Harmonisko kropļojumu faktors (THD).

Skaņas signāls sastāv no daudzām frekvencēm un pustoņiem. Harmonika ir sākotnējās nots (pamatfrekvences) pustonis, kas ir atbildīgs par nots skaņas raksturu. Audiosignālu var uzskatīt par precīzi savstarpēji savienotu sinusoidālu viļņu (harmoniku) svārstību kombināciju.

Pastiprināšanas procesa laikā, izejot cauri dažādiem pastiprinātāju blokiem, pīkstiens ir izkropļota, “aizaugusi” ar nevajadzīgām harmonikām. Palielināts harmoniku skaits pastiprināts signāls, kas izteikts procentos, ir harmonisko kropļojumu (Total Harmonic Distortion) koeficients. Pastiprinātāja specifikācijā ir norādīti vairāki harmoniskie kropļojumi dažādiem frekvenču diapazoniem, izejas jaudas līmeņiem un slodzes pretestībām. Jo zemāks šis koeficients, jo augstāka ir pastiprinātāja kvalitāte.

Tipiskā Hi-Fi pastiprinātāja THD vērtība ir 0,1%. Tomēr tas ir atzīmēts vairāk nekā vienu reizi: pastiprinātājs ar THD 0,001% var izrādīties sliktāks nekā cits ar 0,1% THD. Fakts ir tāds, ka ar tik mazām šī parametra vērtībām izkropļojumus ir grūti izsekot izejas signāla veidā vai tos sajust ar ausi. Tāpēc atšķirība starp 0,1% un 0,001% netiks sadzirdēta.

Termins “kopējais harmoniskais kropļojums” THD (sprieguma līknes sinusoidālās kropļojuma koeficients (skat. GOST 13109-97)) tiek plaši izmantots, nosakot harmoniskā satura līmeni mainīgos signālos.

THD definīcija

Signālam y THD koeficients ir definēts kā:

Tas atbilst definīcijai, kas sniegta IEC 61000-2-2.

Ņemiet vērā, ka šī vērtība var pārsniegt 1.

Saskaņā ar šo standartu h parametru var ierobežot līdz 50. THD koeficients ļauj vienā skaitļā izteikt deformācijas pakāpi, kas ietekmē strāvu vai spriegumu jebkurā elektroinstalācijas vietā.

THD parasti izsaka procentos.

Kopējais strāvas vai sprieguma deformācijas koeficients

Strāvas harmonikām šī formula izskatās šādi:

Zemāk ir līdzvērtīga formula, kas ir vizuālāka un vieglāk lietojama, ja ir zināma visa efektīvā vērtība:

Sprieguma harmonikām formula ir šāda:

Jaudas koeficienta un THD saistība

(rīsi. M13)

THD koeficients, kas vienā vērtībā atspoguļo strāvas vai sprieguma viļņu formas izkropļojumu pakāpi, ir svarīgs rādītājs. Spektrs parāda atsevišķas harmonikas, kas ietekmē izkropļoto signālu (sprieguma līknes sinusoidālās deformācijas koeficients (sk. GOST 13109-97).

Tātad:

Dažos gadījumos, veicot radioelektronisko ierīču remontu, ir nepieciešams aprēķināt harmonikas koeficientu. Šo raksturlielumu var izmērīt un novērtēt, izmantojot salīdzinoši vienkāršus matemātiskos aprēķinus. Mērīšanas procesi un bieži lietotās formulas ir aprakstītas mūsu pieteikuma pārskatā. Viņš varēs jums palīdzēt, ja vēlaties instalēt papildu ierīces automašīnas multivides sistēmā. Tam noteikti būs nepieciešami pastiprinātāja harmoniskie kropļojumi.

Ņemiet vērā šo parametru, ja plānojat izveidot savienojumu ar austiņu sistēmu. Mūsdienu radioaparāti ļauj tos integrēt, izmantojot Bluetooth. Skaitītājs palīdzēs novērtēt darbu.

Nelineāro traucējumu novērtējums - kas tas ir, aprēķināšanas un mērīšanas procedūra

Total Harmonic Distortion (THD) ir matemātisks rīks, ko sauc par konvolūciju, kas kvantitatīvi nosaka nevēlamas signāla izmaiņas. Savukārt kropļojums ir raksturlielums, kas raksturo neatbilstību starp teorētiskās vai ideālās sistēmas aprakstīto signālu un reāliem apstākļiem. SOI tiek izmantots arī, lai novērtētu vadu kvalitāti un pievienoto ierīču īpašības, kas kopīgi rada traucējumus.

Galvenais uzdevums montāžas laikā ir samazināt lineārā trokšņa parametru. Ideālus parametrus sasniegt nav iespējams, taču var pietuvoties tiem un nodrošināt vai nu stabilu spriegumu, vai skaidru un skaistu skaņu, atkarībā no uzdevumiem. Tas tiek realizēts, pieslēdzot pastiprinātājus, kuru galvenais nosacījums ir nepieciešamība samazināt traucējumus.

Lai saprastu, par ko mēs runājam kopumā, ir vērts pieminēt iespējamos izmaiņu veidus:

• nelineārs;
• fāze;
• biežums;
• dinamisks;
• krusts;
• starpmodulācija;
• margināls.

Daži no iepriekšminētajiem ir sarežģīti raksturlielumi, kurus kopā var novērtēt, izmantojot vienu un to pašu nelineārā trokšņa parametru. Būtībā šī īpašība ir universāls visām radioelektroniskajām un elektriskajām sistēmām un tīkliem. Izmantojot piedāvāto metodi, varat novērtēt sprieguma harmonikas koeficientu.

