Harmonik təhrif faktoru (THD).

Səs siqnalı bir çox tezlik və yarımtondan ibarətdir. Harmonik orijinal notun yarımtonudur (əsas tezlik), notun səsinin xarakterindən məsuldur. Səs siqnalı bir-biri ilə dəqiq əlaqəli sinus dalğalarının (harmoniklərin) rəqslərinin kompleks kombinasiyası kimi düşünülə bilər.

Gücləndirmə prosesi zamanı müxtəlif gücləndirici bloklardan keçərək, bip təhrif olunur, lazımsız harmoniklərlə "böyümüşdür". Harmoniklərin sayının artması gücləndirilmiş siqnal, faizlə ifadə olunan harmonik təhrif əmsalıdır (Total Harmonic Distortion). Gücləndirici spesifikasiyası müxtəlif tezlik diapazonları, çıxış gücü səviyyələri və yük empedansları üçün bir neçə harmonik təhrifləri müəyyən edir. Bu əmsal nə qədər aşağı olarsa, gücləndiricinin keyfiyyəti bir o qədər yüksək olar.

Hi-Fi gücləndiricisi üçün tipik THD dəyəri 0,1% təşkil edir. Bununla belə, bir dəfədən çox qeyd edilmişdir: 0,001% THD ilə gücləndirici 0,1% THD ilə digərindən daha pis səslənə bilər. Fakt budur ki, bu parametrin belə kiçik dəyərləri ilə təhrifi çıxış siqnalı şəklində izləmək və ya qulaqda hiss etmək çətindir. Buna görə də 0,1% ilə 0,001% arasındakı fərq eşidilməyəcək.

"Ümumi harmonik təhrif" termini THD (gərginlik əyrisi sinusoidal təhrif əmsalı (bax. GOST 13109-97)) alternativ siqnallarda harmonik məzmunun səviyyəsini təyin edərkən geniş istifadə olunur.

THD tərifi

Siqnal y üçün THD əmsalı aşağıdakı kimi müəyyən edilir:

Bu, IEC 61000-2-2-də verilmiş tərifə uyğundur.

Qeyd edək ki, bu dəyər 1-dən çox ola bilər.

Bu standarta uyğun olaraq h parametri 50 ilə məhdudlaşdırıla bilər. THD əmsalı elektrik qurğusunun istənilən yerində cərəyan və ya gərginliyə təsir edən təhrif dərəcəsini bir rəqəmlə ifadə etməyə imkan verir.

THD adətən faizlə ifadə edilir.

Cari və ya gərginlik üçün ümumi təhrif faktoru

Cari harmoniklər üçün bu düstur belə görünür:

Aşağıda tam effektiv dəyər məlum olduqda daha vizual və istifadəsi asan olan ekvivalent düstur verilmişdir:

Gərginlik harmonikləri üçün formula belədir:

Güc faktoru ilə THD arasında əlaqə

(düyü. M13)

Cərəyan və ya gərginlik dalğa formasının təhrif dərəcəsini bir dəyərdə əks etdirən THD əmsalı mühüm göstəricidir. Spektr təhrif edilmiş siqnala təsir edən fərdi harmonikləri göstərir (gərginlik əyrisinin sinusoidal təhrif faktoru (bax: GOST 13109-97).

Beləliklə:

Bəzi hallarda, radioelektron cihazların təmiri zamanı harmonik əmsalı hesablamaq lazımdır. Bu xüsusiyyət nisbətən sadə riyazi hesablamalardan istifadə etməklə ölçülə və qiymətləndirilə bilər. Ölçmə prosesləri və tez-tez istifadə olunan düsturlar bizim tətbiqin nəzərdən keçirilməsində təsvir edilmişdir. Quraşdırmaq istəsəniz sizə kömək edə bilər əlavə cihazlar avtomobilin media sisteminə daxil edin. Bu, ehtimal ki, gücləndiricinin harmonik təhrifini tələb edəcəkdir.

Qulaqlıq sisteminə qoşulmaq niyyətindəsinizsə, bu parametri nəzərə alın. Müasir radiolar onları Bluetooth vasitəsilə birləşdirməyə imkan verir. Sayğac işi qiymətləndirməyə kömək edəcəkdir.

Qeyri-xətti müdaxilənin qiymətləndirilməsi - bu nədir, hesablama və ölçmə proseduru

Total Harmonic Distortion (THD) arzuolunmaz siqnal dəyişikliklərinin kəmiyyətini təyin edən konvolution adlanan riyazi alətdir. Təhrif, öz növbəsində, nəzəri və ya ideal sistem tərəfindən təsvir edilən siqnal ilə real şərtlər arasındakı uyğunsuzluğu təsvir edən bir xüsusiyyətdir. SOI həmçinin məftillərin keyfiyyətini və birgə müdaxilə yaradan qoşulmuş cihazların xüsusiyyətlərini qiymətləndirmək üçün istifadə olunur.

Montaj zamanı əsas vəzifə xətti səs-küy parametrini minimuma endirməkdir. İdeal parametrlərə nail olmaq mümkün deyil, ancaq onlara yaxınlaşıb tapşırıqlardan asılı olaraq ya sabit gərginlik, ya da aydın və gözəl səs təmin edə bilərsiniz. Bu, əsas şərti müdaxiləni azaltmaq ehtiyacı olan gücləndiriciləri birləşdirərkən həyata keçirilir.

Kollektiv olaraq nədən danışdığımızı başa düşmək üçün mümkün dəyişikliklər növlərini qeyd etmək lazımdır:

• qeyri-xətti;
• mərhələ;
• tezlik;
• dinamik;
• xaç;
• intermodulyasiya;
• marjinal.

Yuxarıda göstərilənlərdən bəziləri mürəkkəb xüsusiyyətlərdir və birlikdə eyni qeyri-xətti səs-küy parametrindən istifadə etməklə qiymətləndirilə bilər. Əsasən bu xüsusiyyət bütün radioelektron və elektrik sistemləri və şəbəkələri üçün universaldır. Təklif olunan metoddan istifadə edərək, gərginliyin harmonik əmsalını təxmin edə bilərsiniz.

