ÏÐÀÊÒÈ×ÅÑÊÈÅ ÑÕÅÌÛ ÂÛÑÎÊÎÊÀ×ÅÑÒÂÅÍÍÎÃÎ ÇÂÓÊÎÂÎÑÏÐÎÈÇÂÅÄÅÍÈß

       

ÏÎÊÀÇÀÒÅËÈ ÊÀ×ÅÑÒÂÀ


Óñèëèòåëè âûñîêîêà÷åñòâåííîãî çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ äîëæíû óäîâëåò­âîðÿòü îïðåäåëåííûì îáúåêòèâíûì è ñóáúåêòèâíûì òðåáîâàíèÿì.

Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü íå ñóùåñòâóåò ïîëíîé îáúåêòèâíîé êîëè÷åñòâåííîé ñèñòåìû îöåíîê êà÷åñòâà çâó÷àíèÿ, îäíîçíà÷íî ñîâïàäàþùèõ ñ ñóáúåêòèâíûì âïå÷àòëåíèåì. Òàêèå õàðàêòåðèñòèêè êà÷åñòâà çâó÷àíèÿ, êàê ïðîçðà÷íîñòü, ÷èñ­òîòà çâóêà, ýôôåêò ïðèñóòñòâèÿ, ìÿãêîñòü è åñòåñòâåííîñòü çâóêà, äî ñèõ ïîð íå èìåþò îáúåêòèâíûõ îöåíîê. Îäíàêî ñóùåñòâóþùèå ìåòîäû îáúåêòèâíîé îöåíêè òåõíè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïîçâîëÿþò âî ìíîãîì êîëè÷åñòâåííî èçìåðèòü è ïðåä­ñêàçàòü äîñòèæèìîå êà÷åñòâî çâó÷àíèÿ ïðè ñóáúåêòèâíîì âîñïðèÿòèè. Äîñòà­òî÷íî ïîëíûå ñâåäåíèÿ î òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèêàõ óñèëèòåëÿ ïîçâîëÿþò áåç ýëåêòðè÷åñêèõ èñïûòàíèé âûÿñíèòü ñòåïåíü ïðèìåíèìîñòè óñèëèòåëÿ äëÿ êîíêðåòíîãî ïîòðåáèòåëÿ, áûñòðî è ïðàâèëüíî âûáðàòü è ñïðîåêòèðîâàòü âåñü çâóêîâîñïðîèçâîäÿùèé êîìïëåêñ ñ ó÷åòîì îïðåäåëåííûõ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè, à òàêæå îöåíèòü ïðåäïîëàãàåìîå êà÷åñòâî çâó÷àíèÿ.

Ê îñíîâíûì òåõíè÷åñêèì ïîêàçàòåëÿì ÓÂÇ îòíîñÿòñÿ âõîäíûå è âûõîäíûå íîêàçàòåëè, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ, ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü è ÊÏÄ, ëèíåéíûå è íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, óðîâåíü ñîáñòâåííûõ ïîìåõ è øóìîâ, àìïëèòóäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà, äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí, ñòàáèëüíîñòü ïîêàçàòåëåé è äð. Ìû ðàñ­ñìîòðèì òå èç íèõ, êîòîðûå íåïîñðåäñòâåííî îòðàæàþòñÿ íà ñóáúåêòèâíîì âîñ­ïðèÿòèè êà÷åñòâà çâó÷àíèÿ, à èìåííî óðîâíè ëèíåéíûõ è íåëèíåéíûõ èñêàæå­íèé, ñîáñòâåííûõ ïîìåõ è øóìîâ è äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí óñèëèòåëÿ.

Äëÿ êîëè÷åñòâåííîé îöåíêè ýòèõ ïîêàçàòåëåé âàæíûì ÿâëÿåòñÿ âûáîð ôîð-ìû èñïûòàòåëüíûõ ñèãíàëîâ.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ íàïðÿæåíèå íà âõîäå óñè­ëèòåëÿ èçìåíÿåòñÿ ïî ïåðèîäè÷åñêîìó çàêîíó. Ôîðìà êðèâîé ñèãíàëà ïðè ýòîì ìîæåò áûòü âåñüìà ðàçíîîáðàçíîé; îíà ïîëíîñòüþ çàâèñèò îò õàðàêòåðà ñèãíà­ëîâ óñèëèâàåìîãî íàïðÿæåíèÿ.

