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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 확성기 임피던스 미터. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 장치는 오디오 주파수 대역 전체에 걸쳐 스피커의 전기 임피던스의 크기와 위상을 측정하며 자신의 스피커를 만들거나 개조하는 오디오 매니아에게 매우 유용합니다. 이러한 매개변수를 알면 저음 반사를 올바르게 구성하고 스피커 크로스오버 필터를 선택 및 계산하며 위상 응답을 향상시킬 수 있습니다. 저항 계수의 주파수 의존성과 일반적인 저주파 스피커 헤드 코일의 전류와 전압 사이의 위상 변이가 그림 1에 나와 있습니다. XNUMX. 자체 공진 주파수 이하의 임피던스는 유도성이고, 공진 시에는 활성 상태이며, 그 이상에서는 먼저 용량성이고 신호 주파수가 증가함에 따라 다시 유도성이 됩니다. 임피던스의 위상-주파수 특성을 통해 스피커 작동을 계산하고 분석하는 데 필요한 추가 정보를 얻을 수 있습니다.
여기에 제안된 장치를 사용하면 17,4Hz~29,4kHz의 주파수 범위에서 지정된 특성을 확인할 수 있습니다. 임피던스 계수와 위상각의 측정 한계는 각각 |Z|= 0...200 Ohm 및 f=+90°입니다. 측정 결과는 해당 매개변수 값과 수치적으로 일치하는 DC 전압 0...200mV 및 0...+900mV의 형태로 반영됩니다. 측정 속도를 높이려면 두 개의 디지털 전압계 또는 범용 멀티미터를 장치에 연결할 수 있습니다. 녹음기를 사용하는 것이 가능합니다. 미터의 작동 원리는 그림에 나와 있습니다. 2는 다음과 같습니다. 전체 오디오 주파수 대역을 포괄하는 두 가지 주파수 범위에서 발생기는 위상이 90° 다른 두 개의 정현파 전압(구적 신호)을 생성합니다. 그 중 하나는 안정적인 전류 형태로 연구 중인 부하(스피커 또는 헤드)에 공급되고 다른 하나는 위상이 90° 앞선 직사각형 신호(사행)로 변환됩니다. 구형파 위상은 정현파 전류와 헤드 전압 사이의 위상 변이를 측정하기 위한 기준입니다. 코일을 통과하는 전류가 안정적이라면 코일을 통과하는 전압은 임피던스 모듈에 비례합니다.
미터의 발생기는 연산 증폭기와 전압 제어 전류 증폭기(VCA)를 사용하여 제작됩니다. 필요한 주파수 설정 정확도를 보장하기 위해 발생기의 오디오 주파수 범위는 두 개로 나뉩니다. 이중 가변 튜닝 저항기(R6 및 R8)는 제한 저항기와 직렬로 연결됩니다. 저항 변화의 지수적 특성이 필요합니다(그룹 B). 스위치 SA1을 사용하여 발생기의 주파수 범위를 선택합니다. 한 위치에서는 17,4...1000Hz, 다른 위치에서는 530Hz...29,4kHz입니다. DA2.4 연산 증폭기 생성기에서 주파수 설정 요소는 피드백이 적용되는 ITUN DA1 및 연산 증폭기 DA2.3을 기반으로 하는 조정 가능한 위상 필터와 반전 적분기입니다. 적분기에서는 위상 편이가 90°이므로 위상 필터가 -90° 위상 편이를 생성하면 발진기 위상 균형 조건이 충족됩니다. 전체 위상 회전은 0°입니다. 발전기의 작동 주파수 fG는 요소 R8, R9, C10(또는 C9)에 의해 결정됩니다.