Əsas düsturlar

SOI ölçülməz bir kəmiyyətdir. Giriş spektrində olmayan çıxış siqnalının spektral xüsusiyyətlərinin kök-orta kvadrat cəminə və giriş siqnalı spektrinin bütün komponentlərinin (birinci harmonik komponent) kök-orta kvadrat cəminə nisbətidir. . Sadəcə olaraq, parametr çıxış siqnalında görünən, lakin giriş siqnalında olmayan spektral səs-küyün bütün spektrə nisbətini qiymətləndirir. Nə qədər az müdaxilə olsa, SOI bir o qədər az olacaq.

Texniki sənədlər SOI təmin edərsə, o zaman cihazın yığılmasının keyfiyyətini və xarakterini qiymətləndirə bilərsiniz. Xarakteriklik də ölçülə bilər, bu, qiymətləndirilən sistemə müdaxilənin miqdarını qiymətləndirməyə imkan verəcəkdir. Başqa sözlə, təsir edən müdaxiləni kifayət qədər dəqiq müəyyən etmək mümkündür.

Qeyd edək ki, SOI ilə yanaşı, harmonik təhrifin (CHD) başqa hesablanmış parametrindən də istifadə olunur. Çox vaxt daha yüksək harmoniklərin əmsalı adlanır, çünki o, birinci istisna olmaqla, siqnalın daha yüksək harmoniklərinin cəminin kök-orta-kvadrat gərginliyinin gərginliyə nisbəti ilə ifadə edilir. sinusoidal hərəkət altında ilk harmonik. Başqa sözlə, siqnal atlamaları qiymətləndirilir.

Öz növbəsində, CNI-nin CGI ilə "əlaqədarlığını" və onların nisbətini faiz kimi qiymətləndirən bir xüsusiyyət var. Qeyd etmək lazımdır ki, kiçik müdaxilə ilə onlar demək olar ki, bərabərdirlər, lakin daha güclü müdaxiləni və onun təbiətini qiymətləndirməyə kömək edirlər.

SOI və KGI-nin hesablanması

Harmonik təhrifin ölçülməsi xarakteristika əldə etmək üçün eksperimental və qiymətləndirmə məlumatlarından istifadə oluna biləcəyinə əsaslanır. Bir çox sistemlər üçün onlar analitik olaraq qiymətləndirilə bilər, çünki ilkin və son şərtlər məlumdur. Bir çox təcrübəsiz radio həvəskarları etiraz edə və ya təəccüblənə bilər, lakin bu doğrudur. SOI və KGI hər hansı bir cihaz dövrəsinin layihələndirilməsi zamanı bir xüsusiyyət kimi qoyulur. Yəni müdaxilə həm həll, həm də istifadə olunan komponentlər tərəfindən nəzərdə tutulur.

Məsələn:

• kvadrat dalğa və ya simmetrik kvadrat siqnal üçün SOI 48,3%-ə bərabərdir;

• ideala yaxın bir mişar dişi siqnalının THD 80,3%;

• simmetrik üçbucaq - 12,1%.

Müvafiq olaraq, bu dəyərlərdən fərqlər qeyri-standartdır və aradan qaldırılmasını tələb edən cari müdaxilə kimi qiymətləndirilir.

Hesablamaların rahatlığı üçün daha bir parametr var μ , nəbz müddətinin dövrə nisbəti ilə asimmetrik düzbucaqlı nəbz siqnalını xarakterizə edən:

THD μ=0,5-də minimum 0,483-ə çatır və siqnal sinusoidal menderəyə yaxınlaşır. Bu prinsipə əsasən, onlar yalnız filtrləmədən istifadə edərək siqnal növlərini dəyişdirmirlər, həm də gücləndirmə və audio avadanlıq üçün xüsusilə vacib olan arzuolunmaz dəyişiklikləri aradan qaldırırlar.

SOI və THD-nin qiymətləndirilməsi gücləndiricilər, FPGA-lar, mikrokontrollerlər, qulaqlıqlar və qulaqlıqlar daxil olmaqla istənilən cihazın siqnal spektrinin təmizliyini qiymətləndirməyə imkan verir. KGI analoq siqnalları ötürən bir çox radioelektron və rəqəmsal komponentlərin alqoritmlərini idarə etməyə imkan verir.

Qiymətləndirmə rəqəmsal osiloskoplardan istifadə etməklə aparılır. İstifadədən əvvəl spektrdən THD hesablanaraq qiymətləndirilir və onun təcrübələr üçün uyğunluğunu müəyyən etmək üçün sayğacda məlumatlar əldə edilir.

Evdə bu, dolayı sayğaclardan istifadə edərək iki yolla edilə bilər:

• təqdim edin çıxış gərginliyi və çıxarıcıya miqyaslı giriş və səs-küy və cərəyan qəbulu da daxil olmaqla osiloskopda qiymətləndirmək;
• tənzimlənə bilən rezonans gücləndiricidən istifadə edin və qiymətləndirmə üçün tələb olunan sahəni seçin.

Birinci variant daha sadədir, lakin daha çox evristik qiymətləndirmə ilə bağlıdır. Ancaq ən yaxşı harmonik təhrif ölçmə cihazı, cərəyan və gərginlik parametrlərinin yekun göstəricisini verən, o cümlədən ədədi formada ən yüksək harmonik zirvələri qiymətləndirən kompüterə qoşulmuş rəqəmsal osiloskopdur.

İşin məqsədi: Harmonik təhrif ölçmə cihazından istifadə edərək harmonik təhrifi ölçməyi öyrənin.

1. Avadanlıq:

1.1 Audiokompleks TR-0157

1.2 ULF tədqiq olunur

1.3 Osiloskop S1-73 (S 1 -112)

1.4 Birləşdirici kabellər

1.5 Texniki təsvirlər cihazlara

Qısa nəzəri məlumat.