Pamatformulas

SOI ir neizmērojams daudzums. Tā ir izejas signāla spektrālo īpašību, kas nav ieejas spektrā, vidējās un kvadrātiskās summas attiecība pret visu ieejas signāla spektra komponentu vidējo kvadrātisko summu (pirmā harmoniskā komponente). . Vienkārši sakot, parametrs novērtē spektrālā trokšņa attiecību, kas parādās izejas signālā, bet nav ieejas signālā, pret visu spektru. Jo mazāk traucējumu, jo mazāk būs SOI.

Ja tehniskajā dokumentācijā ir paredzēts SOI, tad varat novērtēt iekārtas montāžas kvalitāti un raksturu. Raksturlielumu var arī izmērīt, tas ļaus novērtēt traucējumu apjomu novērtējamā sistēmā. Citiem vārdiem sakot, ir iespējams diezgan precīzi noteikt ietekmējošos traucējumus.

Ņemiet vērā, ka kopā ar SOI tiek izmantots vēl viens aptuvenais harmonisko kropļojumu (CHD) parametrs. To bieži dēvē par augstāko harmoniku koeficientu, jo to izsaka ar signāla augstāko harmoniku, izņemot pirmo, summas vidējā kvadrātiskā sprieguma attiecību pret signāla spriegumu. pirmā harmonika sinusoidālā darbībā. Citiem vārdiem sakot, tiek novērtēti signāla lēcieni.

Savukārt ir raksturlielums, kas procentos novērtē CNI “savienojamību” ar CGI un to attiecību. Jāatzīmē, ka ar nelieliem traucējumiem tie ir gandrīz vienādi, bet tie palīdz novērtēt spēcīgāku traucējumu un tā būtību.

SOI un KGI aprēķins

Harmonisko kropļojumu mērīšana ir balstīta uz faktu, ka raksturlieluma iegūšanai var izmantot eksperimentālos un novērtēšanas datus. Daudzām sistēmām tos var novērtēt analītiski, jo sākotnējie un beigu nosacījumi ir zināmi. Daudzi iesācēju radioamatieri var iebilst vai būt pārsteigti, taču tā ir taisnība. SOI un KGI ir noteikti kā raksturlielumi jebkuras ierīces ķēdes projektēšanas laikā. Tas nozīmē, ka traucējumus nozīmē gan risinājums, gan izmantotās sastāvdaļas.

Piemēram:

• kvadrātveida viļņam vai simetriskam kvadrātveida signālam SOI ir vienāds ar 48,3%;

• zāģa zoba signālam tuvu ideālam THD ir 80,3%;

• simetrisks trīsstūris – 12,1%.

Attiecīgi atšķirības no šīm vērtībām ir nestandarta un tiek novērtētas kā strāvas traucējumi, kas ir jānovērš.

Aprēķinu ērtībai ir vēl viens parametrs μ , kas raksturo asimetrisku taisnstūrveida impulsa signālu ar impulsa ilguma attiecību pret periodu:

THD sasniedz minimālo vērtību 0,483 pie μ = 0,5, un signāls kļūst tuvu sinusoidālam meanderam. Saskaņā ar šo principu tie ne tikai maina signālu tipus, izmantojot filtrēšanu, bet arī novērš nevēlamas izmaiņas, kas ir īpaši svarīgi pastiprināšanai un audio aprīkojumam.

SOI un THD novērtējums ļauj novērtēt jebkuras ierīces, tostarp pastiprinātāju, FPGA, mikrokontrolleru, austiņu un austiņu, signāla spektra tīrību. KGI ļauj kontrolēt daudzu radioelektronisko un digitālo komponentu, kas pārraida analogos signālus, algoritmus.

Novērtējums tiek veikts, izmantojot digitālos osciloskopus. Pirms lietošanas tas tiek novērtēts, aprēķinot THD no spektra, un tiek iegūti dati par skaitītāju, lai noteiktu tā piemērotību eksperimentiem.

Mājās to var izdarīt divos veidos, izmantojot netiešos skaitītājus:

• iesniegt izejas spriegums un mērogotu ievadi atņemtājam un novērtēšanu osciloskopā, ieskaitot troksni un strāvas uztveršanu;
• izmantojiet noskaņojamu rezonanses pastiprinātāju un atlasiet novērtēšanai nepieciešamo laukumu.

Pirmā iespēja ir vienkāršāka, bet vairāk saistīta ar heiristisko novērtēšanu. Bet vislabākais harmonisko kropļojumu mērītājs ir datoram pievienots digitālais osciloskops, kas sniedz galīgo strāvas un sprieguma parametru indikatoru, ieskaitot augstāko harmoniku maksimumu novērtēšanu skaitliskā formā.

Darba mērķis: Iemācieties izmērīt harmoniskos kropļojumus, izmantojot harmonisko kropļojumu mērītāju.

1. Aprīkojums:

1.1 Audio komplekss TR-0157

1.2 ULF tiek pētīts

1.3 Osciloskops S1-73 (S 1-112)

1.4 Savienojošie kabeļi

1.5 Tehniskie apraksti ierīcēm

Īsa teorētiskā informācija.

Nelineāros kropļojumus izraisa elementu ar nelineāriem raksturlielumiem klātbūtne radioierīču ķēdēs (lampas, tranzistori, mikroshēmas utt.). Nelineāros kropļojumus raksturo harmonikas koeficients (Kg), (raksturo atšķirību starp periodiskā signāla un harmoniskā signāla formu), kas tiek definēts kā visu sprieguma augstāko harmoniku sprieguma efektīvās vērtības attiecība. pētījums, sākot ar otro, līdz pirmās efektīvajai vērtībai, t.i. pamatharmonika.

