Yükselteçlerde doğrusal ve doğrusal olmayan bozulmalar. Elektrik sinyali yükselticilerinde sinyal bozulması

Doğrusal bozulmalar, güçlendirilmiş sinyaldeki genlik oranlarını ihlal etmez. Amplifikatörde sinyalde lineer distorsiyon varsa amplitüd karakteristiği herhangi bir distorsiyona uğramaz. Bununla birlikte, lineer distorsiyon, elbette, yükseltilmiş sinyali bozar. Bu distorsiyonlar, amplifikatörün düzensiz genlik-frekans özellikleri ve faz-frekans özelliklerinin doğrusal olmaması ile ilişkilidir. Bu bağlamda, doğrusal distorsiyona genellikle frekans distorsiyonu denir. Doğrusal distorsiyonların ana özelliği, çıkış sinyalinin spektrumunda yeni bileşenlerin ortaya çıkmasına neden olmamalarıdır. Doğrusal bozulmaların etkisinin bir sonucu olarak, bireysel spektral (frekans) bileşenlerinin seviyeleri yalnızca değişebilir.

Doğrusal bozulmalar genellikle genlik-frekans özelliğinin ihlallerine neden olduğundan, kural olarak, büyüklükleri tam olarak amplifikatörün bu özelliğini inceleme yöntemiyle belirlenir. Bununla birlikte, yukarıda bahsedildiği gibi, doğrusal distorsiyonlara, yükselticinin faz-frekans özelliğinin doğrusallığının ihlali de neden olabilir; bu, güçlendirilmiş sinyalin çeşitli frekans bileşenlerinin eşit olmayan yayılma süresinde kendini gösterir. Bölünmüş spektrum sistemine sahip hoparlör ses sinyali ve analog kayıt cihazları bu fenomeni iyi bir şekilde göstermektedir.

Doğrusal olmayan distorsiyonlar - geçiş özelliğinin doğrusal olmayan seyri nedeniyle salınım şeklindeki değişiklikler. Bu bozulmaların tezahür derecesi, öncelikle sinyalin seviyesine bağlıdır, bozulma ile birlikte, kural olarak, bu seviye ne kadar büyük olursa, o kadar büyük olur. Ana fark doğrusal olmayan bozulma doğrusaldan (frekans-geçici ve faz-frekans), doğrusal olmayan distorsiyonların oluşumuna, çıkış sinyali spektrumunda yeni ek bileşenlerin ortaya çıkması eşlik eder.

Ses mühendisliği yollarının en önemli özelliklerinden biri, doğrusal olmayan bozulmaların izin verilen seviyeyi aşmadığı çıkış sinyali gücünün sınır değeri hakkındaki verilerdir.

Amplifikatörün genlik özelliklerindeki bozulmalar, yükseltilen sinyaldeki genlik oranlarında önemli bozulmalara yol açar ve şeklinde önemli değişikliklere neden olabilir. Doğrusal distorsiyonların aksine, lineer olmayan distorsiyonlar her zaman çıkış sinyalinde giriş sinyalinde olmayan ek spektral (frekans) bileşenlerin görünmesine yol açar. Doğrusal distorsiyonlar esas olarak sesin rengini değiştiriyorsa, lineer olmayan distorsiyonların tezahürü, güçlendirilmiş sinyalde önemli değişikliklere yol açtıkları için daha da zararlıdır. Doğrusal olmayan distorsiyonların kasıtlı kullanımına bir örnek, sinyal işleme cihazları distorsiyonu, aşırı hız, tüylenmedir.

3.Hoparlörlerdeki doğrusal distorsiyonu ölçme yöntemleri: frekans tepkisi, faz tepkisi. Temel parametreler (etkili bir şekilde yeniden üretilebilir frekans aralığı, karakteristik hassasiyet, eşitsizlik, vb.)

Ses kaydının tüm bölümlerinden ve ses iletim yollarından (hoparlörler dahil) sinyal iletirken, Farklı türde elektromekanik, mekanoakustik ve diğer sinyal dönüştürme işlemlerinin özelliklerinden kaynaklanan bozulmalar.

Bu bozulmalar doğrusal ve doğrusal olmayan olarak ayrılabilir.

Doğrusal bozulma sinyalin bireysel spektral bileşenleri arasındaki genlik ve faz ilişkilerini değiştirir ve bu nedenle zamansal şeklini değiştirebilirler, ancak yeni spektral bileşenleri tanıtmazlar ve seviyeye bağlı değildirler. Giriş sinyali.

Doğrusal olmayan bozulma seviyesine bağlı olarak sinyalin zamansal yapısını değiştiren yeni spektral bileşenlerin çıkış sinyalinin spektrumundaki görünümü ile karakterize edilir.

Tüm hoparlörlerde, müzik ve konuşma sinyallerinde hem doğrusal hem de doğrusal olmayan bozulmalar meydana gelir.

