一种测量非直线性失真的仪器

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收音机或播音机要是非线性失真严重,发音就不清晰,变成沙哑。音色也破坏了。

本文介绍的是一种可以测量任何功率放大器非线性失真系数的仪器,输出频率是400周,测量非线性失真系数的范围从1.5-2到10-12%。

它的工作原理如下:音频振荡器3Г产生的低频电压U\(_{BX}\)接到被测放大器yHЧ的输入端(图1)后,如放大器有非线性失真,那么它的输出电压UBbIX中除了输入的低频电压外,还包括有高次谐波电压。带阻滤波器3Ф将输入的低频电压滤去后,剩下的谐波电压总值U\(_{ι}\)就可由电压表V3测得。

图1
图1 🔍原图 (875×303)

非线性失真系数r可以用下面的近似公式求得(参看图1)。

r=\(\frac{U}{_{ι}}\)UBbIX×100。 (1)

3Г-音频振荡器;U\(_{BX}\)-放大器输入电压;yHЧ-低频放大器;UBbIX-放大器输出电压;3Ф-带阻滤波器;U\(_{ι}\)-谐波电压。

这两个电压(U\(_{ι}\)和UBbIX)应用测量平均值的电压表来测量。

如果电压表V\(_{2}\)测得输出电压是120伏,经过带阻滤波器后的谐波电压是7.2伏,那么:

r=\(\frac{U}{_{ι}}\)UBbIX×100=7.2;120×100=6%。

电压表V\(_{3}\)的刻度,一般可直接表示出r来。测量时,应调整放大器输入端的电压,使输出电压UBbIX和仪器校准时所用的电压相等。

实际上,这仪器不过包括一只400周的带阻滤波器和普通的电压表。滤波器是由两节谐振回路(L\(_{1}\)C1和L\(_{2}\)C2)和负荷电阻R\(_{1}\)所组成(图2)。

图2
图2 🔍原图 (578×422)

要使基本频率(400周)得到应有的抑制,滤波器每一节的质量因数不能低于16。感应线圈因为用铁心,损耗较大,在音周时,质量因数一般很小,所以应采用很薄的矽钢片,每一矽钢片上涂上一层极薄的绝缘漆。此外,夹紧矽钢片用的螺钉和矽钢片应相互绝缘。

线圈铁心可用Ш-21型钢片\(^{*}\)叠成33公厘厚。空气隙要调整精确大约一公厘左右。线圈用0.72公厘径漆包线绕750圈。支架用胶纸板裁成。

图3
图3 🔍原图 (446×468)

铁心空气隙中的衬垫做法如图3。注意不要让开合钢片和Ш形钢片接触。否则损耗大,滤波器质量因数降低。

由于输入的交流振幅高,空气隙小的铁心导磁率就会减小,因此测试大功率放大器时,空气隙应加大到2—3公厘,自然线圈或铁心叠厚就应加多或加厚。

安装时,两线圈应互成直角,以免发生交连(图4)。底板下应装软橡皮衬垫。滤波器一经调整,不可遭受剧烈震动,以免空气隙变动,影响电感量。

图4
图4 🔍原图 (437×776)

仪器的调谐和校准

扼流圈未装用前,应先调整它的电感量,并校验它的质量因数。

调整时需要低频振荡器和交流电表(毫安表或电子管电压表)各一只。图5是校验时的接线图(图中ma是0-3毫安表)。先调整振荡器输出电压电表指针偏转满度,然后在300到500周内慢慢变动振荡器的频率,直到电表读数最小,这时振荡器所指的频率,就是被测滤波器的谐振频率。再变动铁心的空气隙,尽可能把谐振频率调谐到400周上。加大空气隙,谐振频率就升高。

图5
图5 🔍原图 (538×451)

上面的手续完成后,再调整振荡器输出电压到10伏,如此时电表指针不超过0.8毫安,回路的质量因数已够,否则线圈铁心应换更薄的矽钢片。

滤波器装妥后,还得做一次最后的校准,接法如图6。这时所用的输入电压,应和以后进行测量时所用的电压相同。如输入电庄为100伏,那么,输出谐波电压的伏数,就等于以百分数表示的非线性失真系数。如输入电压为1伏,比上例小100倍,那末,输出谐波电压的非线性失真系数,相应的也比上例小100倍。

图6
图6 🔍原图 (586×330)

调整时所用的输入电压(校准电压)。为1伏时,输出电压不应超过5毫伏;输入为100伏时,输出不应超过0.5伏。

仪器调整以后,应将铁心夹紧,以免移动而影响了调谐。

测量程序

应用上面的方法测量时,音频振荡器本身的非线性失真系数至少要比被测量的小2/3倍。由于谐波电压不对称,电压表应用全波整流器,否则电表读数会随连接的极性而变。

只有被测放大器的杂音和交流声的电平不超过它所规定的标准时,才能用上面的方法测量。否则误差很大。

测量时的输入电压和负荷电阻须和校准时所用的相同。

音频振荡器和电子管电压表在测量前须预热。并检查音频振荡器本身的非线性失真系数和被测放大器的交流声和内部杂音的电平。内部杂音可在放大器输入端短路时进行。然后将振荡器3Г调整到400周,接入放大器yHЧ的输入端(图7),用电压表调整输入电压U\(_{BX}\),使图中点δ和点B间的电压和校准电压UK相等。再将带阻滤波器3Ф接到这两点上,注意3Ф输出端电子管电压表ЛB的读数,将振荡器频率慢慢向两侧变动,尽量使ЛB读数最小。找到这个位置后,再将放大器输出电压U\(_{BbIX}\)和3Ф输入端校准电压Uk作一检查。如果都和所要求的相符,就记下电子管电压表的读数。按上面所谈的公式,就可求得放大器的非线性失真系数。((苏联)Ю.巴霍莫夫)(刘开运、余家镇 译自苏联“无线电”杂志1954年第10期)

图7
图7 🔍原图 (905×311)

注* :Ш-21型钢片宽91公匣,长70公厘。窗口面积7.22平方公厘。