Qeyri-xətti təhriflər qeyri-xətti xüsusiyyətləri olan elementlərin (lampalar, tranzistorlar, mikrosxemlər və s.) radio qurğularının sxemlərində olması ilə əlaqədardır. Qeyri-xətti təhriflər harmonik əmsalı (Kg) ilə xarakterizə olunur (dövri siqnalın forması ilə harmonik arasındakı fərqi xarakterizə edir), bu, altındakı gərginliyin bütün yüksək harmoniklərinin gərginliyinin effektiv dəyərinin nisbəti kimi müəyyən edilir. ikincidən başlayaraq birincinin təsirli dəyərinə qədər öyrənmək, yəni. əsas harmonik.

Bu düstur Kg (0,2...2)% olan yüksək keyfiyyətli gücləndiricilərin öyrənilməsində istifadə olunur. Daha aşağı keyfiyyətli gücləndiricilərdə (Kg = 2...7%), qeyri-xətti təhrif sayğacları harmonik təhrif əmsalını deyil, təxmini düsturdan istifadə edərək ona yaxın əmsalı ölçür.

burada U K giriş siqnalının gərginliyidir.

Əgər harmonik əmsalı Kg<10%, то Кг и К"г практически совпадают, реализация устройств для измерения К"г значительно упрощается.

Qeyri-xətti təhrif sayğacının sadələşdirilmiş blok diaqramı Şəkil 1-də göstərilmişdir.

Şəkil 1. Qeyri-xətti təhrif ölçən cihazın blok diaqramı

Harmonik təhrifin ölçülməsi üçün ən çox yayılmış üsul əsas tezlikli gərginliyin yatırılması üsuludur, yəni. ali harmoniklərin gərginliyinin effektiv qiymətini tədqiq olunan siqnalın effektiv qiyməti ilə müqayisə etmək üsulu.

Qeyri-xətti təhrif sayğacının işləmə prinsipi, bax B.P. Xromoy və Yu.G. Moiseev “Elektrik ölçmələri”, M. “Radio və rabitə”, 1985, s. 252-255 və cihazın texniki təsvirində.

İş sifarişi.

3.1 Harmonik təhrifin ölçülməsi üçün sxemi yığın (Şəkil 2)

Şəkil 2. Cihazın əlaqə diaqramı

3.2 Cihazları torpaqlayın.

3.3 Gücü yandırın.

3.4 Cihazları işə hazırlayın:

3.4.1 ULF dayağının “HF” və “LF” tənzimləyicilərini orta vəziyyətə qoyun;

3.4.2 TR-0157 audiokompleksində “MAINS” və “~U” düymələrini basın;

3.4.3 “FREQUENCY” düyməsindən və “FREQ. TR-0157 kompleksinin “AUDIO GENERATOR” blokunun RANGE” çıxış siqnalının tezliyini 1250 Hz-ə təyin etdi;

3.4.4 “ATTENUATOR dB” düyməsini istifadə edərək (addım-addım, rəvan) stend çıxışında gərginliyi 1 V-a təyin edin.

Monitorinq kompleksin voltmetrindən istifadə edərək "~" şkalasından istifadə edərək və limit açarının mövqeyini (qırmızı şkala) nəzərə alaraq aparılır;

3.4.5 Görünən siqnal təhrifi olmadan sabit osilloqram əldə etmək üçün osiloskopun idarəedicilərindən istifadə edin (görünən məhdudiyyət olmamalıdır).

3.5 Cədvəl 1-də göstərilən ULF çıxış gərginliyinin 3-5 dəyəri üçün Kg ölçün. TR-0157 kompleksinin “ATTENUATOR dB” düymələrindən (addım-addım, rəvan) istifadə edərək gərginliyi təyin edin.

Cədvəl 1 - Ölçmələrin nəticələri Kg

Sən çıxdın, V
kq, %

Kg ölçmək üçün aşağıdakıları edin:

3.5.1 “DIST” düyməsini basın Kompleks TR-0157

3.5.2 “DIST” blokunun “RANGE %” düyməsini təyin edin. METER” ən sağ mövqeyə (“100 KAL.”)

3.5.3 Bunu etmək üçün cihazı səviyyəyə görə kalibrləyin, “DIST. METER” (bu vəziyyətdə filtrin tədqiq olunan siqnala təsiri istisna olunur). “DIST” blokunun “CALL” düyməsini çıxarın. METER” düyməsini basın və kompleksin voltmetr iynəsini maksimum oxunuşa təyin etmək üçün istifadə edin (zəruri olduqda, voltmetrin ölçmə həddini dəyişdirin);

3.5.4 Bunu etmək üçün cihazı ölçülmüş siqnalın tezliyinə təyin edin, “DIST. METR.” “DIST”in “∆f” və “BALLANCE” idarəetmə elementlərindən istifadə etməklə. METER” kompleksinin voltmetrində minimum oxunuşlara nail olmaq üçün. Bu halda “DIST”in “RANGE %” düyməsini istifadə edərək ölçmə həddini tədricən azaltmaq lazımdır. METR.”

3.5.6 Cədvəl 1-də göstərilən bütün gərginlik dəyərləri üçün ölçmələri təkrarlayın. Tələb olunan gərginlik dəyərini təyin etmək üçün əvvəlcə “~U” düyməsini basdıqdan sonra 3.4.4 və 3.4.5-ci bəndlərə əməl edin. Bundan sonra kompleksin kalibrlənməsini yenidən təkrarlayın (3.5.1 – 3.5.6. bəndləri).

4.1 İşin adı və məqsədi.

4.2 İstifadə olunan avadanlıqların siyahısı.

4.3 Ölçmə nəticələrinin cədvəli.

4.4 Aşağı tezlikli gücləndiricinin qeyri-xətti təhrif Kg qiymətinin texniki şərtlərin tələblərinə uyğunluğu haqqında nəticə.