Çünkü doğrusal bozulma sinyalin bireysel spektral bileşenleri arasındaki genlik ve faz ilişkilerini değiştirmek, ardından doğrusal bozulmanın büyüklüğünü belirlemek için AFC (Genlik-frekans yanıtı) ve PFC (Faz-frekans yanıtı) kavramları kullanılır.

Faz frekansı yanıtı (PFC), giriş ve çıkış sinyalleri arasındaki faz farkının frekansa bağlı olmasıdır.

Faz yanıtı, frekans sıfırdan sonsuza değiştikçe giriş ve çıkış harmonik sinyalleri arasındaki faz kaymasının nasıl değiştiğini gösterir.

Faz frekansı özelliklerini belirleme yöntemlerinden biri e deneysel:

1. Sistemin girişine, frekansı (omega toplamı) belirli bir aralıkta değişen harmonik bir sinüzoidal sinyal verilir;

2. Her frekans için ölçülen giriş ve çıkış sinyalleri arasındaki faz kayması (fito)

3. Frekansı sıfırdan değiştirerek en büyük değer, bir grafik oluşturun:

Genlik frekansı özelliği (AFC) - ses basıncı seviyesinin frekansa bağımlılığı. Tipik olarak, frekans yanıtı ölçümleri, yüzey işlemi yansımaların etkisini önemli ölçüde azaltabilen özel sönümlemeli odalarda yapılır. Ölçüm sinyali olarak sinüzoidal veya gürültü sinyali kullanılır. Ancak artık yaygın olarak kullanılmaktadır. dijital yöntemlerüç boyutlu bir spektrum elde etmeyi sağlayan darbe sinyallerinde sıkışmayan odalarda ölçümler ( aniden sorarlarsa (aksi takdirde bahsetmemek daha iyidir): spektrum (bilimsel olarak buna "genlik spektrumu" denir, çünkü aynı zamanda bir "faz spektrumu" da vardır) - bu, belirli bir gövdeye harici bir kuvvet uygulandığında uyarılan bir dizi doğal frekans ve titreşim genliğidir);

- etkili bir şekilde yeniden üretilen frekans aralığı- ses basıncı seviyesinin, belirli bir frekans aralığında ortalaması alınan ortalama ses basıncı seviyesine göre belirli bir değer kadar azaltıldığı aralık ( en iyi modeller kontrol üniteleri, düşük ve yüksek frekanslarda 3 dB düşüşle 20 ... 20.000 Hz'e ulaşır);

- karakteristik hassasiyet- giriş ile 1 m mesafede çalışma ekseni üzerinde belirli bir frekans aralığında (genellikle 100 ... 8000 Hz) hoparlör kafası tarafından geliştirilen ortalama ses basıncının oranı Elektrik gücü 1 W (uygulamaya bağlı olarak, aşağıdaki sınırlar dahilindedir: ev akustik sistemleri için hoparlör kafaları - 86 ... 89 dB / W / m, stüdyo üniteleri için - 92 ... 94 dB / W / m, konser için ve sinema ekipmanı - 98...102 dB/W/m).

- eşit olmayan frekans yanıtı- arasındaki fark maksimum değer ses basıncı seviyesi ve minimum veya etkin bir şekilde yeniden üretilen frekans aralığında maksimum ve ortalama arasında (modern akustik sistemler bu değer +/-1 dB'dir);

Doğrusal olmayan distorsiyonun bir özelliği, fo'nun böyle bir distorsiyonudur. spektrumunda yeni frekans bileşenlerinin göründüğü bir sinyalin rms'si.

Amplifikatörün doğrusal olmaması, içindeki varlığından kaynaklanır. doğrusal olmayan elemanlar(transistörler, lambalar, transformatörler, diyotlar). Doğrusal olmayan eleman, doğrusal olmayan parametreler içerir (transistörlerin giriş dirençleri, diyotlar, transformatör çekirdek malzemesinin dinamik manyetik geçirgenliği).

Doğrusal olmayan bozulmalar, amplifikatörün çıkışındaki ve girişindeki akımların veya gerilimlerin anlık değerleri arasındaki ilişki olan dinamik karakteristik temelinde tahmin edilir. Dinamik karakteristik, voltajlar ve akımlar arasında doğrusal olmayan bağımlılıklar bölgesine girişe yol açan büyük sinyal değişimi limitleri için belirlenir.

Aşağıdaki dinamik özellik türleri vardır:

1. Çıkış dinamik karakteristik tipi
2. Dinamik yanıt tipini girin
3. Geçiş tipi dinamik karakteristik
4. Tip dinamik yanıt yoluyla

Burada i 2 ve u 2 - çıkıştaki akım ve gerilimlerin anlık değerleri, i 1 ve u 1 - girişteki anlık akım ve gerilim değerleri, e 1 - kaynak emf Amplifikatörün girişindeki sinyaller.

