КАК ИСПЫТАТЬ И НАЛАДИТЬ ВЫХОДНОЙ КАСКАД
Итак, если в ремонтируемом или налаживаемом усилителе появились искажения, то прежде всего надо измерить режимы транзисторов по постоянному току и только после этого переходить к поиску других неисправностей.
Наиболее быстро можно проверить усилительный каскад при помощи электронно-лучевого осциллографа в сочетании с генератором звуковой частоты. Генератор присоединяют ко входу, осциллограф — к выходу усилителя, и по форме и амплитуде колебаний на экране осциллографа судят о работоспособности каскада.
Любое электронное устройство удобнее налаживать и настраивать покаскадно или отдельными блоками. Для этого необходимо изолировать налаживаемый каскад и тем самым исключить влияние на него цепей от других, возможно неисправных, каскадов. К его входу следует подключить генератор сигнала с выходным сопротивлением, равным выходному сопротивлению предыдущего каскада, а к выходу — индикатор выходного сигнала с входным сопротивлением, равным входному сопротивлению следующего за ним каскада. Речь идет о сопротивлениях переменному току, зависящих от многих факторов: частоты и амплитуды сигнала, входных и выходных проводимостей транзисторов, наличия цепей обратных связей и пр., поэтому проще их измерять, а не определять расчетным путем. :
Для этого измеряют напряжение U на выходе исследуемого каскада при отключенном входе следующего. Затем вместо нагрузки к выходу каскада подключают резистор с таким сопротивлением R, чтобы показание вольтметра на выходе каскада было равно U/2, тогда выходное сопротивление каскада равно R. При подобных измерениях на вход испытываемого каскада подают синусоидальный сигнал рабочей частоты и амплитуды, обеспечивающей на выходе каскада неискаженный сигнал.
Рис. 13. Принципиальная схема мощного двухтактного выходного каскада
Обычно проверку и налаживание начинают с выходного блока или каскада — усилителя звуковой частоты (УЗЧ). Рассмотрим сначала трансформаторный выходной каскад (рис. .13).
В УЗЧ реализованы два типа ОС: последовательная по току за счет падения напряжения на резисторе R4 и последовательная по -напряжению за счет подачи части выходного напряжения с трансформатора Т2 в цепь эмиттера транзистора каскада предварительного усиления. Обратная связь по току увеличивает, а по напряжению уменьшает выходное сопротивление каскада, поэтому его выходное сопротивление довольно трудно рассчитать. Лучше сначала хотя бы приблизительно определить работоспособность выходного каскада. Затем подключить предварительный усилитель и, измерив его входное сопротивление, подобрать соответствующее согласующее устройство между выходом генератора звуковой частоты (ЗГ) и входом усилителя. Такое согласующее устройство обычно состоит из двух резисторов: Rсог, включенного параллельно выходному сопротивлению генератора, и Rao6, включенного последовательно между выходом генератора и входом усилительного каскада (рис. 14).
Рис. 14. Включение измерительных приборов при налаживании и измерении параметров выходного каскада УЗЧ
Если входное сопротивление каскада не равно выходному сопротивлению генератора, то необходимо подключить к концам кабеля генератора резистор RCot, сопротивление которого равно выходному сопротивлению генератора. Однако после этого общее сопротивление, подключенное к входу испытываемого каскада, станет равно: Rвых.общ=Rвых.генRсог/(Rвых.ген+Rсог). Если оно меньше выходного сопротивления отключенного блока Rвых.от.бл (что на практике бывает в подавляющем большинстве случаев), то для согласования этих сопротивлений надо включить последовательно добавочное сопротивление Rдоб = Rвых.от.бл — Rвых.общ.
Для измерения переменного напряжения к выходу налаживаемого каскада следует подключить вольтметр и осциллограф. Однако, поскольку входные сопротивления этих приборов много больше полного сопротивления звуковой катушки головки громкоговорителя, на время налаживания (когда головку громкоговорителя отключают) к выходной обмотке трансформатора Т2 подключают нагрузочный резистор Rs, сопротивление которого равно полному сопротивлению звуковой катушки головки.