5. Test sualları.

5.1 Radio sxemlərində qeyri-xətti təhriflərə nə səbəb olur?

5.2 Harmonik təhrifi müəyyənləşdirin.

5.3 Qeyri-xətti təhrif ölçən cihazın blok-sxemini verin, onun iş prinsipini izah edin.

5.4 Harmonik analizatordan istifadə edərək harmonik təhrifi necə ölçmək olar?

11 saylı laboratoriya işi

Pərakəndə satış şəbəkələri və onlayn mağazalar sayəsində satışa təqdim olunan audio avadanlıqların müxtəlifliyi bütün ağlabatan məhdudiyyətləri aşır. Əhəmiyyətli dərəcədə artıq ödəmədən keyfiyyət ehtiyaclarınıza cavab verən cihazı necə seçmək olar?
Əgər siz audiofil deyilsinizsə və avadanlıq seçmək sizin üçün həyatın mənası deyilsə, o zaman ən asan yol səs gücləndirici avadanlığın texniki xüsusiyyətlərinə inamla getmək və pasport və təlimat sətirləri arasında faydalı məlumatları çıxarmağı öyrənməkdir. səxavətli vədlər. dB və dBm arasında heç bir fərq hiss etmirsinizsə, nominal gücƏgər PMPO-dan fərqlənmirsinizsə və nəhayət THD-nin nə olduğunu öyrənmək istəyirsinizsə, kəsik altında maraqlı bir şey də tapa bilərsiniz.

Məqalənin xülasəsi

Qazanc faktoru. Nə üçün loqarifmlərə ehtiyacımız var və desibel nədir?
Səs həcmi. dB və dBm arasındakı fərq nədir?
Bölün və qalib gəlin - siqnalı bir spektrə parçalayırıq.
Xətti təhrif və bant genişliyi.
Qeyri-xətti təhriflər. KNI, KGI, TDH.
Amplituda xarakteristikası. Səs-küy və müdaxilə haqqında çox qısa.
ULF və akustika çıxış gücü standartları.
Təcrübə həqiqətin ən yaxşı meyarıdır. Audio mərkəzi ilə sökülməsi.
Bal bankasında tar çaydanı.

Ümid edirəm ki, bu məqalədəki materiallar daha mürəkkəb bir mövzuya sahib olan növbəti məqaləni başa düşmək üçün faydalı olacaq - "Mənbələrindən biri kimi çarpaz təhrif və əks əlaqə".

Qazanc faktoru. Nə üçün loqarifmlərə ehtiyacımız var və desibel nədir?

Gücləndiricinin əsas parametrlərindən biri qazancdır - gücləndiricinin çıxış parametrinin giriş parametrinə nisbəti. Gücləndiricinin funksional məqsədindən asılı olaraq gücləndirici amillər gərginlik, cərəyan və ya güclə fərqlənir:

Gərginlik Qazanc

Cari qazanc

Güc qazancı

ULF qazancı çox böyük ola bilər, əməliyyat gücləndiriciləri və müxtəlif avadanlıqların radio yolları daha böyük dəyərlərlə ifadə edilir. Çox sayda sıfır olan nömrələri idarə etmək çox rahat deyil; Rahat bir çıxış yolu, dəyərləri loqarifmik miqyasda təqdim etməkdir. Akustikada bu, ikiqat rahatdır, çünki qulağın logarifmikə yaxın həssaslığı var.
Buna görə də qazanc tez-tez loqarifmik vahidlərlə ifadə olunur - desibel (Rus təyinatı: dB; beynəlxalq: dB)

Əvvəlcə dB güc nisbətini qiymətləndirmək üçün istifadə edilmişdir, buna görə dB ilə ifadə olunan dəyər iki gücün nisbətinin loqarifmini qəbul edir və güc qazancı düsturla hesablanır:

“Qeyri-enerji” kəmiyyətlərlə vəziyyət bir qədər fərqlidir. Məsələn, Ohm qanunundan istifadə edərək cərəyanı götürək və onun vasitəsilə gücü ifadə edək:

onda cərəyan vasitəsilə desibellə ifadə olunan dəyər aşağıdakı ifadəyə bərabər olacaq:

Eyni şey gərginliyə də aiddir. Nəticədə qazanc faktorlarını hesablamaq üçün aşağıdakı düsturları əldə edirik:

dB-də cari qazanc:

DB-də gərginlik artımı:

Səs həcmi. dB və dBm arasındakı fərq nədir?

Akustikada "intensivlik səviyyəsi" və ya sadəcə səsin həcmi L də desibellə ölçülür və bu parametr mütləq deyil, nisbidir! Bunun səbəbi, müqayisənin harmonik vibrasiyanın səsi üçün insan qulağı tərəfindən eşidilmənin minimum həddi ilə - 20 μPa səs təzyiqinin amplitudası ilə aparılır. Səsin intensivliyi səs təzyiqinin kvadratına mütənasib olduğundan yaza bilərik:

burada cərəyan deyil, 1 kHz tezliyi olan səsin səs təzyiqinin intensivliyi, təxminən insanın eşitmə həddinə uyğundur.

Beləliklə, səsin həcminin 20 dB olduğunu dedikdə, səs dalğasının intensivliyinin insanın eşitmə həddindən 100 dəfə yüksək olması deməkdir.
Bundan əlavə, gücün ölçülməsinin mütləq dəyəri radiotexnikada olduqca yaygındır dBm(Rus dBm), 1 mVt gücə nisbətən ölçülür. Güc nominal yükdə müəyyən edilir (peşəkar avadanlıq üçün - adətən 10 MHz-dən az tezliklər üçün 10 kOhm, radiotezlik avadanlığı üçün - 50 Ohm və ya 75 Ohm). Məsələn, "gücləndirici mərhələsinin çıxış gücü 13 dBm-dir" (yəni bu gücləndirici mərhələ üçün nominal yükdə buraxılan güc təxminən 20 mVt-dir).

Bölün və qalib gəlin - siqnalı bir spektrə parçalayırıq.

