Страница:Радиолюбитель 1929 г. №09.djvu/30

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


д

До сих пор

В ЗАВОДСКОЙ практике, в радиола- бораториях, мастерских техпнку-ла- ■борапту и подготовленному радиолюбителю часто приходится сравнивать между собой различные усилители. Какой усилитель дает большее усиление и насколько больше? Какое усиление дает тот или иной каскад усилителя? Какими мерами можно измерять усиление?

До настоящего времени лаборатории измеряли усиление различными способами. Сравнивали усиление напряжения пли сравнивали отдаваемые разными усилителями мощности. Эти способы сравнения, однако, не вполне удобны, так как не отвечают на практический вопрос, как же реагирует на эти усиления человеческое ухо.

Ухо — главный судья

Например, оркестр, играющий полной силой, создает (излучает) звуковые волны, имеющие мощность в миллион раз больше мощности оркестра, исполняющего pianissimo. Однако человеческое ухо определяет усиление только около *60, т.-е- между указанными звуковыми пределами ухо смогло бы отметить только 60 градаций силы звука. Приведем другой пример: один усилитель дает усиление напряжения в 50 раз, другой усилитель усиливает напряжение в 60 раз. Конечно, второй усилитель надо считать лучшим, •более мощным, но выгодво ли примевять второй усилитель, если его стоимость заметно больше первого — большой вопрос. Дело в том, что в указанных выше пределах усиления (50 и 60) наше ухо лишь едва в состоянии обнаружить небольшую разницу в силе звука.

Единицы усиления или ослабления

Со свойством уха реагировать только по закону логарифма увеличения мощности звука уже давно пришлось сталкиваться в телефонной практике, где основным продуктом производства и является обслуживание уха. Была введена единица измерения слышимости, которая должна ■была отмечать только такие увеличения мощности звука, которые можно обнаружить на слух. Эта единина носит название „передаточного числа усиления или ослабления* (по англо-американской терминологии „Transmission (Jnit“ или сокращенно TU.

Практическая единица—децибел

Теоретическая единица измерения усиления слышимости названа была в честь Александра Бэлла — изобретателя телефона — Белой, однако, па практике оказалось весьма удобным пользоваться новой единицей, которая составляет одну десятую от теоретической единицы. Эта практическая единица получила уже международное признание и носит название децибел (Decibel). Сокращенное обозначение этой единицы — db. Эта практическая система измерения усиления чрезвычайно удобна тем, что каждая единица (каждый новый децибел) в системе отмечает примерно то увеличение силы звука, которое может обнаружить (среднее) человеческое ухо.

Один db

Выясним, что называется усилением силы звука в одип децибел, т.-е. на одну «Давиду громкости. Из таблицы перевода

е ц и б е л ы

увеличения мощностей на децибеты или из таблицы логарифмов

^но формуле 1 db = 10

можно найти, что увеличение громкости на 1 доцибел требует увеличения мощностей в 1,25 раза. Переводя это па „язык уха“ укажем, что если мы имеем какую либо слышимость па громкоговоритель, то для того, чтобы наше ухо отметило хотя бы небольшое увеличение силы звука — усилитель должен отдать громкоговорителю мощность в 1,25 раза большую. Иными словами, выходпая мощность усилителя должна увеличиться на 25%, цифра, как видим, пе маленькая. И если в результате каких-либо затрат и переобо- рудований ваш усилитель увеличит выходную мощность па 15—20%, то „игра пе стоит свеч" и такое улучшение усилителя даже не будет отмечено ухом (однако, если увеличение мощности идет на включение дополнительных громкоговорителей в трансляционную сеть, тогда увеличений мощности дает результаты).

Сказагшое об одном дицибеле действительно на любом участке мощностей. 1 db прибавляется одинаково как при увеличении мощности с 4 до 5 милливатта (на 25%), так и при увеличении выходной мощности с 400 до 50Э милливатт (тоже па 25%.