Это сопротивление можно измерить тем же способом, что и входное сопротивление каскада. Схема соединения измерительных приборов с налаживаемым выходным каскадом УЗЧ показана на рис. 14. Звуковой генератор настраивают на частоту 1 кГц, а амплитуду его выходного напряжения устанавливают в пределах 2 — 3 В. При подаче напряжения питания на экране осциллографа возникает изображение синусоидального выходного сигнала. Отклонения формы напряжения от синусоидальной свидетельствуют о неправильно выбранном режиме транзисторов по постоянному току, самовозбуждении усилителя, неисправности трансформаторов и т. п. Заметить искажение формы сигнала не просто. Удобнее работать с двухлучевым осциллографом, так как на его экране одновременно можно выделить изображения входного и выходного сигналов. Сравнивая их, легче заметить искажения выходного сигнала. Увидеть одновременно входной и выходной сигналы можно и ,на экране однолучевого осциллографа, если применить электронный коммутатор — устройство, переключающее с частотой 10 — 100 кГц У-вход осциллографа с входа на выход исследуемого каскада и обратно.
Искажение формы сигнала менее 8 — 10% заметить на экране осциллографа очень трудно, поэтому к выходу усилителя надо подключить измеритель коэффициента гармоник. Если коэффициент гармоник не превышает 5%, то можно налаживать остальные каскады усилителя, если же он слишком большой, то прежде надо проверить правильно ли выбран уровень входного испытательного сигнала. Для этого измеряют мощность каскада PBЫХ = U2/RB (U — действующее напряжение на сопротивлении нагрузки RB). Если вычисленная мощность окажется больше номинальной выходной мощности данного усилителя (т. е. мощности, при которой все электрические параметры усилителя, в том числе и коэффициент гармоник, должны удовлетворять заданным требованиям), то можно уменьшить напряжение входного испытательного сигнала и опять измерить искажения. Если теперь коэффициент гармоник будет не более 5%, то, следовательно, вначале был неправильно выбран уровень испытательного сигнала .и искажения были вызваны перегрузкой каскада.
Теперь предположим, что осциллограмма имеет вид, показанный на рас. 15,а. Такие искажения вызваны неправильно выбранным напряжением смещения на базах транзисторов VI и V2, в результате чего используются начальные нелинейные участки их входных характеристик транзисторов. Для устранения этих искажений, называемых «ступенькой», надо несколько увеличить напряжение базового смещения подбором резистора R1 — см. рис 13. Двухтактные выходные каскады чаще всего работают не в режиме В, а в промежуточном режиме АВ, для которого характерно некоторое увеличение смещения на базах транзисторов. Но если установить слишком большое напряжение смещения, то при малом мгновенном напряжении входного сигнала каскад работает в режиме А, по мере увеличения его мгновенного значения переходит в режим АВ. . При этом усиление каскада уменьшается и возникают искажения, показанные на рис. 15,6 (колоколообразная вершина синусоиды). Если же смещение на базах транзисторов будет еще больше, то кроме колоколоабразной вершины синусоид снизится еще и амплитуда, (рис. 15,е), так как при максимальных значениях усиливаемого сигнала транзисторы могут перейти в режим насыщения.
При ограничении сигнала по амплитуде (рис. 15,г) прежде всего надо проверить правильно ли выбран уровень входного испытательного сигнала. Для этого уменьшают напряжение на выходе ЗГ до прекращения ограничений, после чего измеряют выходную мощность усилителя. Если она больше номинальной выходной мощности данного усилителя, то, возможно, ограничения происходят из-за слишком большого уровня входного сигнала, если же много меньше номинальной, то ограничения возникают из-за неисправностей в каскаде: сниженной емкости конденсатора С1 (см. рис. 13), неисправности источника питания, неправильно выбранного режима транзисторов по постоянному току„ неисправности самих транзисторов. Если транзисторы имеют неодинаковые коэффициенты передачи тока, то возможны искажения, показанные на рис. 15Д правда, они могут возникнуть и при неравенстве числа витков в обмотках плеч трансформаторов Т1 и Т2 или при замыкании витков в этих обмотках.
