С помощью осциллографа ОМЛ-2М можно наблюдать фазовый сдвиг выходного сигнала по отношению к входному, т. е. задержку сигнала во времени при прохождении его через усилитель, а также замечать даже незначительные искажения сигнала, не всегда видимые на изображении синусоидальных колебаний, снимаемых с эквивалента нагрузки. При такой проверке на вертикальный вход осциллографа подают входной сигнал усилителя (рис. 27), а на горизонтальный (как при "просмотре" фигур Лиссажу) - выходной. Как вы знаете, при подаче сигнала одинаковой частоты на указанные входы осциллографа на его экране должна появиться наклонная прямая линия.
Но в данном случае вы увидите эллипс (рис. 28, а), свидетельствующий о фазовом сдвиге сигнала в усилителе.
Чем шире эллипс, тем больше сдвиг А если эллипс искажен, значит в усилителе есть и амплитудные искажения, при которых положительные и отрицательные полуволны синусоидальных колебаний усиливаются неодинаково. "Увидеть" такие искажения можно, начав подбирать режим работы выходных транзисторов ранее включенным переменным резистором в цепи базы. Тогда при перемещении движка резистора из одного крайнего положения в другое можно наблюдать самые разнообразные искажения формы эллипса (рис. 28, б). Правильно установленным режимом можно считать такой, при котором эллипс наименее искажен.
Прежде чем продолжить разговор о проверке усилителя 3Ч, несколько слов о децибеле - единице измерения, с которой вы, возможно, встретились впервые.
Входные и выходные сигналы усилителей, измеряемые в единицах напряжения, могут изменяться в десятки, сотни и тысячи раз. При таких соотношениях передать на рисунке характер изменения сигнала трудно - характеристика будет плохо "читаться". Другое дело, если подобные соотношения "сжать" так, чтобы были различимы и малые и большие изменения на одном чертеже. Такое "сжатие" получается при пользовании децибелом - единицей логарифмического соотношения между уровнями сигналов. Обозначается единица буквами дБ.
Так, 1 дБ соответствует отношению уровней сигналов 1,12, 5 дБ - 1,78, 10 дБ - 3,16, 20 дБ - 10, 40 дБ - 100. 60 дБ - 1000 и т. д.
Нетрудно заметить, что новая единица позволит "увидеть" на характеристике как незначительные, так и существенные изменения сигнала. А чтобы вы могли взять на вооружение эту единицу в дальнейшем, приводим таблицу децибел и соответствия им отношений токов, напряжений и мощностей. Не беда, если, скажем, на практике понадобится определить отношение напряжений, соответствующее 35 дБ, а в таблице такого значения нет. Поскольку 35 дБ = 30 + 5 дБ, берете из таблицы соответствующие им числа и перемножаете их.
Если же вы знакомы с логарифмическими вычислениями, то можете самостоятельно переводить любые значения отношений электрических параметров в децибелы, зная, что число децибелов равно двадцати десятичным логарифмам отношений токов или напряжений либо десяти таким же логарифмам отношений мощностей.
Кстати, значения частот на характеристике усилителя также даны в логарифмическом масштабе, позволяющем получить более компактное изображение.
А теперь вернемся к нашей теме и проверим усилитель мощности двухтактного бестрансформаторного усилителя 3Ч (рис. 29). Он выполнен на транзисторах разной структуры, а на входе установлен высокочастотный транзистор (VT1), выбранный из условия получения наибольшей чувствительности усилителя и наименьших собственных шумов. На транзисторах VT2, VT3 выполнен фазоинверсный каскад, а на VT4, VT5 - выходной. Через резистор R1 осуществляется отрицательная обратная связь по постоянному напряжению между выходом и входом усилителя. Она нужна для поддержания постоянным напряжения на коллекторе транзистора VT5, составляющего половину напряжения питания усилителя. Для предотвращения искажений типа "ступенька" между базами транзисторов VT2 и VT3 фазоинверсного каскада включен диод, благодаря чему на базах образуется напряжение смещения.