Šo formulu izmanto augstas kvalitātes pastiprinātāju pētījumos, kuros Kg ir (0,2...2)%. Zemākas kvalitātes pastiprinātājos (Kg = 2...7%) nelineārie deformācijas mērītāji mēra nevis harmonisko kropļojumu koeficientu, bet gan koeficientu tuvu tam, izmantojot aptuvenu formulu.

kur U K ir ieejas signāla spriegums.

Ja harmonikas koeficients Kg<10%, то Кг и К"г практически совпадают, реализация устройств для измерения К"г значительно упрощается.

Nelineārā deformācijas mērītāja vienkāršota blokshēma ir parādīta 1. attēlā.

1. attēls. Nelineārā deformācijas mērītāja blokshēma

Visizplatītākā harmonisko kropļojumu mērīšanas metode ir pamatfrekvences sprieguma slāpēšanas metode, t.i. metode augstāku harmoniku sprieguma efektīvās vērtības salīdzināšanai ar pētāmā signāla efektīvo vērtību.

Nelineārā deformācijas mērītāja darbības princips, skatīt B.P. Khromoy un Yu.G. Moisejevs “Elektriskie mērījumi”, M. “Radio un sakari”, 1985, 252.-255.lpp. un iekārtas tehniskajā aprakstā.

Darba kārtība.

3.1. Samontējiet ķēdi harmonisko kropļojumu mērīšanai (2. attēls)

Attēls 2. Ierīces savienojuma shēma

3.2. Iezemējiet ierīces.

3.3. Ieslēdziet strāvu.

3.4 Sagatavojiet ierīces darbam:

3.4.1. Iestatiet ULF statīva “HF” un “LF” regulatorus vidējā stāvoklī;

3.4.2 Audio kompleksā TR-0157 nospiediet pogas “MAINS” un “~U”;

3.4.3. Izmantojot pogu “FREQUENCY” un “FREQ. RANGE” kompleksa TR-0157 bloka “AUDIO GENERATOR” iestatīja izejas signāla frekvenci uz 1250 Hz;

3.4.4 Izmantojot pogu “ATTENUATOR dB” (pakāpeniski, vienmērīgi), iestatiet spriegumu statīva izejā uz 1 V.

Uzraudzība tiek veikta, izmantojot kompleksa voltmetru, izmantojot skalu “~” un ņemot vērā gala slēdža stāvokli (sarkanā skala);

3.4.5. Izmantojiet osciloskopa vadības ierīces, lai iegūtu stabilu oscilogrammu bez redzamiem signāla traucējumiem (nedrīkst būt redzamiem ierobežojumiem).

3.5 Izmēriet Kg 3-5 ULF izejas sprieguma vērtībām, kas norādītas 1. tabulā. Iestatiet spriegumu, izmantojot TR-0157 kompleksa pogas “ATTENUATOR dB” (pakāpeniski, vienmērīgi).

1. tabula. Mērījumu rezultāti Kg

Tu ārā, V
kg, %

Lai izmērītu kg, rīkojieties šādi:

3.5.1. Nospiediet pogu “DIST”. Komplekss TR-0157

3.5.2. Iestatiet pogu “RANGE %” “DIST. METER” uz galējo labo pozīciju (“100 CAL.”)

3.5.3. Kalibrējiet ierīci pēc līmeņa, lai to izdarītu, nospiediet pogas “125 Hz” un “X100” (“FREQU. SELECTOR”). METER” (šajā pozīcijā filtra ietekme uz pētāmo signālu ir izslēgta). Izvelciet bloka “DIST” pogu “CALL”. METER” un ar to kompleksa voltmetra adatu iestatīt uz maksimālo rādījumu (ja nepieciešams, pārslēdz voltmetra mērījumu robežu);

3.5.4. Iestatiet ierīci uz izmērītā signāla frekvenci, lai to izdarītu, nospiediet pogu un "DIST. METRS.” Izmantojot “DIST. METER”, lai sasniegtu kompleksa voltmetra minimālos rādījumus. Šādā gadījumā mērījumu robeža ir pakāpeniski jāsamazina, izmantojot “DIST” pogu “RANGE %”. METRS.”

3.5.6. Atkārtojiet mērījumus visām 1. tabulā norādītajām sprieguma vērtībām. Lai iestatītu vajadzīgo sprieguma vērtību, pēc pirmās pogas “~U” nospiešanas izpildiet 3.4.4. un 3.4.5. punktu. Pēc tam vēlreiz atkārtojiet kompleksa kalibrēšanu (3.5.1. – 3.5.6. punkts).

4.1. Darba nosaukums un mērķis.

4.2 Izmantotā aprīkojuma saraksts.

4.3 Mērījumu rezultātu tabula.

4.4. Secinājums par zemfrekvences pastiprinātāja nelineārās kropļojuma vērtības Kg atbilstību specifikāciju prasībām.

5. Pārbaudes jautājumi.

5.1. Kas izraisa nelineārus kropļojumus radio ķēdēs?

5.2. Definējiet harmoniskos kropļojumus.

5.3. Sniedziet nelineāro deformāciju mērītāja blokshēmu, izskaidrojiet tā darbības principu.

5.4. Kā var izmērīt harmoniskos kropļojumus, izmantojot harmonisko analizatoru?

Laboratorijas darbs Nr.11

Pateicoties mazumtirdzniecības ķēdēm un tiešsaistes veikaliem, pārdošanai piedāvātās audio tehnikas daudzveidība pārsniedz visas saprātīgās robežas. Kā izvēlēties kvalitatīvām vajadzībām atbilstošu iekārtu, būtiski nepārmaksājot?
Ja neesi audiofils un aparatūras izvēle tev nav dzīves jēga, tad vienkāršākais veids ir pārliecinoši orientēties skaņas pastiprināšanas iekārtu tehniskajos raksturojumos un iemācīties izvilkt noderīgu informāciju starp pases un instrukciju rindām, kritiski vērtējot dāsni solījumi. Ja nejūtat atšķirību starp dB un dBm, nominālā jauda Ja jūs neatšķiraties no PMPO un vēlaties beidzot uzzināt, kas ir THD, varat arī atrast kaut ko interesantu zem griezuma.