Daha mürəkkəb bir mövzuya - siqnal təhrifinin qiymətləndirilməsinə keçməyin vaxtı gəldi. Əvvəlcə qısa bir giriş etməli və spektrlər haqqında danışmalıyıq. Fakt budur ki, audio mühəndisliyində və ondan kənarda sinusoidal siqnallarla işləmək adətdir. Onlara tez-tez ətraf aləmdə rast gəlinir, çünki müəyyən cisimlərin titrəməsi nəticəsində çoxlu səslər yaranır. Bundan əlavə, insanın eşitmə sisteminin strukturu sinusoidal salınımları qavramaq üçün mükəmməl uyğunlaşdırılmışdır.
İstənilən sinusoidal salınımı düsturla təsvir etmək olar:

burada vektorun uzunluğu, salınımların amplitudası sıfır zamanda vektorun başlanğıc bucağıdır (fazası), bucaq sürətidir ki, bu da bərabərdir:

Müxtəlif amplitudaları, tezlikləri və fazaları olan sinusoidal siqnalların cəmindən istifadə edərək, istənilən formanın vaxtaşırı təkrarlanan siqnallarını təsvir etmək vacibdir. Tezlikləri əsasdan tam sayda dəfə fərqlənən siqnallara orijinal tezliyin harmonikləri deyilir. Əsas tezliyi f olan siqnal üçün tezlikləri olan siqnallar

hətta harmoniklər və siqnallar olacaq

qəribə harmoniklər

Aydınlıq üçün mişar dişi siqnalının qrafikini çəkək.

Onu harmoniklər vasitəsilə dəqiq ifadə etmək üçün sonsuz sayda termin tələb olunur.
Təcrübədə siqnalları təhlil etmək üçün ən böyük amplituda malik məhdud sayda harmoniklərdən istifadə olunur. Aşağıdakı şəkildə harmonikadan mişar dişi siqnalının qurulması prosesini aydın görə bilərsiniz.

Budur, əllinci harmonik üçün dəqiq bir menderin necə əmələ gəldiyi ...

Harmonika haqqında daha çox oxuya bilərsiniz habrahabr.ru/post/219337 adlı gözəl məqalədə dlinyj istifadəçisi, lakin nəhayət təhriflərə keçməyin vaxtı gəldi.
Siqnal təhrifini qiymətləndirmək üçün ən sadə üsul gücləndiricinin girişinə bir və ya bir neçə harmonik siqnalların cəmini tətbiq etmək və çıxışda müşahidə olunan harmonik siqnalları təhlil etməkdir.
Gücləndiricinin çıxışında girişlə eyni harmoniklərin siqnalları varsa, təhrif xətti hesab olunur, çünki o, giriş siqnalının amplituda və fazasının dəyişməsinə qədər qaynayır.
Qeyri-xətti təhrif siqnala yeni harmoniklər əlavə edir ki, bu da giriş siqnalının formasının pozulmasına gətirib çıxarır.

Xətti təhrif və bant genişliyi.

Qazanc TOİdeal gücləndirici tezlikdən asılı deyil, amma real həyatda bu vəziyyətdən uzaqdır. Amplitudun tezlikdən asılılığına deyilir amplituda-tezlik reaksiyası - tezlik reaksiyası və tez-tez bir qrafik şəklində təsvir olunur, burada gərginlik qazancının şaquli, tezlik isə üfüqi olaraq göstərilir. Tipik gücləndiricinin tezlik reaksiyasının qrafikini çəkək.

Tezliyə cavab gücləndiricinin girişinə müəyyən səviyyəli müxtəlif tezliklərin siqnallarının ardıcıl olaraq tətbiqi və çıxışda siqnal səviyyəsinin ölçülməsi ilə ölçülür.
Tezlik diapazonu ΔF, daxilində gücləndiricinin gücünün maksimum dəyərdən iki dəfədən çox olmayan azaldığı deyilir gücləndirici bant genişliyi.

Bununla belə, qrafik adətən qazancı güclə deyil, gərginliklə göstərir. Maksimum gərginlik qazancını olaraq qeyd etsək, bant genişliyi daxilində əmsal aşağıdakıdan aşağı düşməməlidir:

ULF-nin işlədiyi siqnalların tezliyi və səviyyəsinin dəyərləri çox əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər, buna görə də tezlik reaksiyası adətən loqarifmik koordinatlarda tərtib edilir, bəzən LFC deyilir.

Gücləndiricinin qazancı desibellə ifadə edilir və tezliklər absis oxu üzərində qurulur. onillik(tezlik intervalı on dəfə fərqlənir). Bu şəkildə qrafikin daha gözəl deyil, həm də daha informativ görünməsi doğru deyilmi?
Gücləndirici yalnız müxtəlif tezliklərin siqnallarını qeyri-bərabər gücləndirmir, həm də tezliyindən asılı olaraq siqnalın fazasını müxtəlif qiymətlərlə dəyişir. Bu asılılıq gücləndiricinin faza-tezlik xarakteristikasında əks olunur.

Yalnız bir tezlikli salınımları gücləndirərkən, bu, qorxulu görünmür, lakin daha mürəkkəb siqnallar üçün yeni harmonik yaratmasa da, formanın əhəmiyyətli dərəcədə təhrif edilməsinə səbəb olur. Aşağıdakı şəkil iki tezlikli siqnalın necə təhrif edildiyini göstərir.

Qeyri-xətti təhriflər. KNI, KGI, TDH.

Qeyri-xətti təhrif siqnala əvvəllər mövcud olmayan harmonikləri əlavə edir və nəticədə ilkin dalğa formasını dəyişir. Bu cür təhriflərin bəlkə də ən bariz nümunəsi aşağıda göstərilən sinusoidal siqnalın amplituda məhdudiyyətidir.

Sol qrafik siqnalın əlavə bərabər harmonikasının olması nəticəsində yaranan təhrifləri göstərir - siqnalın yarım dalğalarından birinin amplitudasını məhdudlaşdırır. Orijinal sinusoidal siqnalın nömrəsi 1, ikinci harmonik salınım 2, nəticədə təhrif olunmuş siqnal isə 3-dür. Sağ rəqəm üçüncü harmonikanın nəticəsini göstərir - siqnal hər iki tərəfdən “kəsilir”.