Örnek olarak, genellikle doğrusal olmayan distorsiyonları hesaplamak için kullanılan tipik bir akış karakteristiğini ele alalım (Şekil 1.14, a).

Pirinç. 1.14.

a) gerçek b) ideal

Amplifikatörün getirdiği distorsiyonun yokluğuna karşılık gelen dinamik karakteristik, Şek. 1.14, bir.

Dinamik karakteristik düz bir çizgiden saptığında, doğrusal olmayan bozulmalar meydana gelir. Doğrusal olmayan ana distorsiyonlar, aktif yükseltici elemanların büyük bir sinyal modunda çalıştığı son ve terminal öncesi basamaklar tarafından tanıtılır.

Yöntemler niceleme doğrusal olmayan bozulma

Doğrusal olmayan bozulma miktarı şu şekilde belirlenebilir:

1. doğrudan dinamik bir özellik biçiminde;
2. doğrusal olmayan bozulmaların spektrumuna göre (harmonikler, kombinasyon frekansları).

Televizyonda kullanılan ilk yönteme göre doğrusal olmayan bozulmaları değerlendirirken, bozulma miktarı, sinyal voltajı u 1 max ila aralığında dalgalandığında meydana gelen dinamik özelliğin eğimindeki ortalama değişimin oranı ile belirlenir. u 1 min, u 1 0'daki eğimin başlangıç değerine eşittir tg'ye eşittir, bu doğrusal olmayan bozulma katsayısına karşılık gelir

Yukarıdakiler Şekil 1.15 ile açıklanmaktadır.

Pirinç. 1.15.

Doğrusal olmayan distorsiyonları ikinci yönteme göre değerlendirirken, aşağıdakilerin varsayılması gerekir:

a) giriş sinyali, belirli bir frekansın sabit bir harmonik salınımıdır;
b) giriş sinyali, karmaşık bir şeklin sabit periyodik salınımlarıdır.

(a) ve (b) durumları, hem ortaya çıkan doğrusal olmayan bozulmaların doğası, hem de bunların hesaplanması ve ölçülmesi için metodoloji ile ilgili olarak önemli ölçüde farklılık gösterir.

(a) durumunda, amplifikatörün doğrusal olmaması nedeniyle, girişteki sinyalin frekansı ile salınımlara ek olarak, frekanslarla harmoniklerin salınımları vb. Bu durumda, doğrusal olmayan distorsiyonun büyüklüğü, harmoniklerin voltajının (veya akımının) toplam etkin değerinin temel frekansın voltajına (veya akımına) oranı olan harmonik katsayısı K r tarafından belirlenir. .

Harmonik bozulma faktörü genellikle aşağıdaki gibi yüzde olarak ifade edilir:

Açıkçası, Kr'nin değeri, yerine etkili değerler gerilimler veya akımlar, genlik değerlerini bu ifadelere yerleştirin. Amplifikatörün yük direncinin tamamen aktif karakteriyle, (1.13) ve (1.14) ifadelerinden bulunan harmonik katsayısı aynı değere sahiptir, çünkü tüm harmoniklerin gerilimleri ve akımları sabit bir direnç değeri ile birbirine bağlıdır. Yük direncinin karmaşık doğası ile, belirtilen ifadelerden bulunan K g değerleri farklıdır ve durumda neyin önemli olduğuna bağlı olarak (1.13) veya (1.14) kullanılmalıdır. inceleniyor - doğrusal olmayan voltaj veya akım bozulması.

Her durumda, harmonik faktör, toplam harmonik gücün temel frekans gücüne oranı cinsinden ifade edilebilir, yani;

Ses frekansı amplifikatörleri için izin verilen harmonik katsayısı değeri, karşılık gelen çalma yolunun kalitesine bağlı olarak %0,1 ile %(3 ... 5) arasında değişir. Doğrusal olmayan distorsiyonlar için özellikle katı gereksinimler, ölçüm ekipmanının yükselticilerine uygulanır (yüzde birlik ve binde bir mertebesinde Kg). İÇİNDE televizyon amplifikatörleri parlaklık oranında bir değişikliğe yol açan doğrusal olmayan bozulmalar, görüntü kalitesini önemli ölçüde etkilemeden önemli olabilir (Kg = %10 ... 15). Aynısı, bazı durumlarda sinyalleri maksimuma sınırlayan darbe yükselticileri için de geçerlidir.

Amplifikatörün ana kalite göstergesi, yükseltilmiş sinyalin biçiminin çoğaltılmasının doğruluğudur. İdeal bir amplifikatörde, çıkış dalga biçimi giriş dalga biçimiyle tam olarak eşleşmelidir. Çıkış sinyalinin şeklinin, girişine uygulanan sinyalin şeklinden sapmasına denir. çarpıtma . Amplifikatörlerde doğrusal ve doğrusal olmayan olmak üzere iki tür bozulma vardır. Her iki bozulma türü de giriş sinyalinin şeklini değiştirir, ancak görünüm nedenleri farklıdır.

