Для приблизительной оценки качества работы усилителя низкой частоты (УНЧ) достаточно воспользоваться простейшим генератором прямоугольных импульсов и осциллографом. Как показано на рис. 1, ко входу испытуемого УНЧ подключается генератор прямоугольных импульсов, вырабатывающий сигнал частотой 1 кГц и амплитудой, равной половине номинального входного напряжения УНЧ. Выход усилителя нагружается активным сопротивлением Rн, равным номинальной нагрузке (мощность резистора Rн подбирается соответственно выходной мощности усилителя). Параллельно нагрузке подключается осциллограф.
Рис. 1. Схема подключения
Очень полезна сравнительная оценка идентичности двух стереоканалов при наличии двухлучевого осциллографа. Наблюдая одновременно за двумя выходными сигналами, можно судить о точности сдвоенных потенциометров, идентичности фильтров, а также проводить сравнение их с эталонным сигналом.
Прямоугольный импульс содержит в себе спектр частотных составляющих: основную частоту (совпадает с частотой следования импульсов) и ряд частотных составляющих, хорошо выраженных по крайней мере до десятой гармоники. Если подать на вход усилителя прямоугольные импульсы с частотой следования 50 Гц (обычно для этих целей используют не прямоугольные импульсы одной полярности, а двухполярные прямоугольные импульсы (так называемый “меандр”), это будет равносильно подаче на вход усилителя набора частот от 50 до 500...1000 Гц. Если подать импульсы с частотой следования 1 кГц, то диапазон испытательных частот расширится до 10...15 кГц. Подключив к выходу усилителя осциллограф, на его экране получим изображение испытательного импульса, которое будет неискажённым только в том случае, если частотные составляющие импульса пройдут через усилитель неискажёнными, т.е. не испытают ни частотных (амплитудных), ни фазовых искажений. Если импульс на выходе усилителя имеет такую же форму, как на входе, то все в порядке (сравнение производится при помощи двухлучевого осциллографа или однолучевого, но с электронным коммутатором). Если же форма импульса на выходе искажена, то по характеру искажения можно определить неисправность усилителя. Чувствительность этого метода даже к незначительным искажениям достаточно высокая.
Расшифровываются импульсные осциллограммы следующим образом: искажения вершин прямоугольного импульса (искривление и наклон) обусловлены низкочастотными искажениями сигнала в цепях усилителя, а искажения фронта импульсов (закругление и растягивание) — высокочастотными, поскольку различные участки усилителя для импульсов являются дифференцирующими и интегрирующими цепями. На рис. 2,а конденсатор С — переходный, a R — общее сопротивление базовой цепи последующего усилительного каскада. Как через такую RC-цепь проходит прямоугольный импульс? В момент появления фронта импульса конденсатор С начинает заряжаться, но это не может произойти мгновенно, поскольку зарядка конденсатора означает существование между его обкладками электрического поля, которое, обладая энергией, не может измениться мгновенно. Поэтому в первый момент после появления фронта напряжение Uс на конденсаторе равно нулю и ток зарядки зависит только от сопротивления R: Iз=Uи/R. Следовательно, на сопротивлении R в этот момент возникнет скачок напряжения Ur=IзR=(Uи/R)R=Ull.
Низкочастотные искажения
а) 
Высокочастотные искажения
б) 
Рис. 2. Искажения
прямоугольных импульсов при прохождении через
цепи усилителя:
а — прохождение перепада напряжения через
дифференцирующую цепь;
б — прохождение перепада напряжения через
интегрирующую цепь
Однако уже в следующий момент на конденсаторе С появится некоторое напряжение Uс и ток разрядки будет определяться выражением Iз=Uи-Uc/R, т. е. начнёт уменьшаться. Поэтому напряжение Ur на сопротивлении R тоже станет уменьшаться, а это вызовет искажение (слад вершины) импульса на выходе цепи, которое будет тем больше, чем меньше ёмкость конденсатора С (чем меньше ёмкость, тем быстрее происходит зарядка, тем интенсивнее спадает ток зарядки, тем круче спад вершины импульса). Определяется это не только ёмкостью С, но и сопротивлением R, поэтому способность цепи пропускать через себя импульсное напряжение характеризуется параметром x=RC, называемым постоянной времени. Математически можно доказать, что за время t=3RC=3x конденсатор зарядится примерно до 0,95 максимального напряжения источника.
Как следует из сказанного, импульс обязательно претерпевает искажения, которые будут тем меньше, чем больше постоянная времени цепи. Действительно, если длительность импульса Ти много меньше трёх постоянных времени цепи (Ти<3т), то за время импульса напряжение Uc на конденсаторе не успевает существенно измениться, а значит, и вершина импульса почти не исказится. Но если постоянная времени соизмерима с длительностью импульса или меньше её, то RC-цепъ значительно искажает вершину импульса или даже превращает его в два остроконечных импульса (дифференцирует его). Строго говоря, любая RC-цепь, выходное напряжение которой снимают с резистора, является дифференцирующей, но если для данного импульса выдерживается соотношение Ти<Зт, то такую цепь следует считать переходной.
Ниже приведены несколько типичных случаев искажения сигнала при прохождении его через УНЧ.
 |
В усилителе всё в порядке и он равномерно пропускает сигнал в широкой полосе частот |
 |
Ослабление усиления сигналов низких частот. Сигнал при линейной характеристике усилителя. Наклон вызван спадом в области ниже 20 Гц или наличием фильтра рокота. Или на выходе подключен громкоговоритель. |
 |
Подъём усиления на низких частотах. Мала постоянная времени межкаскадных связей (обычно мала ёмкость переходных конденсаторов) |
 |
Затухание на высоких частотах (примерно -6 дБ на 3 кГц, -15 дБ на 10 кГц) |
 |
Подъём усиления на высоких частотах (6 дБ на 10 кГц) |
 |
Затухание на низких частотах (-15 дБ на 50 Гц) |
 |
В усилителе имеются резонирующие цепи и паразитные колебания, частота которых выше верхней граничной частоты испытываемого усилителя |
 |
Самовозбуждающийся усилитель, нагруженный громкоговорителем |
 |
Несимметричность относительно друг друга полуволн означает неточный подбор по коэффициенту передачи выходных транзисторов и большие искажения |
 |
Повышение усиления на низких частотах |
 |
Подъём усиления на средних частотах |
 |
Падение усиления на средних (провал в вершине) частотах |
 |
Снижение усиления в узком диапазоне частот |
| Литература: 1. Д. Рачев "Вопросы любительского
высококачественного звуковоспроизведения".
Энергоиздат, 1982 |