Sovet dövründə THD harmonik təhrif faktorundan istifadə edərək gücləndiricinin qeyri-xətti təhrifini ifadə etmək adət idi. Aşağıdakı kimi müəyyən edildi: gücləndiricinin girişinə müəyyən bir tezlikdə, adətən 1000 Hz siqnal verildi. Sonra çıxış siqnalının bütün harmoniklərinin səviyyəsi hesablanmışdır. THD, birincisi istisna olmaqla, siqnalın daha yüksək harmonikalarının cəminin rms gərginliyinin birinci harmonikanın gərginliyinə nisbəti olaraq qəbul edildi - tezliyi giriş sinusoidal siqnalının tezliyinə bərabər olan. .

Bənzər xarici parametrə əsas tezlik üçün ümumi harmonik təhrif deyilir.

Harmonik Təhrif Faktoru (THD və ya )

Bu texnika yalnız giriş siqnalı ideal olduqda və yalnız əsas harmonikdən ibarət olduqda işləyəcək. Bu şərt həmişə yerinə yetirilə bilməz, buna görə də müasir beynəlxalq təcrübədə qeyri-xətti təhrif dərəcəsini qiymətləndirmək üçün başqa bir parametr - SOI - daha geniş yayılmışdır.

Xarici analoq orta kök kvadrat üçün ümumi harmonik təhrifdir.

Ümumi harmonik təhrif (THD və ya )

SOI giriş siqnalının spektrində olmayan çıxış siqnalının spektral komponentlərinin kök-orta kvadrat cəminin giriş siqnalının bütün spektral komponentlərinin kök-orta kvadrat cəminə nisbətinə bərabər olan qiymətdir. .
Həm THD, həm də THI faizlə ölçülən nisbi dəyərlərdir.
Bu parametrlərin dəyərləri əlaqə ilə əlaqələndirilir:

Sadə dalğa formaları üçün təhrifin miqdarı analitik olaraq hesablana bilər. Aşağıda audio texnologiyasında ən çox yayılmış siqnallar üçün THD dəyərləri verilmişdir (THD dəyərləri mötərizədə göstərilmişdir).

0% (0%) - dalğa forması ideal sinus dalğasıdır.
3% (3%) - siqnal forması sinusoidaldan fərqlidir, lakin təhrif gözə görünməzdir.
5% (5%) - oscillogramda gözə görünən siqnal formasının sinusoidaldan sapması.
10% (10%) - UMZCH-nin real gücünün (RMS) nəzərə alındığı standart təhrif səviyyəsi qulaq tərəfindən nəzərə çarpır.
12% (12%) mükəmməl simmetrik üçbucaqlı siqnaldır.
21% (22%) "tipik" trapezoidal və ya pilləli siqnaldır. 43% (48%) - mükəmməl simmetrik düzbucaqlı siqnal (meander).
63% (80%) ideal mişar dişi siqnalıdır.

Hətta iyirmi il əvvəl aşağı tezlikli yolun harmonik təhrifini ölçmək üçün mürəkkəb, bahalı alətlərdən istifadə olunurdu. Onlardan biri, SK6-13, aşağıdakı şəkildə göstərilmişdir.

Bu gün bu vəzifə, ümumi dəyəri 500USD-dən çox olmayan, xüsusi proqram təminatı dəsti olan xarici kompüter audio kartı ilə daha yaxşı idarə olunur.

Aşağı tezlikli gücləndiricini sınaqdan keçirərkən səs kartının girişindəki siqnalın spektri.

Amplituda xarakteristikası. Səs-küy və müdaxilə haqqında çox qısa.

Gücləndiricinin çıxış gərginliyinin onun giriş gərginliyindən, sabit siqnal tezliyində (adətən 1000 Hz) asılılığına amplituda xarakteristikası deyilir.
Amplituda xarakteristikası ideal gücləndirici koordinatların başlanğıcından keçən düz xəttdir, çünki onun qazancı istənilən giriş gərginliyində sabit qiymətdir.
Həqiqi gücləndiricinin amplituda reaksiyası ən azı üç fərqli bölməyə malikdir. Aşağı hissədə sıfıra çatmır, çünki gücləndiricinin aşağı səs səviyyələrində faydalı siqnalın amplitüdü ilə mütənasib olan öz səs-küyü var.

Orta hissədə (AB) amplituda xarakteristikası xəttinə yaxındır. Bu iş sahəsidir, onun hüdudlarında siqnal formasının təhrifi minimal olacaqdır.
Qrafikin yuxarı hissəsində amplituda xarakteristikasında da əyilmə var, bu, gücləndiricinin çıxış gücünün məhdudlaşdırılması ilə əlaqədardır.
Əgər giriş siqnalının amplitüdü elədirsə ki, gücləndirici əyri hissələrdə işləyir, onda çıxış siqnalında qeyri-xətti təhriflər görünür. Qeyri-xəttilik nə qədər böyükdürsə, siqnalın sinusoidal gərginliyi daha çox pozulur, yəni. Gücləndiricinin çıxışında yeni salınımlar (daha yüksək harmoniklər) görünür.

Gücləndiricilərdə səs-küy müxtəlif növlərdə olur və müxtəlif səbəblərdən yaranır.

Ağ səs.

Ağ səs-küy bütün tezliklərdə vahid spektral sıxlığa malik bir siqnaldır. Aşağı tezlikli gücləndiricilərin işləmə tezliyi diapazonunda belə səs-küyün nümunəsi elektronların xaotik hərəkəti nəticəsində yaranan termal səs-küy hesab edilə bilər. Bu səs-küyün spektri çox geniş tezlik diapazonunda vahiddir.

Çəhrayı səs.

Çəhrayı səs-küy həm də titrəmə səsi kimi tanınır. Çəhrayı səs-küyün güc spektral sıxlığı 1/f nisbətinə mütənasibdir (sıxlıq tezliyə tərs mütənasibdir), yəni loqarifmik tezlik miqyasında bərabər şəkildə azalır. Çəhrayı səs-küy həm passiv, həm də aktiv elektron komponentlər tərəfindən yaradılır və alimlər hələ də onun mənşəyinin təbiəti haqqında mübahisə edirlər.

Xarici mənbələrdən fon.