Doğrusal bozulma gerilim veya akım kazancı modülünün ve ayrıca giriş ve çıkış değerleri arasındaki faz kaymasının giriş sinyalinin frekansına bağımlılığından kaynaklanmaktadır. Doğrusal bozulma, frekans ve faza ayrılabilir.

İçinde çalışan bir amplifikatörün çıkışındaki karmaşık bir sinyalin şekli doğrusal mod, giriş sinyalinin harmonik bileşenleri amplifikatörde farklı şekilde yükseltilirse ve ayrıca amplifikatör tarafından sağlanan faz kaymaları ayrı harmonik bileşenler için farklıysa, girişten farklı olacaktır. Bu sebeplerden dolayı çıkış sinyalinin şeklinde meydana gelen değişikliklere sırasıyla frekans ve faz bozulmaları denir.

Frekans bozulması - bunlar, farklı frekanslarda kazanç değerindeki değişiklikten kaynaklanan bozulmalardır. İdeal frekans yanıtı, tüm çalışma frekans aralığı boyunca aynı kazanca sahip olmalıdır. Gerçek karakteristik, çalışma frekans aralığının sınırlarına yakın frekanslarda "blokajlara" sahiptir. Kazanç azaltma düşük frekanslar artışı ile açıklanır. kapasitans izolasyon kapasitörleri

sinyalin frekansı azaldıkça.

Ölçüm için frekans bozulması kullanmak frekans bozulma faktörü (M), orta frekanslardaki kazancın (K cf) belirli bir frekanstaki kazanca (K ¦) oranına eşittir:

M = K cf / K ¦ .

En büyük frekans bozulmaları çalışma aralığının sınırlarında olduğundan, amplifikatör hesaplanırken frekans bozulmalarının katsayıları en düşük değere ayarlanır ve daha yüksek frekanslar, yani

M n \u003d K cf / K n ve M in \u003d K cf / K in.

Amplifikatördeki frekans bozulmasına her zaman faz bozulması görünümü eşlik eder. Sinüzoidal bir sinyali sabit bir frekansla yükseltirken, doğrusal bozulma büyük bir rol oynamaz: belirli bir frekansta, her zaman yeterli yükseltme elde edilebilir ve faz kaymaları telafi edilebilir. Doğrusal bozulma sorunu, sinyal karmaşık bir şekle sahip olduğunda ortaya çıkar. Böyle bir sinyal için, faz frekansı bozulmaları, genlik frekansı bozulmalarından daha az değildir ve genellikle daha önemlidir.

Faz bozulmaları, karmaşık bir sinyalin spektral bileşimini ve harmonik bileşenlerinin genliklerinin oranını etkilemez, ancak amplifikatörden geçtikten sonra tek tek sinyal bileşenlerinde meydana gelen çeşitli faz kaymalarının bir sonucu olarak şeklinde bir değişikliğe neden olur.

Faz distorsiyonunun iki harmonikten oluşan bir sinyalin şekli üzerindeki etkisi, Şekil 1'de basitleştirilmiş bir şekilde açıklanmaktadır. 6.7, a ve b. Yapı, kazancın frekansa bağlı olmaması koşuluyla gerçekleştirildi, ancak ikinci harmonik için amplifikatör, φ = π/4 açısı kadar bir faz kayması sağlar. Grafikten (Şekil 6.7, b), çıkış sinyalinin şeklinin girişin şeklinden çok farklı olduğu görülebilir, bu nedenle, büyük faz bozulmaları, frekanslardan daha az önemli olmayan, amplifikatörün kalitesini etkiler. .

Bağıl bir harmonik kayma olmadığında faz frekansı bozulmaları olmaz. Bunun için aşağıdaki koşul sağlanmalıdır:

Faz yanıtı doğrusal ise bu koşul karşılanır (Şekil 6.7, c):

Doğrusal distorsiyondan farklı olarak, doğrusal olmayan bozulma amplifikatörlerde, başta transistörler olmak üzere doğrusal olmayan elemanların ve diğerlerinin varlığından kaynaklanır.

Lineer olmayan distorsiyonlar, ikincil ve birincil sinyaller arasındaki ilişkinin lineer olmamasından dolayı sinyal distorsiyonları olarak adlandırılır. sabit mod. Sinüzoidal bir formun giriş sinyalinin doğrusal olmayan ataletsiz bozulmalarının bir sonucu olarak, karmaşık bir şekle sahip bir çıkış sinyali elde edilir y = y0 + v1x + v2x2 + v3x3 + ... burada: x - giriş değeri; y0 - sabit bileşen; v1 - doğrusal kazanç; v2, v3 ... - doğrusal olmayan bozulmaların katsayıları.