Raksta kopsavilkums

Ieguves koeficients. Kāpēc mums ir vajadzīgi logaritmi un kas ir decibeli?
Skaņas skaļums. Kāda ir atšķirība starp dB un dBm?
Sadaliet un iekarot - mēs sadalām signālu spektrā.
Lineārie kropļojumi un joslas platums.
Nelineārie kropļojumi. KNI, KGI, TDH.
Amplitūdas raksturlielums. Ļoti īsi par troksni un traucējumiem.
ULF un akustiskās izejas jaudas standarti.
Prakse ir labākais patiesības kritērijs. Izjaukšana ar audio centru.
Darvas tējkanna medus burkā.

Es ceru, ka šī raksta materiāli noderēs, lai izprastu nākamo, kura tēma ir daudz sarežģītāka - “Kristu kropļojumi un atgriezeniskā saite kā viens no to avotiem”.

Ieguves koeficients. Kāpēc mums ir vajadzīgi logaritmi un kas ir decibeli?

Viens no galvenajiem pastiprinātāja parametriem ir pastiprinājums - pastiprinātāja izejas parametra attiecība pret ieejas parametru. Atkarībā no pastiprinātāja funkcionālā mērķa pastiprināšanas koeficientus izšķir pēc sprieguma, strāvas vai jaudas:

Sprieguma pieaugums

Pašreizējais ieguvums

Jaudas pieaugums

ULF pastiprinājums var būt ļoti liels dažādu iekārtu darbības pastiprinātāju un radio ceļu pastiprinājums ir izteikts vēl lielākās vērtībās. Skaitļi ar lielu nulles skaitu nav īpaši ērti lietojami, vēl grūtāk ir attēlot grafikā dažāda veida atkarības, kuru vērtības atšķiras viena no otras tūkstoš vai vairāk reižu. Ērta izeja ir vērtību uzrādīšana logaritmiskā skalā. Akustikā tas ir divtik ērti, jo auss jutība ir tuvu logaritmiskajam.
Tāpēc pastiprinājumu bieži izsaka logaritmiskās vienībās - decibelos (krievu apzīmējums: dB; starptautiskais: dB)

dB sākotnēji tika izmantots, lai novērtētu jaudas attiecību, tāpēc vērtība, kas izteikta dB, pieņem abu jaudu attiecības logaritmu, un jaudas pieaugumu aprēķina, izmantojot formulu:

Situācija ir nedaudz atšķirīga ar “neenerģijas” daudzumiem. Piemēram, ņemsim strāvu un izteiksim caur to jaudu, izmantojot Oma likumu:

tad vērtība, kas izteikta decibelos caur strāvu, būs vienāda ar šādu izteiksmi:

Tas pats attiecas uz spriegumu. Rezultātā mēs iegūstam šādas formulas pastiprinājuma koeficientu aprēķināšanai:

Pašreizējais pieaugums dB:

Sprieguma pieaugums dB:

Skaņas skaļums. Kāda ir atšķirība starp dB un dBm?

Akustikā "intensitātes līmenis" vai vienkārši skaņas skaļums L mēra arī decibelos, un šis parametrs nav absolūts, bet gan relatīvs! Tas ir tāpēc, ka salīdzinājums tiek veikts ar minimālo cilvēka auss harmoniskās vibrācijas skaņas dzirdes slieksni - skaņas spiediena amplitūdu 20 μPa. Tā kā skaņas intensitāte ir proporcionāla skaņas spiediena kvadrātam, mēs varam rakstīt:

kur nav strāva, bet skaņas spiediena intensitāte ar frekvenci 1 kHz, kas aptuveni atbilst cilvēka dzirdamības slieksnim.

Tādējādi, kad mēs sakām, ka skaņas skaļums ir 20 dB, tas nozīmē, ka skaņas viļņa intensitāte ir 100 reizes lielāka par cilvēka dzirdes slieksni.
Turklāt jaudas mērījumu absolūtā vērtība radiotehnikā ir ārkārtīgi izplatīta dBm(krievu dBm), ko mēra attiecībā pret jaudu 1 mW. Jauda tiek noteikta pie nominālās slodzes (profesionālajam aprīkojumam - parasti 10 kOhm frekvencēm, kas mazākas par 10 MHz, radiofrekvenču iekārtām - 50 omi vai 75 omi). Piemēram, “pastiprinātāja pakāpes izejas jauda ir 13 dBm” (tas ir, jauda, ​​kas atbrīvota pie nominālās slodzes šim pastiprinātāja posmam, ir aptuveni 20 mW).

Sadaliet un iekarot - mēs sadalām signālu spektrā.