Səs-küyün əsas səbəblərindən biri kənar mənbələrdən, məsələn, 50 Hz AC enerji təchizatından qaynaqlanan fondur. 50 Hz və onun qatlarının əsas harmonikasına malikdir.

Özünü həyəcanlandırma.

Fərdi gücləndirici mərhələlərin öz-özünə həyəcanlanması adətən müəyyən bir tezlikdə səs-küy yarada bilər.

ULF və akustika çıxış gücü standartları

Nominal güc

Qərb analoqu RMS(Root Mean Squared - kök orta kvadrat dəyəri) SSRİ-də GOST 23262-88 tərəfindən siqnalın qeyri-xətti təhrifinə səbəb olan 1000 Hz tezliyi olan sinusoidal siqnalın verilən elektrik gücünün orta dəyəri kimi müəyyən edilmişdir. ümumi harmoniklərin (THD) müəyyən edilmiş dəyərini aşan. Həm dinamiklər, həm də gücləndiricilər üçün göstərilir. Tipik olaraq, göstərilən güc ölçülən xüsusiyyətlərin ən yaxşı birləşməsi ilə dizaynın mürəkkəblik sinfi üçün GOST tələblərinə uyğunlaşdırıldı. Cihazların müxtəlif sinifləri üçün SOI çox əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər, 1 ilə 10 faiz arasında. Sistemin hər kanal üçün 20 vatt olduğu ortaya çıxa bilər, lakin ölçmələr 10% SOI-də aparılmışdır. Nəticədə bu gücdə akustikaya qulaq asmaq mümkün deyil. Dinamik sistemlər uzun müddət RMS gücündə siqnalı təkrar istehsal etməyə qadirdir.

Səs-küy gücü reytinqi

Bəzən sinusoidal da adlanır. Ən yaxın Qərb analoqu DIN- korreksiya sxemi vasitəsilə çəhrayı səs-küyün verildiyi zaman yalnız istilik və mexaniki zədələnmə ilə məhdudlaşan elektrik enerjisi (məsələn: səs bobininin həddindən artıq istidən sürüşməsi, əyilmə və ya lehimləmə yerlərində keçiricilərin yanması, çevik naqillərin qırılması və s.) 100 saat. Adətən DIN RMS-dən 2-3 dəfə yüksəkdir.

Maksimum qısamüddətli güc

Qərb analoqu PMPO(Pak Music Power Output - pik musiqi çıxış gücü). - dinamiklərin qısa müddət ərzində zədələnmədən dayana bildiyi elektrik enerjisi (şaqqıltının olmaması ilə yoxlanılır). Çəhrayı səs-küy sınaq siqnalı kimi istifadə olunur. Siqnal 2 saniyə ərzində dinamikə göndərilir. Testlər 1 dəqiqəlik fasilələrlə 60 dəfə həyata keçirilir. Bu güc növü, iş zamanı yaranan vəziyyətlərdə dinamikin tab gətirə biləcəyi qısamüddətli həddindən artıq yüklənmələri mühakimə etməyə imkan verir. Adətən DIN-dən 10-20 dəfə yüksəkdir. Bir insanın öz sisteminin qısa, bir saniyədən az, yüksək güclə aşağı tezlikli sinus dalğasına tab gətirə biləcəyini bilməsinin nə faydası var? Bununla belə, istehsalçılar bu xüsusi parametri öz məhsullarının qablaşdırma və stikerlərində göstərməyi çox sevirlər... Bu parametr üçün böyük rəqəmlər çox vaxt yalnız istehsalçıların marketinq şöbəsinin vəhşi təxəyyülünə əsaslanır və burada çinlilər şübhəsiz ki, qabaqdadırlar. qalan.

Maksimum uzunmüddətli güc

Bu, dinamiklərin 1 dəqiqə ərzində zədələnmədən dayana biləcəyi elektrik gücüdür. Testlər 2 dəqiqəlik fasilə ilə 10 dəfə təkrarlanır. Test siqnalı eynidir.
Maksimum uzunmüddətli güc dinamiklərin istilik gücünün pozulması ilə müəyyən edilir (səs bobininin növbələrinin sürüşməsi və s.).

Təcrübə həqiqətin ən yaxşı meyarıdır. Audio mərkəzi ilə sökülməsi

Gəlin biliklərimizi praktikada tətbiq etməyə çalışaq. Çox məşhur bir onlayn mağazaya nəzər salaq və Günəşin Çıxdığı Ölkədən daha məşhur bir şirkətin məhsulunu axtaraq.
Bəli - futuristik dizaynlı musiqi mərkəzi cəmi 10 000 rubla satılır. növbəti promosyon üçün:
Təsvirdən öyrənirik ki, cihaz təkcə güclü dinamiklərlə deyil, həm də sabvuferlə təchiz olunub.

“İstənilən səs səviyyəsində üstün səs aydınlığı təmin edir. Bundan əlavə, bu konfiqurasiya səsin zəngin və geniş olmasına kömək edir”.

Maraqlıdır, bəlkə də parametrlərə baxmağa dəyər. “Mərkəzdə hər birinin gücü 235 vatt olan iki ön dinamik və 230 vatt gücündə aktiv sabvufer var.” Üstəlik, birincilərin ölçüləri cəmi 31*23*21 sm-dir
Bəli, bu həm səsinin gücünə, həm də ölçüsünə görə bir növ Soyğunçu Bülbüldür. Hələ 1996-cı ildə mən tədqiqatımı bu nöqtədə dayandırardım və daha sonra S90-a baxaraq və evdə hazırlanmış Ageev gücləndiricisini dinləyərək, dostlarımla sovet sənayemizin Yaponiyadan nə qədər geri qaldığını - 50 il və ya hələ əbədi. Ancaq bu gün Yapon texnologiyasının mövcudluğu ilə vəziyyət daha yaxşıdır və onunla əlaqəli bir çox mif dağıldı, buna görə də satın almadan əvvəl səs keyfiyyəti ilə bağlı daha obyektiv məlumatlar tapmağa çalışacağıq. Saytda bu haqda bir kəlmə də yoxdur. Kim buna şübhə edər! Amma pdf formatında təlimat kitabçası var. Yükləyin və axtarışa davam edin. Son dərəcə qiymətli məlumatlar arasında "audio kodlaşdırma texnologiyası üçün lisenziyanın Thompson-dan alındığı" və batareyaları çətinliklə daxil edən, lakin texniki parametrlərə bənzəyən bir şey tapmaq mümkündür. Çox cüzi məlumatlar sənədin dərinliklərində, axıra doğru gizlənir.
Mən bunu skrinşot şəklində sözbəsöz sitat gətirirəm, çünki həmin andan başlayaraq həm verilən rəqəmlər, həm də uyğunluq sertifikatı ilə təsdiqlənməsinə baxmayaraq, onların şərhi ilə bağlı ciddi suallarım yaranmağa başladı.
Məsələ burasındadır ki, bir az aşağıda yazılıb ki, birinci sistemin AC şəbəkəsindən sərf olunan enerji 90 vatt, ikincisi isə ümumiyyətlə 75. Hmm.