Ïåðèîäè÷åñêîå êîëåáàíèå ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíî â âèäå ðÿäà Ôóðüå:

Ñîãëàñíî ýòîìó âûðàæåíèþ ñïåêòð âõîäíîãî ñèãíàëà ïðåäñòàâëÿåòñÿ â âèäå áåñ­êîíå÷íîãî ðÿäà ãàðìîíèê ñ êðàòíûìè ÷àñòîòàìè îò w=2ïf äî îî.
Ðåàëüíî æå ïðè çâóêîóñèëåíèè èìåþò äåëî ñ êîíå÷íûì äèàïàçîíîì ÷àñòîò, ÷òî îçíà÷àåò, ÷òî çà ïðåäåëàìè íåêîòîðîé ïîëîñû, îãðàíè÷åííîé âåðõíåé ÷àñòîòîé fâ, àìïëèòóäû ãàð­ìîíèê ðàâíû íóëþ, ò. å. Uk — 0 ïðè kw>2ïfB.

 îáùåì ñëó÷àå ôîðìà íàïðÿæåíèÿ çâóêîâîãî ñèãíàëà íå ÿâëÿåòñÿ ïåðèî­äè÷åñêîé ôóíêöèåé âðåìåíè è åå ìîæíî ïðåäñòàâèòü ñ ïîìîùüþ èíòåãðàëà Ôóðüå, ÿâëÿþùåãîñÿ ðàñïðîñòðàíåíèåì ðÿäà Ôóðüå íà áåñêîíå÷íî áîëüøîé ïå­ðèîä ïîâòîðåíèÿ ôóíêöèè. Äëÿ çâóêîâûõ ñèãíàëîâ èíòåðâàë ìåæäó ÷àñòîòàìè ãàðìîíèê ñòðåìèòñÿ ê íóëþ, è ïðåðûâèñòûé ñïåêòð ñèãíàëà ïðåâðàùàåòñÿ â ñïëî­øíîé. À ýòî çíà÷èò, ÷òî íàïðÿæåíèå çâóêîâîãî ñèãíàëà èìååò íåïðåðûâíûé ñïåêòð.

Íà ïðàêòèêå ïðè àíàëèçå è èñïûòàíèÿõ óñèëèòåëåé çâóêîâîé ÷àñòîòû (34) â óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå ÷àñòî èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå âõîäíîãî ñèãíàëà íà­ïðÿæåíèå ñèíóñîèäàëüíîé ôîðìû, ÷òî ÿâëÿåòñÿ âåñüìà óñëîâíîé è ãðóáîé ìî­äåëüþ ðåàëüíûõ ñèãíàëîâ, îïðàâäàííîé òîëüêî ñ òî÷êè çðåíèÿ ìåòîäè÷åñêîé ïðî­ñòîòû. Òàêàÿ èäåàëèçàöèÿ äàåò ïðàêòè÷åñêè óäîâëåòâîðèòåëüíûå ðåçóëüòàòû äëÿ ãðóáîé îöåíêè êà÷åñòâà óñèëèòåëåé 34.

Âèäû èñêàæåíèé, âíîñèìûõ óñèëèòåëåì Ç×. Îñíîâíûì êà÷åñòâåííûì ïî­êàçàòåëåì óñèëèòåëÿ Ç× ÿâëÿåòñÿ ñòåïåíü íåèñêàæåííîãî âîñïðîèçâåäåíèÿ ñèã­íàëîâ íà âûõîäå, ïîäâåäåííûõ êî âõîäó. Ïîä èñêàæåíèåì ïîíèìàåòñÿ âñÿêîå èçìåíåíèå ôîðìû ñèãíàëà íà âûõîäå uâûõ ïî ñðàâíåíèþ ñ ôîðìîé ñèãíàëà íà âõîäå uâõ.  èäåàëüíîì ñëó÷àå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå äîëæíî áûòü òî÷íî òàêîé æå ôóíêöèåé âðåìåíè, êàê è âõîäíîå, ò. å.

uâûõ(t) = Kâõ(t).