Математически

Децибел можно определить, как „умноженный на десять десятичпый логарифм отношения двух мощностей" или увели-

W9

ченпо усиления в db — lg . . (1)

Если отношение задается не в мощностях, а в напряжениях или силах тока, тогда формула (1) принимает уже другой вид. Усиление в db равняется „20 логарифмам соотношеиия сил токов или напряжений". Это легко вывести из формулы (1), подставляя в нее вместо мощности W выражение ее через J или Е:

W—J2R

Беря прежнее отношение и прологарифмировав его, получим окончательные формулы:

hl/ju

Усиление в db = 20 lg у ^ .... (2)

или

усиление в db = 20 lg

ь’1(/л3

. .(i)

Если выход имеет одинаковые сопротивления (R1 = R2), тогда усиление в db определится каю

/« Е,

20 lg j- или 201д уг-

Практически

Для уяснения логарифмической зависимости этой единицы укажем несколько правил для оценки мощности выхода в децибелах. Бея кий раз, как выходная мощность удваивается мы должны прибавлять 3 децибела. Следовательно, если отиошение мощностей делается равным 4:1, прибавляется 6 db, если мощность увеличится в 8 раз—прибавить 9 db и т. д. Если мощность увеличивается в 10 раз— прибавляется 10 db. Увеличение мощности

в 100 и 1000 дает соответствующее увеличение на 20 и 30 db. Децибелы складываются, когда отношения мощностей умножаются. Например, если соединяются последовательно 2 усилителя, дающих каждый усиление мощности (разница, между входом и выходом) в 200 раз, то общее усилепие надо считать в 200 X X 200 = 40.000 раз. Эта громоздкая цифра мало что говорит. В децибелах же каждый усилитель дает прибавление слышимости на 23 „рубрики громкости", т.-е. 23 db и два соединенные последовательно усилителя дадут 23 -f- 23 = 46 db. Так сказать, „громче в 46 раз", тогда как увеличение мощности получено в 40.000 раз. Ухо же усиление громкости в 40.000 раз отметить не может, так же, как не может существовать весов (вообще измерительного прибора), которые с одинаковой абсолютной точностью взвешивали бы и граммы, и килограммы, и тонны. Если бы ухо давало не логарифмическую, а простую пропорциональность к мощности звуковых колебаний, то барабанная перепонка или была бы глуха к слабым звукам или лопнула бы при громком звуке. Относительная же (в процентах) точность реакции уха остается поэтому одинаковой но всему диапазону громкостей.

Мощности — напряжения — токи

Если на концах некоторого постоянного сопротивлении будет увеличиваться напряжение, то в том же отношении будет увеличиваться (по закону Ома) и ток, протекающий по этому сопротивлению. Таким образом, некоторое увеличение напряжения приводит к квадратичному увеличению мощности в этой цепи. Напр., увеличение напряжения па зажимах постоянного сопротивлении в 3 раза вызывает увеличение мощности, расходуемой в этом сопротивлении уже, в 9 раз.

Сказанное о напряжении можно отнести и к силе токов в цепи постоянного сопротивления. Усиленно в db для случая отпошепия напряжения и токов равно 20 (а не 10, как для случая мощностей) логарифмам отношения напряжений или сил токов. Эта зависимость' и была выявлена выше в формулах математического определения величины усиления громкости.

Разницу усиления мощностей, напряжений и токов поясним таблицей.

Усиленно в db

Отношение

мощностей

Отношение напряжений или сил токов

3

2,0

1,4

4

2,5 |

1,6

6

4,0 j

2,0

9

8,0

2,8

10

10,0 I

3,16

20

юо j

10,0

23

200

  • 14,0

30

1.000

31,6

40

10.000

100

60

1.000.000

1.000

Усиление — ослабление

Точно так же, как при увеличении мощности мы должны отмечать прибавление громкости в децибелах, ори уменьшении мощности (уменьшении громкости) ми также должны отмечать вычитанием соответствующего количества децибелов.

348

РАДИОЛЮБИТЕЛЬ М 9