Üçüncü növ əbədi hərəkət maşını ixtira edilibmi? Və ya bəlkə musiqi mərkəzinin korpusunda gizlədilmiş batareyalar var? Belə görünmür - akustikası olmayan cihazın göstərilən çəkisi cəmi üç kilodur. Sonra, şəbəkədən 90 vatt istehlak edərək, 700 sirli vatt (istinad üçün) və ya ən azı acınacaqlı, lakin olduqca maddi 120 nominal bir çıxış əldə edə bilərsiniz. Axı, sabvufer söndürülsə belə, gücləndiricinin səmərəliliyi təxminən 150 faiz olmalıdır! Ancaq praktikada bu parametr nadir hallarda 75 çubuğunu aşır.

Məqalədən əldə edilən məlumatları praktikada tətbiq etməyə çalışaq.

İstinad üçün göstərilən güc 235+235+230=700-dür - bu, aydın şəkildə PMPO-dur. Nominal dəyərdə daha az aydınlıq var. Tərifinə görə bu nominal güc, lakin nominal enerji istehlakı 90 vatt olan sabvufer istisna olmaqla yalnız iki əsas kanal üçün 60+60 ola bilməz. Bu getdikcə marketinq hiyləsinə deyil, açıq yalana bənzəyir. Ölçülərə və açıqlanmayan qaydaya, RMS və PMPO nisbətinə əsasən, bu mərkəzin real nominal gücü bir kanal üçün 12-15 vatt olmalıdır və cəmi 45-dən çox olmamalıdır. Təbii bir sual yaranır - necə etibar etmək olar? Tayvan və Çin istehsalçılarının pasport məlumatları, hətta tanınmış Yapon şirkət buna icazə verirmi?
Belə bir cihazı almaq və ya almamaq sizə bağlıdır. Səhər ölkədə qonşularınızı qıcıqlandırmaq istəyirsinizsə, bəli. Əks halda, əvvəlcə müxtəlif janrlarda bir neçə musiqiyə qulaq asmadan bunu tövsiyə etməzdim.

Bal bankasında tar çaydanı.

Güc və səs keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün lazım olan parametrlərin demək olar ki, tam siyahısına sahib olduğumuz görünür. Lakin, daha yaxından diqqət yetirdikdə, bunun bir sıra səbəblərə görə işdən uzaq olduğu ortaya çıxır:

• Bir çox parametrlər siqnal keyfiyyətinin obyektiv əks olunması üçün deyil, ölçmənin rahatlığı üçün daha uyğundur. Əksəriyyəti 1000 Hz tezliyində həyata keçirilir ki, bu da ən yaxşı ədədi nəticələri əldə etmək üçün çox əlverişlidir. O, 50 Hz-də elektrik şəbəkəsinin fon tezliyindən uzaqda və gücləndiricinin tezlik diapazonunun ən xətti hissəsində yerləşir.
• İstehsalçılar tez-tez gücləndiricinin xüsusiyyətlərini testlərə açıq şəkildə tənzimləmək üçün günah işlədirlər. Məsələn, hətta Sovet İttifaqı dövründə də ULF-lər tez-tez maksimum çıxış gücü ilə ən yaxşı THD göstəricisini təmin edəcək şəkildə hazırlanmışdır. Eyni zamanda, yarım güc səviyyəsində, təkan-çəkmə gücləndiriciləri tez-tez pillə kimi təhriflər nümayiş etdirirdilər, buna görə də səs düyməsinin orta mövqeyində harmonik təhrif əmsalı miqyasdan 10% -dən çox ola bilər!
• Məlumat vərəqləri və istismar təlimatları çox vaxt PMPO tipli qeyri-standart saxta, tamamilə yararsız xüsusiyyətləri ehtiva edir. Eyni zamanda, hətta tezlik diapazonu və ya nominal güc kimi əsas parametrləri tapmaq həmişə mümkün deyil. Tezlik reaksiyası və faza reaksiyası haqqında deyiləcək heç nə yoxdur!
• Parametrlər tez-tez qəsdən təhrif edilmiş üsullarla ölçülür.

Təəccüblü deyil ki, bir çox alıcılar belə şəraitdə subyektivliyə qapılır və alışlarını ən yaxşı halda yalnız qısa dinləmə seansının nəticələrinə, ən pis halda isə qiymətə yönəldirlər.

Bitirmək vaxtıdır, məqalə artıq çox uzundur!

Keyfiyyətin qiymətləndirilməsi və aşağı tezlikli gücləndiricilərin təhrif səbəbləri haqqında söhbətimizi növbəti məqalədə davam etdirəcəyik. Minimum biliklə silahlanaraq, intermodulyasiya təhrifi və onun əks əlaqə dərinliyi ilə əlaqəsi kimi maraqlı mövzulara keçə bilərsiniz!

Sonda Roman Parpalak parpalaka lateks və markdown dəstəyi ilə onlayn redaktor layihəsinə görə səmimi təşəkkürümü bildirmək istərdim. Bu alət olmasaydı, riyazi düsturları mətnə ​​daxil etmək kimi onsuz da çətin iş həqiqətən cəhənnəm olardı.