Как и предыдущий усилитель, этот подключаем к делителю напряжения на выходе генератора 3Ч (см. рис. 23), а выход усилителя нагружаем (вместо динамической головки ВЛ1) на эквивалент - резистор сопротивлением 6 Ом и мощностью не менее 2 Вт. Измеряем максимальный размах неискаженных синусоидальных колебаний на эквиваленте нагрузки при изменении уровня входного сигнала. Получается около 5 В. Значит, выходная мощность усилителя достигает почти 0,53 Вт. На эквиваленте же нагрузки сопротивлением 10 Ом размах колебаний составит примерно 6 В, что соответствует выходной мощности 0,45 Вт. Входной сигнал в обоих случаях получился равным 0,1 В - такова чувствительность усилителя.
А теперь подключите входной щуп осциллографа ко входу усилителя, а гнездо горизонтального входа соедините с эквивалентом нагрузки (рис. 30) - вы сможете проверить наличие амплитудных искажений, как делали с предыдущим усилителем.
Правда, выходной сигнал этого усилителя значительно возрос, поэтому в цепь проводника от гнезда горизонтального входа придется включить переменный резистор Rх сопротивлением 68 или 100 кОм и подобрать им такой сигнал на горизонтальном входе осциллографа, чтобы длина линий по горизонтали и вертикали была одинаковая. Тогда на экране появится прямая наклонная линия (рис. 31, а). Увеличивая входной сигнал усилителя, сможете наблюдать, как линия начнет "прогибаться" (рис. 31, б), а вскоре на одном конце ее появится загиб (рис. 31, в).
Если переключить входной щуп осциллографа на резистор нагрузки и включить внутреннюю развертку (отпустить кнопку "РАЗВ.-ВХ.Х" (10), увидите искаженный сигнал (рис. 31, г). Уменьшением входного сигнала добейтесь неискаженного изображения, а затем вновь переключите осциллограф в режим проверки амплитудных искажений - на экране увидите прямую линию (рис. 31, а).
По этой линии вообще нетрудно увидеть начало искажений при увеличении входного сигнала и более точно определить максимальный неискаженный выходной сигнал, а затем подсчитать по нему выходную мощность усилителя.
Чтобы увидеть "работу" диода по устранению искажений "ступенька", подключите входной щуп осциллографа к эквиваленту нагрузки и изменением амплитуды входного сигнала установите размах выходного 0,5…1 В. Если теперь замкнуть выводы диода, появится "ступенька" (см. рис. 24, в).
А как влияет на выходной сигнал напряжение на средней точке выходного каскада? Проверить это сможете самостоятельно, заменив резистор R1 двумя последовательно соединенными резисторами - переменным сопротивлением 330 или 470 кОм и постоянным сопротивлением 47…68 кОм. Устанавливая переменным резистором различные напряжения на средней точке, определяйте каждый раз неискаженную выходную мощность усилителя, а также замечайте, какие полупериоды сигнала начинают ограничиваться раньше - положительные или отрицательные. Эти наблюдения позволят вам сделать практические выводы о влиянии напряжения средней точки на параметры усилителя.
И еще одно испытание полезно провести с бестрансформаторным усилителем - подать на него большее питающее напряжение, например 12 В. При нагрузке 6 Ом неискаженный выходной сигнал достигнет амплитуды 3,2 В (размах на экране осциллографа 9 В), что соответствует выходной мощности почти 1,7 Вт (против 0,5 Вт при питании напряжением 9 В).
На этом проверку усилителя закончим, отключим от нею питание и выключим осциллограф.
Радиочастота и модуляция
Следующий этап освоении осциллографа - наблюдение немодулированных и модулированных колебаний радиочастоты (РЧ) и определение глубины (коэффициента) модуляции. Дли этих целей соберем простейший генератор на одном транзисторе (рис. 32), вырабатывающий колебания РЧ, в нашем случае - диапазона средних волн (СВ).