ãäå Ê — ïîñòîÿííûé êîýôôèöèåíò, íå çàâèñÿùèé îò uâõ è t.

Îáû÷íî ïðè ïðîõîæäåíèè ñèãíàëà ÷åðåç óñèëèòåëü âñåãäà âîçìîæåí ñäâíâ ñèãíàëà âî âðåìåíè Ì, ÷òî íå ÿâëÿåòñÿ èñêàæåíèåì ñèãíàëà. Òîãäà óñëîâèå íå­èñêàæåííîé ðàáîòû óñèëèòåëÿ èìååò âèä:

uâûõ(t) = Êuâõ(t — Ät).



Äëÿ åãî âûïîëíåíèÿ íåîáõîäèìî, ÷òîáû â óñèëèòåëå îòñóòñòâîâàëè ëèíåéíûå è íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ.

Ëèíåéíûå èñêàæåíèÿ îáóñëîâëåíû âëèÿíèåì ðåàêòèâíûõ ýëåìåí­òîâ óñèëèòåëÿ — êîíäåíñàòîðîâ è êàòóøåê, ñîïðîòèâëåíèå êîòîðûõ çàâèñèò îò ÷àñòîòû.


Ýòè èñêàæåíèÿ èìåþòñÿ è â ëèíåéíîì óñèëèòåëå, íàïðèìåð, ïðè óñè­ëåíèè î÷åíü ñëàáûõ ñèãíàëîâ, êîãäà íåëèíåéíîñòü àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ óñèëèòåëÿ ìîæíî íå ó÷èòûâàòü.

Ê ëèíåéíüèì èñêàæåíèÿì îòíîñÿòñÿ: ÷àñòîòíûå, ôàçîâûå è ïåðåõîäíûå èñ­êàæåíèÿ. ×àñòîòíûå èñêàæåíèÿ â óñèëèòåëÿõ ÿâëÿþòñÿ ñëåäñòâèåì íåîäèíàêî­âîñòè êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ íà ðàçëè÷íûõ ÷àñòîòàõ â ïðåäåëàõ çàäàííîé ïî­ëîñû ïðîïóñêàíèÿ. Èç-çà íèõ íàðóøàþòñÿ ðåàëüíûå ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó àìïëè­òóäàìè êîìïîíåíò ñëîæíîãî êîëåáàíèÿ, à ýòî çíà÷èò, ÷òî ìåíÿåòñÿ ýíåðãåòè­÷åñêèé ñïåêòð ñèãíàëà, èñêàæàåòñÿ ôîðìà çâóêîâîãî ñèãíàëà, ÷òî ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó èçìåíåíèþ òåìáðà çâóêà. Ïðè áîëüøèõ ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèÿõ çâó÷àíèå ðàçëè÷íûõ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ òåðÿåò ïðîçðà÷íîñòü, ðå÷ü äå­ëàåòñÿ íåðàçáîð÷èâîé. Åñëè êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ íà âåðõíèõ ÷àñòîòàõ çâó­êîâîãî äèàïàçîíà áîëüøå ÷åì íà íèæíèõ, òî ïåðåäà÷à ñòàíîâèòñÿ íåíàòóðàëü­íîé: çâóê òåðÿåò ñâîþ ñî÷íîñòü, òåìáð ïîëó÷àåòñÿ çâåíÿùèì, ìåòàëëè÷åñêèì. Ïðè ñèëüíîì ïîäúåìå íèæíèõ ÷àñòîò òåìáð ïåðåäà÷è ñòàíîâèòñÿ ãëóõèì, âñå íèçêèå íîòû îêàçûâàþòñÿ íåíàòóðàëüíî ïîä÷åðêíóòûìè. Äëÿ íåèñêàæåííîãî âîñïðîèçâåäåíèÿ êîëåáàíèé çâóêîâîé ÷àñòîòû íåîáõîäèìî ðàâíîìåðíî óñèëèâàòü âñå ÷àñòîòû â ïðåäåëàõ íåêîòîðîé ïîëîñû.

