습니다. Р = (위로:3)2/Rн여기서 Up은 공급 전압이고, Rн은 주어진 주파수에서의 부하 저항입니다. 정밀 애호가는 Up에서 출력 트랜지스터의 전압 강하를 빼고 전원 공급 장치가 불안정할 때 Up의 감소를 고려할 수 있습니다.

2.이제 우리는 "멋진" 홈 시어터의 명판에 선언된 전력과 관련되는 방법을 알고 있습니다. 3.가장 정확한 방법은 다음과 같이 말하는 것입니다. 측정된 증폭기 전력 - Y%의 고조파 계수 및 R 옴의 부하에서 Z 헤르츠의 주파수에서 X 와트. (궁금한 사람을 위해 - 이전 GOST는 정격 출력에서 ​​1%, 최대에서 10%의 고조파 계수를 암시했습니다). 고조파 계수에 대해 (나중에 이야기하겠습니다. 이제 전류가 아닌 물고기 형태의 음식이 필요합니다! -배고픈 고양이에 대한 메모).

4."하지만 그게 다가 아니야!" (스승님, 광고 슬로건을 사용하지 않고 말할 수 있습니까? 문맹 고양이의 메모). 증폭기의 터미널 트랜지스터에서 소비되는 전력은 일정하지 않으며(가장 일반적인 클래스 AB 증폭기의 경우) 0,25~0,5 출력 전력 범위에서 최대값에 도달합니다. 이를 바탕으로 필요한 라디에이터 면적을 계산할 필요가 있습니다.

출판: radiokot.ru

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