Ir pienācis laiks pāriet uz sarežģītāku tēmu - signāla kropļojumu novērtēšanu. Pirmkārt, mums ir jāveic īss ievads un jārunā par spektriem. Fakts ir tāds, ka audio inženierijā un ārpus tās ir ierasts darboties ar sinusoidāliem signāliem. Tās bieži sastopamas apkārtējā pasaulē, jo lielu skaitu skaņu rada noteiktu objektu vibrācijas. Turklāt cilvēka dzirdes sistēmas struktūra ir lieliski pielāgota sinusoidālo svārstību uztverei.
Jebkuras sinusoidālās svārstības var aprakstīt ar formulu:

kur vektora garums, svārstību amplitūda, ir vektora sākotnējais leņķis (fāze) nulles brīdī, ir leņķiskais ātrums, kas ir vienāds ar:

Svarīgi, ka, izmantojot sinusoidālo signālu summu ar dažādu amplitūdu, frekvenci un fāzēm, ir iespējams aprakstīt periodiski atkārtojošus jebkuras formas signālus. Signālus, kuru frekvences atšķiras no pamata frekvences par veselu skaitu reižu, sauc par sākotnējās frekvences harmonikām. Signālam ar bāzes frekvenci f, signāliem ar frekvencēm

būs pat harmonikas, un signāli

nepāra harmonikas

Skaidrības labad uzzīmēsim zāģa zoba signāla grafiku.

Lai to precīzi attēlotu, izmantojot harmonikas, būtu nepieciešams bezgalīgs terminu skaits.
Praksē signālu analīzei izmanto ierobežotu skaitu harmoniku ar lielāko amplitūdu. Zemāk esošajā attēlā var skaidri redzēt zāģa zoba signāla konstruēšanas procesu no harmonikām.

Un lūk, kā veidojas līkums, precīzs līdz piecdesmitajai harmonikai...

Vairāk par harmonikām varat lasīt brīnišķīgajā lietotāja dlinyj rakstā habrahabr.ru/post/219337, taču ir pienācis laiks beidzot pāriet uz kropļojumiem.
Vienkāršākā metode signāla kropļojumu novērtēšanai ir pielietot vienu vai vairāku harmonisko signālu summu pastiprinātāja ieejai un analizēt novērotos harmoniskos signālus izejā.
Ja pastiprinātāja izejā ir tādi paši harmoniku signāli kā ieejā, kropļojums tiek uzskatīts par lineāru, jo tas izpaužas kā ieejas signāla amplitūdas un fāzes izmaiņas.
Nelineārie kropļojumi pievieno signālam jaunas harmonikas, kas izraisa ieejas signāla formas kropļojumus.

Lineārie kropļojumi un joslas platums.

Ieguvums UZ Ideāls pastiprinātājs nav atkarīgs no frekvences, bet reālajā dzīvē tas ir tālu no tā. Tiek saukta amplitūdas atkarība no frekvences amplitūdas-frekvences reakcija - frekvences reakcija un bieži tiek attēlots grafika veidā, kur sprieguma pieaugums ir attēlots vertikāli un frekvence horizontāli. Uzzīmēsim tipiska pastiprinātāja frekvences reakciju.

Frekvences raksturlielumu mēra, secīgi pieliekot dažādu frekvenču noteikta līmeņa signālus pastiprinātāja ieejai un izmērot signāla līmeni izejā.
Frekvenču diapazons ΔF, kuras ietvaros pastiprinātāja jauda samazinās ne vairāk kā divas reizes no maksimālās vērtības pastiprinātāja joslas platums.

Tomēr grafikā pastiprinājumu parasti attēlo pēc sprieguma, nevis pēc jaudas. Ja maksimālo sprieguma pieaugumu apzīmējam kā , tad joslas platumā koeficients nedrīkst būt zemāks par:

Signālu, ar kuriem darbojas ULF, frekvences un līmeņa vērtības var ļoti būtiski mainīties, tāpēc frekvences reakcija parasti tiek attēlota logaritmiskās koordinātās, ko dažreiz sauc par LFC.

Pastiprinātāja pastiprinājums tiek izteikts decibelos, un frekvences tiek attēlotas uz abscisu ass caur desmitgade(frekvenču intervāls atšķiras desmit reizes). Vai tā nav taisnība, ka šādā veidā grafiks izskatās ne tikai skaistāks, bet arī informatīvāks?
Pastiprinātājs ne tikai nevienmērīgi pastiprina dažādu frekvenču signālus, bet arī novirza signāla fāzi par dažādām vērtībām atkarībā no tā frekvences. Šo atkarību atspoguļo pastiprinātāja fāzes frekvences raksturlielums.

Pastiprinot tikai vienas frekvences svārstības, tas nešķiet biedējoši, taču sarežģītākiem signāliem tas izraisa ievērojamus formas izkropļojumus, lai gan tas nerada jaunas harmonikas. Zemāk redzamajā attēlā parādīts, kā tiek izkropļots divu frekvenču signāls.

Nelineārie kropļojumi. KNI, KGI, TDH.

Nelineārie kropļojumi pievieno signālam iepriekš neeksistējošas harmonikas un rezultātā maina sākotnējo viļņu formu. Iespējams, ka visredzamākais šādu izkropļojumu piemērs ir sinusoidālā signāla amplitūdas ierobežojums, kas parādīts zemāk.

Kreisajā grafikā parādīti kropļojumi, ko izraisa papildu vienmērīgas signāla harmonikas klātbūtne, kas ierobežo viena no signāla pusviļņiem amplitūdu. Sākotnējam sinusoidālajam signālam ir skaitlis 1, otrā harmoniskā svārstība ir 2, un iegūtais izkropļotais signāls ir 3. Labajā attēlā redzams trešās harmonikas rezultāts - signāls ir “nogriezts” abās pusēs.

Padomju laikos bija ierasts izteikt pastiprinātāja nelineāros kropļojumus, izmantojot THD harmonisko kropļojumu koeficientu. To noteica šādi: pastiprinātāja ieejā tika piegādāts noteiktas frekvences signāls, parasti 1000 Hz. Pēc tam tika aprēķināts visu izejas signāla harmoniku līmenis. Par THD tika uzskatīta signāla augstāko harmoniku, izņemot pirmo, summas efektīvā sprieguma attiecība pret pirmās harmonikas spriegumu - tās, kuras frekvence ir vienāda ar ieejas sinusoidālā signāla frekvenci.