작동 주파수 범위에서 적분기 출력의 발진 진폭을 유지하려면 입력 전류가 주파수에 비례하여 변경되어야 합니다. 출력 전류 DA1의 해당 변경은 다른 주파수 설정 저항 R5과 결합된 가변 저항 R6을 사용하여 제어 전류 ITUN(핀 8)을 조정하여 달성됩니다. 주파수 대역에서 저항 R6 및 R8의 저항이 비이상적으로 일치하면 생성된 전압의 진폭이 변경되지만 자동 조정 회로는 필요한 값을 복원합니다. 발진 진폭에 비례하는 다이오드 VD1에 의해 정류된 전류는 적분기 DA12의 입력에서 저항 R2.2를 통해 저항 R13, R14를 통과하는 전류와 대수적으로 합산됩니다. 신호가 증가하면 적분기 DA2.2의 출력 전압이 감소하고 전류 ITUN DA1도 감소합니다. 결과적으로 2,14V의 안정적인 진동 진폭이 설정됩니다. DA2.1의 수정 적분기는 DC 모드를 안정화하고 추적 피드백 회로를 형성하며 DA2.4 출력의 전압을 수 밀리볼트의 정확도로 유지하는 기능을 수행합니다.
발전기에 의해 생성된 전압은 저항 R15에 의해 해당 부하 전류로 변환됩니다. 부하(Zn 최대 = 200Ω)에 비해 이 저항기의 저항이 상대적으로 낮기 때문에 특수 전압-전류 변환기(R3와 함께 DA15의 AC 정류기)를 통해 매개변수 측정 범위의 정확도가 보장됩니다. , 테스트 중인 헤드와 관련하여 전류 생성기로 작동합니다. 설명을 위해 그림. 그림 3은 네거티브 저항 변환기로 구성된 Howland 전류 소스의 다이어그램을 보여줍니다. 이에 대한 자세한 내용은 V.L. Shilo "Linear Integrated Circuits"의 책에서 읽을 수 있습니다. - M: Radio and Communications, 1979. - Ed. ). 면
소스의 내부 저항 Ri와 전압 소스 Ue에서 부하를 통해 흐르는 전류 IL은 다음 관계식으로 결정됩니다.
면
내부 저항 Ri는 매우 높은 값에 도달합니다. 전류 발생기의 설명된 특성은 전파 정류기의 요소가 도입된 경우에도 보존됩니다. 따라서 유효 내부 저항은 약 36kΩ으로 증가합니다. 저항 R16-R20은 정확하게 사용해야 합니다(편차는 1% 이하). 저항의 저항을 독립적으로 계산할 때 계수 값에 초점을 맞춰 R22도 고려해야 합니다.
DA3의 경우 차단 증폭 주파수가 높은 연산 증폭기가 사용되며 주파수 종속 정류 오류는 무시할 수 있습니다. 이 광대역 개방 루프 연산 증폭기의 DC 이득은 약 1500이므로 다이오드 VD2 및 VD3은 낮은 순방향 전압으로 선택됩니다. 커패시터 C11 및 C13은 OOS 회로의 다이오드에서 DA3을 분리하며 연산 증폭기 바이어스 전압은 측정 결과에 영향을 미치지 않습니다. pnp 트랜지스터의 입력 단계는 기본 전류 IB = 2,8μA의 일반적인 값을 가지며, 이는 탄탈륨 커패시터 C22을 분극화하는 데 충분한 약 3V의 연산 증폭기 DA0,9 출력에 대해 저항 R13의 전압 강하를 보장합니다. 측정을 위해 곧게 펴짐 |ZН| 다이오드 VD2의 음극에서 전압이 제거됩니다. 이는 두 가지 구성 요소로 구성됩니다. 음의 반파는 부하 ZH의 전압에 해당하고, 전압의 양의 반파는 알파 배로 증폭됩니다. 적분 회로 R21C14는 이 진폭 비대칭 교류 전압으로부터 평균값 UC14를 형성합니다. 이는 출력 정류 전압(밀리볼트 단위)이며 수치적으로 임피던스 모듈(옴 단위)과 동일합니다.