×àñòîòíûå èñêàæåíèÿ, âíîñèìûå óñèëèòåëåì, îöåíèâàþò ïî àìïëèòóäíî-÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêå (À×Õ). Êîëè÷åñòâåííî îíè îïðåäåëÿþòñÿ íîðìèðî­âàííûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ Ì (åãî ÷àñòî íàçûâàþò êîýôôèöèåíòîì ÷à­ñòîòíûõ èñêàæåíèé), ðàâíûì îòíîøåíèþ êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ íà äàííîé ÷à­ñòîòå K ê êîýôôèöèåíòó óñèëåíèÿ íà ñðåäíèõ ÷àñòîòàõ Êî:

Ì = Ê/Ê6.

 ëîãàðèôìè÷åñêèõ åäèíèöàõ îí ðàâåí G[äÁ]=201gM.

Îáëàñòü À×Õ, â êîòîðîé G ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò ÷àñòîòû (íà ðèñ. 4 îò 200 Ãö äî 10 êÃö), íàçûâàþò îáëàñòüþ ñðåäíèõ ÷àñòîò. Íèæíåé fa è âåðõ­íåé fB ãðàíè÷íûìè ÷àñòîòàìè íàçûâàþò òàêèå, íà êîòîðûõ G óìåíüøàåòñÿ äî çàäàííîãî (äîïóñòèìîãî) çíà÷åíèÿ GÄOÏ îòíîñèòåëüíî êîýôôèöèåíòà óñè­ëåíèÿ íà ñðåäíèõ ÷àñòîòàõ. Îáëàñòü ÷àñòîò îò fí äî fB — ðàáî÷èé äèàïàçîí ÷àñòîò, èëè ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ óñèëèòåëÿ.



Êîýôôèöèåíòû ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé íà íèçøèõ GH è âûñøèõ GB ÷à­ñòîòàõ:

Gí = 20 lg [Ê (fí)/Ko], GB = 20 Ig [K (fâ)/K0]

 ìíîãîêàñêàäíîì óñèëèòåëå îáùèé êîýôôèöèåíò ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé íà ëþáîé ÷àñòîòå ðàâåí ñóììå êîýôôèöèåíòîâ ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé â îòäåëüíûõ êàñêàäàõ:

G0ÁÙ=G1 + G2+... + GN.



Ðèñ. 4. Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñèëèòåëÿ Ç×

Èõ âçàèìíîé êîððåêöèåé ìîæíî äîáèòüñÿ, ÷òî óñèëèòåëü â öåëîì áóäåò èìåòü èäåàëüíî ïëîñêóþ À×Õ.

Íà ïðàêòèêå óñèëèòåëè 34, âûïîëíåííûå ïî áîëüøèíñòâó ñõåì, èìåþò íåêîòîðûé ñïàä óñèëåíèÿ â îáëàñòè íèæíèõ è âåðõíèõ ÷àñòîò èç-çà íàëè÷èÿ ðåàêòèâíûõ ýëåìåíòîâ è ÷àñòîòíûõ ñâîéñòâ òðàíçèñòîðîâ. Ñòåïåíü ëèíåéíûõ èñêàæåíèé óñèëèòåëÿ 34 äëÿ îòå÷åñòâåííîé áûòîâîé àïïàðàòóðû çàäàåòñÿ ïî ÃÎÑÒ 24388 — 80. Ó ëó÷øèõ îáðàçöîâ óñèëèòåëüíûõ óçëîâ íåðàâíîìåðíîñòü À×Õ â äèàïàçîíå ðàáî÷èõ ÷àñòîò íå äîëæíà ïðåâûøàòü 0,5... 1,5 äÁ. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ëèíåéíûõ èñêàæåíèé äèàïàçîí ðàáî÷èõ ÷àñòîò óñèëèòåëÿ âûáèðàþò øèðå äèàïàçîíà ÷àñòîò, âîñïðîèçâîäèìûõ àêóñòè÷åñêèìè ñèñòåìàìè.

Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñèëèòåëåé íà òðàíçèñòîðàõ â îá­ëàñòè âåðõíèõ ÷àñòîò îïðåäåëÿåòñÿ åìêîñòÿìè ýìèòòåðíîãî è êîëëåêòîðíîãî ïåðåõîäîâ, â îáëàñòè íèæíèõ ÷àñòîò — åìêîñòüþ ðàçäåëèòåëüíûõ è áëîêèðîâî÷­íûõ êîíäåíñàòîðîâ. ×òîáû ðàñøèðèòü ÷àñòîòíûé äèàïàçîí â ñòîðîíó âåðõíèõ ÷àñòîò, ëèáî óìåíüøàþò ñîïðîòèâëåíèÿ íà âõîäå è âûõîäå ðåçèñòèâíîãî êàñêàäà» ëèáî âûáèðàþò áîëåå âûñîêî÷àñòîòíûé òðàíçèñòîð. Äèàïàçîí óñèëèâàåìûõ ÷à­ñòîò ìîæåò ïðîñòèðàòüñÿ äî 100 êÃö è áîëåå, ÷òî ïðèâîäèò ê èñ÷åçàþùå ìàëûì ëèíåéíûì èñêàæåíèÿì. Îäíàêî áåç ñïåöèàëüíûõ ìåð ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ïðè­âîäèò ê òàêèì íåæåëàòåëüíûì ÿâëåíèÿì, êàê óñèëåíèå íèçêî÷àñòîòíûõ ïîìåõ (20... 100 êÃö), ñîçäàâàåìûõ ïðîìûøëåííûìè óñòàíîâêàìè, ãåíåðàöèÿ íà âû­ñîêèõ ÷àñòîòàõ, óñèëåíèå îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé Ï× ñ äåòåêòîðà ïðèåìíèêà è ò. ä. Ïîÿâëÿþòñÿ íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, âûçûâàåìûå èíòåðôåðåíöèåé çâó­êîâûõ è ïîäíåñóùèõ ÷àñòîò ïðè ðàáîòå ñ òþíåðîì èëè ïðèåìíèêîì.

Äëÿ áîðüáû ñ ýòèìè ÿâëåíèÿìè íà âõîäå óñèëèòåëÿ âêëþ÷àþò ñïåöèàëüíûå íèçêî÷àñòîòíûå è âûñîêî÷àñòîòíûå ôèëüòðû.


Ýòèì îáåñïå÷èâàåòñÿ ýôôåêòèâíîå ïîäàâëåíèå ñîñòàâëÿþùèõ ôîíà, øóìîâ è ïàðàçèòíûõ ñèãíàëîâ â òîé ÷àñòè äèàïàçîíà, ãäå îòñóòñòâóþò ñîñòàâëÿþùèå ïîëåçíîãî ñèãíàëà. Îïòèìàëüíàÿ êðóòèçíà ñïàäà ó òàêèõ ôèëüòðîâ — 12 äÁ íà îêòàâó. Ôèëüòðû ÷àñòî äåëàþò ïåðåêëþ÷àåìûìè, ÷òî ïîçâîëÿåò âûáèðàòü øèðèíó âîñïðîèçâîäèìûõ ÷àñòîò â ñîîòâåòñòâèè ñ êà÷åñòâîì ìóçûêàëüíîé ïðîãðàììû. Èñêóññòâåííî îãðàíè÷è­âàòü ïîëîñû îòäåëüíûõ ÔÓ, îñîáåííî óñèëèòåëåé ìîùíîñòè, íåöåëåñîîáðàçíî, òàê êàê ýòî ïðèâåäåò ê óâåëè÷åíèþ ëèíåéíûõ èñêàæåíèé, îñîáåííî ôàçî-÷àñòîòíûÿ è ïåðåõîäíûõ.