Līdzīgu ārzemju parametru sauc par pamata frekvences kopējo harmonisko kropļojumu.

Harmonisko kropļojumu faktors (THD vai )

Šis paņēmiens darbosies tikai tad, ja ieejas signāls ir ideāls un satur tikai pamata harmoniku. Šo nosacījumu ne vienmēr var izpildīt, tāpēc mūsdienu starptautiskajā praksē daudz izplatītāks ir kļuvis cits nelineāro kropļojumu pakāpes novērtēšanas parametrs - SOI.

Ārzemju analogs ir kopējā harmoniskā kropļošana vidējā kvadrātā.

Kopējie harmoniskie kropļojumi (THD vai )

SOI ir vērtība, kas vienāda ar izejas signāla spektrālo komponentu, kas nav ieejas signāla spektrā, vidējās kvadrātiskās summas attiecību pret visu ieejas signāla spektrālo komponentu vidējo kvadrātisko summu. .
Gan THD, gan THI ir relatīvas vērtības, kas tiek mērītas procentos.
Šo parametru vērtības ir saistītas ar attiecību:

Vienkāršām viļņu formām kropļojumu apjomu var aprēķināt analītiski. Tālāk ir norādītas audio tehnoloģiju visbiežāk sastopamo signālu THD vērtības (THD vērtības ir norādītas iekavās).

0% (0%) - viļņu forma ir ideāls sinusoidāls vilnis.
3% (3%) - signāla forma atšķiras no sinusoidāla, bet izkropļojums ir acij neredzams.
5% (5%) - signāla formas novirze no sinusoidālas, pamanāma ar aci oscilogrammā.
10% (10%) - standarta izkropļojumu līmenis, pie kura tiek ņemta vērā UMZCH reālā jauda (RMS), ir pamanāms ar ausi.
12% (12%) ir pilnīgi simetrisks trīsstūrveida signāls.
21% (22%) ir "tipisks" trapecveida vai pakāpenisks signāls. 43% (48%) - perfekti simetrisks taisnstūra signāls (meander).
63% (80%) ir ideāls zāģa zoba signāls.

Pat pirms divdesmit gadiem zemfrekvences ceļa harmonisko kropļojumu mērīšanai tika izmantoti sarežģīti, dārgi instrumenti. Viens no tiem SK6-13 ir parādīts attēlā zemāk.

Mūsdienās ar šo uzdevumu daudz labāk tiek galā ārējā datora audio karte ar specializētas programmatūras komplektu, kuras kopējās izmaksas nepārsniedz 500USD.

Signāla spektrs skaņas kartes ieejā, pārbaudot zemfrekvences pastiprinātāju.

Amplitūdas raksturlielums. Ļoti īsi par troksni un traucējumiem.

Pastiprinātāja izejas sprieguma atkarību no tā ieejas sprieguma pie fiksētas signāla frekvences (parasti 1000 Hz) sauc par amplitūdas raksturlielumu.
Amplitūdas raksturlielums Ideāls pastiprinātājs ir taisna līnija, kas iet caur koordinātu sākumpunktu, jo tā pastiprinājums ir nemainīga vērtība pie jebkura ieejas sprieguma.
Reāla pastiprinātāja amplitūdas reakcijai ir vismaz trīs dažādas sadaļas. Apakšējā daļā tas nesasniedz nulli, jo pastiprinātājam ir savs troksnis, kas zemā skaļuma līmenī kļūst samērojams ar lietderīgā signāla amplitūdu.

Vidējā daļā (AB) amplitūdas raksturlielums ir tuvu lineāram. Šī ir darba zona, tās robežās signāla formas kropļojumi būs minimāli.
Grafika augšējā daļā amplitūdas raksturlielumam ir arī izliekums, kas ir saistīts ar pastiprinātāja izejas jaudas ierobežojumu.
Ja ieejas signāla amplitūda ir tāda, ka pastiprinātājs darbojas uz izliektām sekcijām, tad izejas signālā parādās nelineāri traucējumi. Jo lielāka ir nelinearitāte, jo vairāk tiek izkropļots signāla sinusoidālais spriegums, t.i. Pastiprinātāja izejā parādās jaunas svārstības (augstākas harmonikas).

Troksnis pastiprinātājos ir dažāda veida, un to izraisa dažādi iemesli.

Baltais troksnis.

Baltais troksnis ir signāls ar vienādu spektrālo blīvumu visās frekvencēs. Zemfrekvences pastiprinātāju darbības frekvenču diapazonā par šāda trokšņa piemēru var uzskatīt termisko troksni, ko izraisa haotiska elektronu kustība. Šī trokšņa spektrs ir vienāds ļoti plašā frekvenču diapazonā.

Rozā troksnis.

Rozā troksnis ir pazīstams arī kā mirgošanas troksnis. Rozā trokšņa jaudas spektrālais blīvums ir proporcionāls attiecībai 1/f (blīvums ir apgriezti proporcionāls frekvencei), tas ir, tas vienmērīgi samazinās logaritmiskās frekvences skalā. Rozā troksni rada gan pasīvie, gan aktīvie elektroniskie komponenti, un zinātnieki joprojām strīdas par tā izcelsmi.

Fons no ārējiem avotiem.

Viens no galvenajiem trokšņa cēloņiem ir fons, ko izraisa sveši avoti, piemēram, no 50 Hz maiņstrāvas avota. Tam ir 50 Hz pamata harmonika un tās daudzkārtņi.