Doğrusal olmayan bir sistemde aktarım özelliği girdide olmayan spektral bileşenler var - doğrusal olmayan ürünler. Böyle bir sistemin girişine f1 tek frekanslı bir sinyal uygulandığında, çıkışta f1, 2f1, 3f1 vb. frekanslara sahip bileşenler görünecektir. Girişe f1, f2, f3, ... birkaç frekanstan oluşan bir sinyal uygulanırsa, sistemin çıkışında, harmonik bileşenlere ek olarak, n1f1 ± n2f2 frekanslarına sahip sözde "kombinasyon bileşenleri" ± n3f3 ± ... ek olarak görünecektir, burada n=1, 2, 3, ... Sesleri sürekli bir spektrumla uygularken, sürekli bir spektrum da elde edilir, ancak spektrum zarfının şekli değişmiştir.

Doğrusal olmayan bozulmaları, harmoniklerin etkin değerlerinin toplam çıkış sinyalinin etkin değerine oranı olan ve yüzde olarak ölçülen doğrusal olmayan bozulmaların katsayısı ile değerlendirmek gelenekseldir. Burada An, nf frekanslı bileşenlerin genlikleridir. Aşağıda verilen basitleştirilmiş formül, bozulmaların küçük olduğu durumlar için geçerlidir (K<=10%). Различают два типа нелинейности: степенную и нелинейность из-за ограничения амплитуды. Последняя делится на ограничение сверху и ограничение снизу (центральное). При первом виде ограничения искажаются только громкие сигналы, при втором - все сигналы, но более слабые искажаются сильнее, чем громкие. Нелинейность искажения гармонического вида и комбинационных частот ощущается как дребезжание, переходящее в хрипы при значительном искажении на высоких частотах. Нелинейные искажения в виде разностных комбинационных частот вызывают ощущение модуляции передачи. При сужении полосы частот нелинейные искажения становятся менее заметными. Линейные искажения изменяют амплитудные и фазовые соотношения между имеющимися спектральными компонентами сигнала и за счет этого искажают его временную структуру. Такие изменения воспринимаются как искажения тембра или «окрашивание» звука.
Ses iletiminde, sesin frekans bileşenleri arasındaki birincil ilişkiler korunmalıdır. Bu bağlamda, ses kanalının herhangi bir bölümünün kalitesi, genellikle AFC kısaltmasıyla gösterilen genlik frekansı (kısaltılmış frekans) özelliği ile tahmin edilir. Frekans yanıtı, iletim katsayısının, kanalın belirli bir bölümünün veya ayrı bir ses cihazının girişine sağlanan sinyallerin frekansına bağımlılığının bir grafiği olarak anlaşılır. Kazanç, amplifikatörün girişindeki ve çıkışındaki sinyallerin büyüklüklerinin oranıdır.
İletim yolunun frekans tepkisi (kazancın frekansa bağlılığı), frekans bileşenlerinin genlikleri arasındaki ilişkiyi değiştirir. Bu, tınıda öznel bir değişiklik duygusuyla sonuçlanır. Herhangi bir cihazda meydana gelen frekans bozulma derecesinin bir göstergesi, genlik-frekans özelliğinin eşitsizliğidir, sinyal spektrumunun herhangi bir belirli frekansındaki nicel bir gösterge, frekans bozulma katsayısıdır.

Doğrusal olmayan distorsiyonlar, sinyal işleme ve iletim sisteminin doğrusal olmamasından kaynaklanır. Bu bozulmalar, çıkış sinyalinin frekans spektrumunda giriş sinyalinde bulunmayan bileşenlere neden olur. Doğrusal olmayan bozulmalar, bir elektrik devresinden (örneğin bir amplifikatör veya transformatörden) geçen salınımların, bu devrenin girişindeki ve çıkışındaki anlık voltaj değerleri arasındaki orantısızlıklardan kaynaklanan şeklindeki değişikliklerdir. Bu, çıkış voltajı karakteristiği giriş voltajı ile doğrusal olmadığında meydana gelir. Nicel olarak, doğrusal olmayan bozulmalar, doğrusal olmayan bozulmaların katsayısı veya harmonik katsayısı ile tahmin edilir. Tipik THD değerleri: %0 - sinüzoidal; %3 - sinüzoidala yakın bir form; %5 - sinüzoidal şekle yakın bir şekil (şekil sapmaları zaten gözle görülebilir); %21'e kadar - yamuk veya basamaklı bir sinyal; %43 kare dalga sinyalidir.