측정된 전류와 부하에 작용하는 전압 사이의 위상 변이 크기는 두 개의 비교기 DA4 및 DA5와 DD1 마이크로 회로를 사용하여 결정됩니다. 부하 저항에 관계없이 교류 전압은 저항 R23에 작용하며 그 이중 진폭은 다이오드 VD2, VD3에 작용하는 전압의 합보다 크므로 비교기 DA4는 낮은 저항 부하에서도 명확하게 전환됩니다. DA2.3 출력에서 작동하는 정현파 전압은 DA5 비교기에 의해 직사각형 전압으로 변환됩니다. 비교기 이후 두 신호는 DD1 마이크로 회로의 병렬 연결된 1개의 "Exclusive OR" 요소에 의해 처리되며, 이 요소의 공급 전압은 공통 와이어에 비해 값이 동일합니다. 결과적으로 DD28 출력의 전압 펄스를 요소 R33-R19, C20 및 CXNUMX으로 통합한 후 평균값은 측정된 전류와 저항 ZH에 걸쳐 떨어지는 교류 전압 사이의 위상 편이(수치 단위)에 해당합니다. . 이 장치는 전압 안정기가 통합된 별도의 장치로 전원을 공급받습니다. +6,7% 이내의 일반 값 조정으로 공통 와이어에 비해 +15V의 양극 공급 전압을 제공합니다. 임피던스 측정기를 교정하는 데는 정확한 200옴 저항이 적합합니다. 그런 다음, 예를 들어 100Hz의 신호 주파수에서 저항 R14는 부하 전압 UZ = 200mV를 설정합니다. 전압 Uf는 전원 공급 장치의 전압을 조정해서만 설정하면 됩니다. 회로 R24C16은 DA3의 활성 정류기로 인해 발생한 일부 위상 변이를 보상합니다. 결과적으로 튜닝 저항 R24는 고주파수에 설치되어 무유도 부하 등가 저항(f = 0°)에 대한 위상 변이가 발생하지 않습니다. 위상 측정기를 교정하기 위해 두 비교기의 출력은 일시적으로 -6,7V 전원 버스에 연결되고 트리머 저항 R33은 Uf = -900mV를 생성하는 위치로 설정됩니다. 장치 요소 교체 가능성에 대해. TL084 연산 증폭기 마이크로 회로를 TL074, TL082 또는 국내 K574UD2로 교체하는 것이 허용됩니다(마지막 두 개의 마이크로 회로에는 케이스에 두 개의 연산 증폭기가 포함되어 있음). 증폭기 및 비교기 DA3-DA5로 각각 하나의 연산 증폭기와 비교기가 포함된 K1401UD6 마이크로 회로를 사용할 수 있습니다. 그러나 LM311 비교기는 오픈 컬렉터 출력(LM306, LM393, K554CA3, KR521CA3)이 있는 다른 비교기로 대체됩니다. EL2044CN 연산 증폭기는 다른 광대역 연산 증폭기로 교체할 수 있습니다. 대부분의 연산 증폭기의 입력단은 npn 구조의 트랜지스터로 구성되므로 커패시터 C13의 극성을 변경해야 합니다. 다이오드 VD1-VD3(쇼트키 장벽 포함)은 직접 연결 시 전압이 감소합니다. KD922(A-B), KD523A로 대체되었습니다. 그러나 광대역 연산 증폭기 DA3의 이득이 5000을 초과하는 경우 KD503, KD518, KD520 시리즈의 다이오드를 사용할 수 있습니다. CD4030에는 국내 아날로그 K561LP2가 있습니다. 전원 공급 장치 정류기에서는 모든 인덱스와 조정 가능한 바이폴라 전압 조정기 마이크로 회로 KR521EN522(NE142)이 있는 다이오드 KD6, KD5554를 사용할 수 있습니다. 또한 구조에 적분기와 출력 저항이 50옴 이하인 삼각-정현파 신호 변환기를 포함하는 거의 모든 함수 발생기가 직교 신호 발생기로 적합하다는 점에 유의하십시오. 저자: Kuhle H. Messchaltung 모피 Lautsprecher. - 라디오 펀세헨
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