Pašuzbudinājums.

Atsevišķu pastiprinātāja pakāpju pašizraide var radīt troksni, parasti ar noteiktu frekvenci.

ULF un akustiskās izejas jaudas standarti

Nominālā jauda

Rietumu analogs RMS(Root Mean Squared — vidējā kvadrātiskā vērtība) PSRS to noteica GOST 23262-88 kā sinusoidāla signāla ar frekvenci 1000 Hz piegādātās elektriskās jaudas vidējo vērtību, kas rada nelineārus signāla kropļojumus. pārsniedz noteikto kopējo harmonisko kropļojumu (THD) vērtību. Paredzēts gan skaļruņiem, gan pastiprinātājiem. Parasti norādītā jauda tika pielāgota GOST prasībām dizaina sarežģītības klasei ar vislabāko izmērīto īpašību kombināciju. Dažādām ierīču klasēm SOI var ļoti būtiski atšķirties no 1 līdz 10 procentiem. Var izrādīties, ka sistēma ir norādīta uz 20 vatiem uz kanālu, bet mērījumi tika veikti ar 10% SOI. Rezultātā ar šo jaudu nav iespējams klausīties akustiku. Skaļruņu sistēmas spēj ilgstoši reproducēt signālu ar RMS jaudu.

Trokšņa jaudas reitings

Dažreiz to sauc arī par sinusoidālu. Tuvākais Rietumu analogs DIN- elektriskā jauda, ​​ko ierobežo tikai termiski un mehāniski bojājumi (piemēram: balss spoles pagriezienu izslīdēšana pārkaršanas dēļ, vadītāju izdegšana lieces vai lodēšanas vietās, elastīgu vadu pārrāvums utt.), ja caur korekcijas ķēdi tiek piegādāts rozā troksnis. uz 100 stundām. Parasti DIN ir 2-3 reizes lielāks par RMS.

Maksimālā īstermiņa jauda

Rietumu analogs PMPO(Peak Music Power Output — maksimālā mūzikas izejas jauda). - elektriskā jauda, ​​ko skaļruņi var izturēt bez bojājumiem (pārbauda, ​​vai nav grabēšanas) īsu laiku. Rozā troksnis tiek izmantots kā testa signāls. Signāls tiek nosūtīts uz skaļruni 2 sekundes. Pārbaudes tiek veiktas 60 reizes ar 1 minūtes intervālu. Šāda veida jauda ļauj spriest par īslaicīgām pārslodzēm, ko skaļrunis var izturēt situācijās, kas rodas darbības laikā. Parasti 10-20 reizes lielāks par DIN. Kāds ir labums, ja cilvēks zina, ka viņa sistēma, iespējams, var izturēt īsu, mazāk nekā sekundi, zemas frekvences sinusoidālo vilni ar lielu jaudu? Taču ražotājiem ļoti patīk šo konkrēto parametru attēlot uz savu produktu iepakojuma un uzlīmēm... Milzīgi skaitļi šim parametram bieži vien ir balstīti tikai uz ražotāju mārketinga nodaļas mežonīgo iztēli, un šeit ķīnieši neapšaubāmi ir priekšā. pārējais.

Maksimālā ilgtermiņa jauda

Šī ir elektriskā jauda, ​​ko skaļruņi var izturēt bez bojājumiem 1 minūti. Pārbaudes tiek atkārtotas 10 reizes ar 2 minūšu intervālu. Testa signāls ir vienāds.
Maksimālo ilgtermiņa jaudu nosaka skaļruņu termiskās izturības pārkāpums (balss spoles pagriezienu slīdēšana utt.).

Prakse ir labākais patiesības kritērijs. Demontāža ar audio centru

Mēģināsim pielietot savas zināšanas praksē. Apskatīsim kādu ļoti slavenu interneta veikalu un meklēsim preci no vēl slavenāka uzņēmuma no Uzlecošās saules zemes.
Jā, mūzikas centrs ar futūristisku dizainu tiek pārdots tikai par 10 000 rubļu. nākamajai akcijai:
No apraksta uzzinām, ka ierīce ir aprīkota ne tikai ar jaudīgiem skaļruņiem, bet arī ar zemfrekvences skaļruni.

“Tas nodrošina izcilu skaņas skaidrību jebkurā skaļuma līmenī. Turklāt šī konfigurācija palīdz padarīt skaņu bagātīgu un plašu.

Aizraujoši, iespējams, ir vērts aplūkot parametrus. "Centrā ir divi priekšējie skaļruņi, katrs ar jaudu 235 vati, un aktīvs zemfrekvences skaļrunis ar jaudu 230 vati." Turklāt pirmajiem izmēri ir tikai 31*23*21 cm
Jā, šis ir kaut kāds Lakstīgala Laupītājs gan balss stipruma, gan izmēra ziņā. Tālajā 1996. gadā es šajā brīdī būtu pārtraucis savu izpēti, un vēlāk, skatoties uz savu S90 un klausoties paštaisītu Ageev pastiprinātāju, es ar draugiem enerģiski pārrunātu, cik tālu no japāņu atpaliek mūsu padomju rūpniecība - par 50 gadiem vai joprojām uz visiem laikiem. Taču šodien līdz ar japāņu tehnoloģiju pieejamību situācija ir daudz labāka un daudzi ar to saistītie mīti ir sabrukuši, tāpēc pirms iegādes mēģināsim atrast objektīvākus datus par skaņas kvalitāti. Vietnē par to nav ne vārda. Kurš gan par to šaubīsies! Bet ir instrukciju rokasgrāmata pdf formātā. Lejupielādējiet un turpiniet meklēšanu. Starp ārkārtīgi vērtīgo informāciju, ka "audio kodēšanas tehnoloģijas licence iegūta no Thompson" un kurā galā ar grūtībām ievietot baterijas, taču var atrast kaut ko līdzīgu tehniskajiem parametriem. Ļoti skopa informācija ir paslēpta dokumenta dziļumos, tuvojoties beigām.
Es to citēju burtiski, ekrānuzņēmuma veidā, jo, sākot ar šo brīdi, man sāka rasties nopietni jautājumi gan par dotajiem skaitļiem, neskatoties uz to, ka tie ir apstiprināti ar atbilstības sertifikātu, gan par to interpretāciju.
Fakts ir tāds, ka tieši zem tā bija rakstīts, ka no pirmās sistēmas maiņstrāvas tīkla patērētā jauda ir 90 vati, bet otrā parasti ir 75. Hmm.