Biliyor musun, gerçekten kaliteli müzik dinlemek istiyorum. Kontrplak sesli "Balalayka", yaş kategorisi ne olursa olsun ayı kulakların üzerinde yürümesine rağmen, yalnızca ilkokul çağında olabilir. Sanırım bu makaleyi açanların çoğu bir zamanlar hoparlörler ve amplifikatörlerle ilgileniyordu ve bu kupa beni geçmedi. Ne yazık ki bu alanda profesyonel değilim, bu nedenle makaledeki yargılar çok başarılı olmayabilir ve bunların önemli bir kısmı benim kişisel gözlemlerimdir ve bu nedenle burada söylenenleri nihai gerçek olarak görmemelisiniz.

Lambalar, oksijensiz bakır vb.

Akustik severler iki (üç) kategoriye ayrılır - teknisyenler ve "dinleyiciler". Birincisi sadece sayıları anlıyor, ikincisi dijital alıştırmaları kabul etmiyor ve öznel görüş bulutlarında uçuyor ... Birinciye ve ikinciye karşı hiçbir şeyim yok, bu sadece aptalca. Ses üretimi sorunlarının çok özel teknik açıklamaları vardır ve yalnızca bunların anlaşılamaması söylentilere ve hurafelere yol açar. Ancak ikinci kategorinin ateşli temsilcilerini rahatsız etmemek için onlardan bu makaleyi hemen kapatmalarını rica ediyorum - bu sadece sinirlerinizi bozacaktır. Günahkar, ilahi takdire müdahale etmeyin.

Geri kalanı için devam edelim. Ah evet, üçüncü kategoriyi kaçırdım. Ne yazık ki, yüksek kaliteli üreme hakkında makale yoktu ve yok ve "tüp sesi" propagandası durmuyor, bu da üçüncü kategorideki uzmanların sürekli olarak yenilenmesine yol açıyor. Beyler, erişteleri kulaklarınızdan daha sık sallayın, bu tür iş adamlarının terminolojisine göre uzun zamandır paranın katledildiği bir iştir. Kendi kararlarını ver. Ve kimseye güvenme, özellikle bana.

Ses Kalitesini Etkileyen Faktörler

Ses kalitesini neyin etkilediğini anlamaya çalışalım. Daha doğrusu, onu bozan şey. Makale amplifikatör hakkında konuşacak, bu yüzden geçici faktörleri hesaba katmayacağız.

Doğal ses mi istiyorsunuz? Tek bir yol var - bir akustik konsere gitmek. İyi bir salon, mükemmel oyuncular - sadece bu bir söylenti oluşturabilir. Doğru sesi duyduktan sonra, bu "balalaykalar" konusunda ne kadar aptal olduğumuzu anlayabilirsiniz. Ancak ... ama hayır, üzgünüm, tekrar ediyorum - normal bir konsere gidin. Bu olmadan, sesi anlamayı öğrenemezsiniz, beynin karşılaştırılacak hiçbir şeyi yoktur.

Ama ben bir şarkıcı değilim, o yüzden doğrudan tekniğe geçelim. Sesi mahvetmenin birçok yolu vardır ve en ufak bir şeyi görmezden gelmek fiyaskoya yol açar. Bu nedenle normal bir amplifikatörü öylece oturup lehimleyemezsiniz (gerçekten yüksek kaliteli bir cihaz olsa bile) - sorunlar birer birer çözülür ve yüksek kaliteli sese giden yol çok uzun ve dolambaçlıdır. Temel yanılgıları ve atavizmleri teknik açıdan ele almaya çalışalım.

Geleneksel olarak, "sıkıntılar" aşağıdaki gruplara ayrılabilir:
1. Amplifikatörde sinyal bozulması.
2. Yüke bağlantı.
3. Yüklemenin etkisi.
4. Amplifikatör empedansı ve hoparlör performansı.

Gruplarda tipler var ve kendi nüansları var, bu yüzden sohbet uzun olacak, rahatınıza bakın, başlayalım.

Amplifikatörde sinyal bozulması

Bozulmalar ya doğrusaldır ya da doğrusal değildir. Birincisi, sinyalin frekans spektrumunda şeklini bozmadan bir değişiklik, yani bazı frekans bantlarında banal bir artış veya azalmadır. Aslında, spektrumu değiştirmek bile sinyalin şeklini değiştirir, bu nedenle tanım tamamen doğru değildir. Doğrusal olmayan bozulma, başlangıçta orada olmayanın sinyaline giriş, spektrumunun genişlemesidir. Doğrusal bozulmalar konusunda endişelenmenize gerek yok, amplifikatörde bununla ilgili özel bir sorun yok, ancak doğrusal olmayanlar zorluklar yaratıyor ve ses görüntüsünün algısını açıkça bozuyor.

Bozulma türleri:
1. Doğrusal olmayan bozulmalar.
2. Seviye sınırlaması.
3. İntermodülasyon.
4. Değiştirme.
5. Dinamik.
6. Kendini uyarma.

