Нелинейные искажения сигнала
Нелинейные искажениявызывают изменение формы сигнала и образуются в результате прохождения его через цепи с нелинейными характеристиками. Такими являются все усилительные (VT) и полупроводниковые элементы (VD), магнитопроводы трансформаторов (Т).
При прохождении гармонического сигнала через нелинейные цепи, его спектр обогащается за счёт составляющих, которых не было в исходном сигнале. Если эти составляющие являются гармониками основного тона, то есть частотами, в целое число раз превосходящими основную частоту, то такие нелинейные искажения в музыкальном сигнале воспринимаются как не раздражающие. Музыкальный звукоряд построен на октаве, т.е. на удвоении частоты. Поэтому гармоники основного тона – это те же ноты, но взятые на октаву или несколько октав выше.
Количественной оценкой нелинейных искажений является коэффициент гармоник КГ
КГ = √ | U22+U23+…+ U2n | 100% |
U1 |
где U1 – амплитудное значение основного сигнала (первой гармоники), а U2 … Un – амплитуды высших гармоник.
У всех усилителях с ростом выходной мощности и частоты входного сигнала этот показатель увеличивается. Но это допустимо, так как средний уровень громкости музыкального сигнала на 10…20 дБ ниже максимального, и кратковременные фрагменты с большим уровнем гармоник будут почти незаметны. Что касается частоты, то примерно половина всей мощности приходится на частоты ниже 500 Гц.
Принято считать приемлемым для максимальной мощности значение КГ = 0,5 … 1 %, в то время как для средней мощности некоторых усилителей он достигает КГ = 0,01 % и меньше.
Но, к сожалению, нелинейные элементы выполняют функцию смесителей. После прохождения через такие элементы в спектре сигнала образуются суммарные и разностные частоты основных тонов – комбинационные гармоники. Такие
- 3 -
искажения называются интермодуляционными. Они очень неприятны на слух, звучание теряет свою чистоту, становятся хриплым и дребезжащим, отдельные голоса и инструменты плохо различимы и вызывают раздражение.
Все способы измерения коэффициента интермодуляционных искажений КИН очень сложны, но известно, что чем больше общая нелинейность тракта УНЧ, тем в большей степени КИН превосходит КГ. При КГ < 0,1% можно считать, что КГ ≈ КИН и судить о нелинейных искажениях можно по коэффициенту гармоник.
В стандарте DIN45500 для аппаратуры классов Hi-Fi коэффициент интермодуляционных искажений Кин рассчитывается следующим образом :
Кин = (U12 ⁄ √ | U1∙U2 | )∙100% |
где U1 и U2 - амплитудные значения синусоидальных
сигналов с частотами f1 и f2, а U12 – амплитуда
разностного или суммарного сигнала U12 = sin 2π (f1 ± f2)t.
f1 = 250 Гц, f2 = 8 кГц, U1 = 0,25U2
Дата добавления: 2016-07-05; просмотров: 1452;