Vai ir izgudrota trešā veida mūžīgā kustība? Vai varbūt mūzikas centra korpusā ir paslēptas baterijas? Neizskatās - ierīces norādītais svars bez akustikas ir tikai trīs kilogrami. Tad kā, patērējot 90 vatus no tīkla, var iegūt 700 noslēpumainus vatus (uzziņai) vai vismaz nožēlojamus, bet diezgan taustāmus 120 nominālos. Galu galā pastiprinātāja efektivitātei jābūt aptuveni 150 procentiem, pat ja zemfrekvences skaļrunis ir izslēgts! Bet praksē šis parametrs reti pārsniedz joslu 75.

Mēģināsim pielietot no raksta iegūto informāciju praksē.

Norādītā atsauces jauda ir 235+235+230=700 — tas nepārprotami ir PMPO. Nominālvērtībā ir daudz mazāk skaidrības. Pēc definīcijas tas ir nominālā jauda, bet tas nevar būt 60+60 tikai diviem galvenajiem kanāliem, neskaitot zemfrekvences skaļruni, ar nominālo elektroenerģijas patēriņu 90 vati. Tas arvien vairāk atgādina nevis mārketinga triku, bet gan klajus melus. Spriežot pēc izmēriem un neizteiktā noteikuma, RMS un PMPO attiecības, šī centra reālajai nominālajai jaudai ir jābūt 12-15 vatiem uz kanālu, un kopējai vērtībai nevajadzētu pārsniegt 45. Rodas dabisks jautājums - kā var uzticēties Taivānas un Ķīnas ražotāju pasu dati, kad pat labi zināmie japāņi Vai uzņēmums to atļauj?
Tas, vai iegādāties šādu ierīci, ir atkarīgs no jums. Ja tas ir, lai no rītiem kaitinātu savus kaimiņus laukos, jā. Citādi, vispirms nenoklausoties vairākus dažādu žanru mūzikas gabalus, es to neieteiktu.

Darvas tējkanna medus burkā.

Šķiet, ka mums ir gandrīz pilnīgs parametru saraksts, kas nepieciešami jaudas un skaņas kvalitātes novērtēšanai. Bet, rūpīgāk pievēršoties, tas izrādās tālu no gadījuma vairāku iemeslu dēļ:

• Daudzi parametri ir piemērotāki ne tik daudz objektīvai signāla kvalitātes atspoguļošanai, bet gan mērīšanas ērtībai. Lielākā daļa tiek veikta ar 1000 Hz frekvenci, kas ir ļoti ērti, lai iegūtu labākos skaitliskos rezultātus. Tas atrodas tālu no elektrotīkla fona frekvences pie 50 Hz un pastiprinātāja frekvenču diapazona lineārākajā daļā.
• Ražotāji bieži grēko, atklāti pielāgojot pastiprinātāja raksturlielumus testiem. Piemēram, pat Padomju Savienības laikā ULF bieži tika veidoti tā, lai nodrošinātu vislabāko THD indikatoru ar maksimālo izejas jaudu. Tajā pašā laikā pusjaudas līmenī push-pull pastiprinātāji bieži uzrādīja pakāpeniskus kropļojumus, tāpēc harmonisko kropļojumu koeficients skaļuma pogas vidējā pozīcijā varēja samazināties par 10%!
• Datu lapās un lietošanas instrukcijās bieži ir nestandarta viltotas, absolūti nederīgas PMPO tipa īpašības. Tajā pašā laikā ne vienmēr ir iespējams atrast pat tādus pamata parametrus kā frekvenču diapazons vai nominālā jauda. Nav ko teikt par frekvences reakciju un fāzes reakciju!
• Parametri bieži tiek mērīti, izmantojot apzināti izkropļotas metodes.

Nav pārsteidzoši, ka daudzi pircēji šādos apstākļos ir pakļauti subjektivitātei un savā pirkumā labākajā gadījumā koncentrējas tikai uz īsas klausīšanās sesijas rezultātiem un sliktākajā gadījumā uz cenu.

Laiks beigt, raksts jau ir pārāk garš!

Sarunu par kvalitātes novērtēšanu un zemfrekvences pastiprinātāju kropļojumu cēloņiem turpināsim nākamajā rakstā. Apbruņojoties ar minimālu zināšanu daudzumu, jūs varat pāriet uz tādām interesantām tēmām kā intermodulācijas kropļojumi un to attiecības ar atgriezeniskās saites dziļumu!

Nobeigumā es vēlos izteikt sirsnīgu pateicību Romanam Parpalakam parpalakam par viņa tiešsaistes redaktora projektu, kas atbalsta lateksu un markdown. Bez šī rīka jau tā sarežģītais darbs ar matemātisko formulu ieviešanu tekstā kļūtu patiesi ellišķīgs.