Doğrusal olmayan bozulma

Ses sinyali amplifikatörden geçer, genliği artar ve bozulur. Hiçbir şey mükemmel değildir, yararlı sinyal kesinlikle içermediğini içerecektir - gürültü, bozulma, güç kaynağından gelen parazit ve sesin kalite algısına müdahale eden diğer zararlı maddeler. Ancak - özel hakkında.

Doğrusal olmayan bozulma - harmonikler ekleyerek orijinal sinyalin spektrumunu arttırmak. F frekansına sahip saf bir sinüzoidal sinyal alırsak, sinyal spektrumundaki yükselticiden geçtikten sonra, temel harmonik F'ye ek olarak, K = 2, 3, 4, 5 olan K * F bileşenleri olacaktır. ..

asimetri

Görünüşe göre, harmonikler çift ve tek olarak ayrılır. İlki, sinyal asimetrik olduğunda ortaya çıkar. Garip olanlardan daha az fark edildiklerine dair ısrarlı söylentiler var ... ancak geçen yüzyılın kılavuz materyalleri çok net talimatlar veriyor - tuhaf olanların bir miktar büyümesinin zararına olsa bile, önce çift harmoniklerle mücadele etmek. Asimetri, amplifikatör devresinin tüm elemanlarının doğasında vardır, ancak çıkış aşamasında o kadar önemli değildir, bu nedenle harmonik sorunu bile bugüne kadar çok şiddetli bir şekilde mevcuttur.

Makale, yapılan hesaplamaların güvenilirliğini kanıtlamış olan PSPICE programını kullanan simülasyonu kullanacaktır. Bu programdaki hesaplamaların "garip" sonuçlar verdiği ve onu dahili hatalarından sorumlu tutma arzusunun olduğu durumlar vardı, ancak lehimli bir devrede aynı "garip" sonuçları keşfettikten sonra, istemeden geliştiricilere güven ve saygı aşıladınız. bu simülatörün. Bu yüzden üzgünüm ama bu programa inanıyorum. Farklı bir fikriniz varsa, üzgünüm.

Aksi belirtilmedikçe, tüm devrelerdeki kaynak 1 kHz sinüs dalgası, 1 volt (tepe) genliği olacaktır.

Yani, doğrusal olmayan bozulma. Sinyal asimetrisi ortaya çıktığında, harmonikler bile ortaya çıkar.

Simülasyon şeması:

Devredeki asimetri, bir Schottky diyot takılarak elde edilir. Kontrol akımı "A", R3, R4 bölücü tarafından elde edildi ve sinyal seviyesi araştırılan "B" çıkışına yakın bir genliğe düşürüldü.

Bu bölümdeki tüm grafikler, yeşil – simüle edilmiş sinyal; kırmızı - örnek, biraz azaltılmış genlik ile.

dalga formu:

Alt kısımda kırmızı ve yeşil çizgiler neredeyse çakışırsa, o zaman üst kısımda diyotun etkisi etkilenmeye başlar ve bozuk sinyal, örnek olanı büyük ölçüde aşar. Yani, pozitif (0 V seviyesinin üzerinde) ve negatif yarım dalgalar aynı değildir, açık asimetri belirtileri vardır.

Referans sinyalinin (kırmızı) spektrumu 1kHz'de yalnızca bir tepe noktasına sahiptir, simüle edilmiş devreden (yeşil) önce 1kHz, 2kHz, 3kHz, 4kHz'de tepe noktaları olan net bir tarak vardır…

Biraz daha duralım. 1 kHz'deki ilk zirve, referans sinyali ile yaklaşık olarak aynıdır - her iki durumda da yaklaşık olarak aynı genliğe sahip temel harmonik. Görsel olarak da görülebilir, görünüş olarak benzerler... geniş bir harmonik spektrumuna yol açan incelikleri bir kenara bırakırsanız. Referans sinyali yalnızca ilk harmoniğe sahiptir, ancak simüle edilmiş devre yalnızca birinciden onuncuya kadar olanlara sahiptir (aslında, spektrum 10 kHz'in ötesine uzanır), bu da devrede geniş bir harmonik spektrumu oluşturan doğrusal olmayan bir öğe olduğu anlamına gelir. . Ancak devrede yarı iletken bir diyot var.

Belki de programda bilgilerin sunulma şekli kafanızı karıştırmıştır. Genellikle, bir spektrum sunulduğunda, değişken yükseklikte "çubuklar" çizilir. PSPICE programı, genellikle değişken zaman çözünürlüğü ile, testin tüm süresi boyunca devrenin tüm düğümlerindeki gerilimleri ve akımları hesaplar. Daha sonra FFT (Fast Fourier Transform) yöntemi kullanılarak zaman dizisi frekans dizisine dönüştürülür. Zaman içindeki noktaların hesaplanmasının ayrıklığı ne kadar düşükse, zaman alanına çevirinin doğruluğu o kadar yüksek ve analiz o kadar doğru olur. Bunun için ücret, simülatörün çalışma süresidir.

