Современная электроника №6/2026

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 35 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 6 / 2026 мер, ~220 В) или напряжения со вто- ричных обмоток трансформаторов. Простейший случай измерения дей- ствующего напряжения сетевой часто- ты – это измерение выпрямленного (с помощью обычных диодов) значе- ния такого напряжения U C . Посколь- ку U Д / U С = π/2√2 ≈ 1,11072 (см. (7)), то U Д ≈ U С ×1,11072. Таким образом, измерив U C и про- градуировав измерительный при- бор под U Д , т.е. умножив изменённое напряжение на 1,11072, можно полу- чить действующее значение напряже- ния. На этом принципе основан способ измерения действующего значения напряжения простейших и дешёвых вольтметров и стрелочных тестеров. Существуют цифровые вольтметры действующего значения напряже- ния, которые измеряют реальное дей- ствующее значение напряжения (true RMS). Однако они на порядок дороже первых; кроме того, они измеряют действующее значение напряжения частотой не выше 1 кГц. И наконец, существуют приборы, которые изме- ряют действующее значение напря- жения (true RMS) частотой до 100 кГц. Однако их цена просто зашкаливает, так как они стоят уже под десятки, а то и сотни тысяч рублей. Здесь может возникнуть вопрос: а зачем вообще измерять действую- щее и средневыпрямленное значения напряжений в звуковом диапазоне частот? Ведь обычно действующее зна- чение напряжения измеряют на сете- вой частоте 50 Гц (см. выше). Для отве- та на этот вопрос сделаем некоторое отступление. Как известно, то или иное устрой- ство звукотехники (УМЗЧ, различ- ные звуковые мониторы и т.п.) имеет искажения. Другими словами, подав на такое устройство чисто синусои- дальный сигнал, на выходе получим усиленный сигнал, но с некоторыми искажениями. Эти искажения при- нято характеризовать коэффициен- том нелинейных искажений (КНИ), K Н , который в общем случае рассчи- тывается по формуле (8) где U 2 д2 , U 2 д3 , … U 2 дN  – квадраты действу- ющих значений напряжений всех гар- моник, кроме первой (основной, U 2 д1 ), а U 2 д1 , U 2 д2 , … U 2 дN  – квадраты действу- ющих значений всех без исключения гармоник. Кроме K Н искажения принято ещё характеризовать коэффициентом гармонических искажений (КГИ, в зарубежной литературе THD – Total Harmonic Distortion), K Г , который вычисляется по формуле: Связь между K Г и K Н определяется формулой (10): Причём, если K Н << 1, то K Г ≈ K Н (см. (10)), т.е. при их малых значениях они приблизительно равны. Для получения K Г или K Н требуется достаточно дорогая звуковая карта и также недешёвое программное обе- спечение. Теперь возвратимся к прерванной последовательности изложения. Как было отмечено выше, коэффициент формы, K Ф , так же, как и K Г , K Н , опре- деляет искажения, или, другими сло- вами, K Ф , K Г и K Н выполняют прибли- зительно одну и ту же функцию, но по-разному. Тогда возникает вопрос: а можно ли вместо K Г и K Н использо- вать K Ф ? И есть ли связь между ними? Можно ли рассчитать, например, K Г по K Ф , т.е. есть ли зависимость K Г = f(K Ф )? К сожалению, такой прямой связи нет. Однако, если взглянуть на фор- мулы (3), (7) и (9), то можно констати- ровать однозначно, что если K Ф = π/2√2 (≈ 1,11072), то K Г = K Н = 0. Другими сло- вами, чем ближе K Ф к π/2√2 (≈ 1,11072), тем ближе K Г и K Н к нулю . Пусть выходной сигнал с выхода, например, УМЗЧ состоит из двух гар- моник: первая с действующим зна- чением 10 В и частотой, например, 1 кГц, вторая – с действующим значе- нием 0,1 В (т.е. 0,1% от первой) и часто- той 2 кГц. По формулам (3) и (9) мож- но точно рассчитать значения K Ф и K Г соответственно и сравнить их между собой. Итак, пусть U Д1 = 10 В, U Д2 = 0,1 В. Тог- да, в соответствии с (9), рассчитаем K Г . Имеем: что соответствует 1%. Теперь рассчитаем K Ф по (3). Имеем: Теперь рассчитаем относительную ошибку ΔK Ф , имея в виду, что истин- ное значение K Ф = 1,11072: что соответствует 0,99% ≈ 1%. Как видим, K Г = 1% и ΔK Ф ≈ 1%, или, другими словами, они достаточно близки. Если взять действующее значение второй гармоники на порядок мень- ше, т.е. если U Д1 = 10 В и U Д2 = 0,01 В, то по расчётам автора (они опуще- ны) K Г = 0,1%, а ΔK Ф = 0,00099935 = = 0,099935% ≈ 0,1%, т.е. и в этом случае K Г и ΔK Ф так же близки. Автор оставля- ет такой расчёт читателю. Кроме того, если подходить чисто формально, то из (3) следует, что K Ф = U Д /U С , из чего следует, что U Д = K Ф U С . А из (9) следует, что Но эта связь чисто формальная и не подходит для расчёта, поскольку для вычисления числителя (11) опять потребуются дорогая звуковая карта и дорогое программное обеспечение. Резюмируя всё вышесказанное, можно отметить, что измерение U Д и U С и расчёт по ним K Ф является аль- тернативным способом определения искажений устройств звукотехники. Описываемый далее прибор как раз и выполняет такую функцию. Прибор имеет небольшой размер, полностью автономен и относительно недорог. Дальнейшее изложение построено следующим образом. Вначале приво- дится принципиальная схема прибо- ра, затем – разводка и внешний вид его платы и далее – его конструкция и внешний вид. В конце статьи при- водятся результаты испытаний при- бора, его настройка и порядок рабо- ты с ним. Принципиальная схема Функцию преобразования вход- ного сигнала в действующее и сред- невыпрямленное значения и вывод постоянных напряжений, численно равных этим значениям, выполняет микросхема AD637 (DA1). Если, напри- мер, входной сигнал синусоидальный с амплитудой 1 В, то его действую- щее значение будет приблизительно равно 0,7071 В (формула (5)), а сред- невыпрямленное – приблизительно 0,6366 В (формула (6)). Эти напряжения появляются на выводе V out (11-й вывод DA1) в зависимости от того, подклю-