Programın piyasaya sürülmesinden bu yana bilgisayarlar daha hızlı hale geldi, ancak iştah da artıyor, bu nedenle simülasyon iki aşamada yapılmalıdır - ilk başta çok doğru değil, ancak hızlı bir şekilde, ardından daha fazlasını elde etmek için zaman ayrıklığı azaltılmalıdır. yeterli sonuçlar. Örneğin, testi normal doğruluk (mavi grafik) ve zaman ekseninde maksimum adım sınırı (yeşil grafik) için tekrarlayalım:

Her iki grafik de aynı anlamı taşır, ancak daha uzun hesaplama süresi (yeşil) grafiği açıkça daha doğrudur.

Şimdi simetrik ve doğrusal olmayan bir devre için devre:

Doğrusal olmayan ancak kesinlikle simetrik bir devreyi simüle etmek için devre, pozitif ve negatif yarım dalgalar için birer tane olmak üzere iki Schottky diyot kullanır.

dalga formu:

Simüle edilmiş devredeki gerilim dalga biçimi simetriktir ve referans dalga biçimiyle hemen hemen aynıdır.

Önceki teste bakın - 1, 2, 3 ... 10 kHz frekanslarında tepe noktaları varsa, artık harmonik bile yok.

Seviye sınırı

Bu tür doğrusal olmama, sinyalin monotonluğunun ihlalinden kaynaklanır. Bunlar iki durumu içerir:

Adım.
Doyma.

Adım tipi bozulma, B sınıfı (veya AB) amplifikatörlerin karakteristiğidir - sinyal seviyesi düştükçe, iletim katsayısı düşer ve sinyal basitçe kaybolur. Oluşum mekanizması, makalenin ikinci yarısında daha ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Doygunluk - çok yüksek bir sinyal seviyesinde sınırlamadan veya akım veya güç için amplifikatörde korumanın çalışmasından kaynaklanabilir.

Adım

Bu tip distorsiyon, düzenleyici bir transistöre dayalı düşük öngerilimli devrelerde yaygındır, bu nedenle simülasyon için bir çift silikon diyot kullanılabilir, 1N4148 oldukça uygundur.

dalga formu:

Lütfen yeşil grafik 0 volt'u geçtiğinde, bir süre sinyal geçişi olmadığını unutmayın. Kırmızı grafikte (örnek) monoton bir seviye değişimi varsa, simüle edilen devredeki voltaj sıfıra eşit olur. Sinyal seviyesi ne kadar düşükse, bu tür bozulma, çıkışta faydalı sinyalin tamamen kaybolmasına kadar kendini o kadar fazla gösterir. Bu nedenle, amplifikatörler sadece nominal sinyal seviyesinde değil, aynı zamanda oldukça azaltılmış bir seviyede de araştırılmalıdır. Aksi takdirde, bu tür bir bozulmanın tuzağına düşmek kolaydır - sinyal seviyesinde bir düşüşle, harmonik katsayı felaketle büyüyecektir.

Bozulma simetriktir, bu nedenle spektrumda eşit harmonikler yoktur.

Doyma

Doygunluk seviyesi sınırı. Oldukça tipik bir durum, daha yüksek ses çıkarmak istediler ve "hırıltı" aldılar. Kontrol devreleri "yumuşak" seviyede kırpma sağlıyorsa, bozulma türü bu tür bir korumaya sahip olmayan amplifikatörlerden farklı olacaktır. Ama şimdilik, nüanslara girmeden sorunun üzerinden geçelim. Simülasyon için, aynı 1N4148 diyot çifti uygundur, ancak farklı bir kapsama sahiptir.

dalga formu:

Düşük bir sinyal seviyesinde her iki grafik de çakışırsa, 0,5 voltluk bir gerilime ulaşmak, yeşil grafiğin büyümesinde bir durma, yani bir seviye sınırlaması ile karakterize edilir.

Resim, "adım" ile duruma benzer. Her iki seçenekte de harmonikler görünür, yalnızca görünümlerinin doğası değişir:

Bir "adım" için, sinyal seviyesi düştükçe sinyal bozulma derecesi artar.
"Doygunluk" zıt bir modele sahiptir - düşük veya normal bir sinyal seviyesinde, devre bozulmalara neden olmaz ve yalnızca yüksek bir seviyede olumsuz olaylar etkilenmeye başlar.

Doygunluk kusuru, tüm amplifikatörlerin doğasında vardır ve bir "yumuşak limit" modu veya aşırı sinyal seviyeleri algılandığında sesi azaltan ek bir kazanç kontrol düğümü ile giderilir.