Ôàçîâûå èñêàæåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ðåçóëüòàòîì âíîñèìûõ óñèëèòåëåì ôàçîâûõ ñäâèãîâ ìåæäó ðàçëè÷íûìè ÷àñòîòíûìè êîìïîíåíòàìè ñëîæíîãî çâóêîâîãî ñèã­íàëà, âñëåäñòâèå ÷åãî èñêàæàåòñÿ åãî ôîðìà.  êà÷åñòâå ïðèìåðà ðàññìîòðèì ãàðìîíè÷åñêèé ñèãíàë, ñîñòîÿùèé èç îñíîâíîé è òðåòüåé ãàðìîíèê (ðèñ. 5, à). Åñëè â ðåçóëüòàòå ïðîõîæäåíèÿ ÷åðåç óñèëèòåëü òðåòüÿ ãàðìîíèêà ïîëó÷èò ñäâèã íà 90° ïî îòíîøåíèþ ê ïåðâîé, òî, êàê âèäíî èç ðèñ. 5,6, ôîðìà ñèãíàëà èçìåíèòñÿ. Åñëè æå è ïåðâàÿ ãàðìîíèêà áóäåò èìåòü ñäâèã ôàçû 30° (ðèî. 5, â), òî ñèãíàë òîëüêî ñäâèíåòñÿ âî âðåìåíè, íî ôîðìà åãî íå èçìåíèòñÿ.

Ôàçî-÷àñòîòíûå èñêàæåíèÿ áóäóò îòñóòñòâîâàòü, êîãäà óñèëèòåëü íà âñåõ ÷àñòîòàõ ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ íå âíîñèò ôàçîâûõ ñäâèãîâ è åñëè ôàçîâûé ñäâèã, âíîñèìûé óñèëèòåëåì, ïðîïîðöèîíàëåí ÷àñòîòå ñèãíàëà.



Ðèñ. 5. Èñêàæåíèÿ ôîðìû ñëîæíîãî ñèãíàëà ïðè ñäâèãå ôàçû îäíîé èç åãî ñî­ñòàâëÿþùèõ

Ôàçîâûå èñêàæåíèÿ â óñèëèòåëå îöåíèâàþò ïî ôàçî-÷àñòîòíîé õàðàêòåðè­ñòèêå (Ô×Õ). Ýòà õàðàêòåðèñòèêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çàâèñèìîñòü ôàçîâîãî ñäâèãà Äô âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ (òîêà) îòíîñèòåëüíî âõîäíîãî îò ÷àñòîòû ïðè äåéñòâèè íà âõîäå óñèëèòåëÿ ñèíóñîèäàëüíîãî ñèãíàëà.

Òèïè÷íàÿ Ô×Õ óñèëèòåëÿ èçîáðàæåíà íà ðèñ. 6 íåïðåðûâíîé ëèíèåé. Ïðè ÄÔ>0 âûõîäíîå íàïðÿæåíèå îïåðåæàåò âõîäíîå, ïðè Äô<0 — îòñòàåò. Íå ñîç­äàþùàÿ èñêàæåíèé ôîðìà ñèãíàëà Ô×Õ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ëèíåéíóþ çàâèñè­ìîñòü ôàçîâîãî ñäâèãà îò ÷àñòîòû:

ÄÔ(f)= — 2ït3(f — f0),

ãäå ta — ãðóïïîâîå âðåìÿ çàïàçäûâàíèÿ.



Ãðóïïîâîå âðåìÿ çàïàçäûâàíèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðîèçâîäíóþ ïî ÷àñòî­òå Ô×Õ, ò. å. t3=dô>(t)/(2ïdf). Ïðè ëèíåéíîé Ô×Õ âñå ñïåêòðàëüíûå ñîñòàâëÿ­þùèå âõîäíîãî ñèãíàëà çàïàçäûâàþò íà îäèíàêîâîå âðåìÿ ta, ÷òî íå âûçûâàåò èñêàæåíèÿ ôîðìû ñèãíàëà. Åñëè Ô×Õ íåëèíåéíà, òî ðàçëè÷íûå ñïåêòðàëüíûå ñîñòàâëÿþùèå âõîäíîãî ñèãíàëà áóäóò çàïàçäûâàòü íà ðàçëè÷íîå âðåìÿ, ôîðìà âûõîäíîãî ñèãíàëà èñêàçèòñÿ, âåðíîñòü âîñïðîèçâåäåíèÿ ìóçûêàëüíîãî ïðîèçâåäå­íèÿ íàðóøèòñÿ.

Êîëè÷åñòâåííîé îöåíêîé ôàçîâûõ èñêàæåíèé ñëóæèò íåëèíåéíîñòü Ô×Õ ðå­àëüíîãî óñèëèòåëÿ, ðàâíàÿ ðàçíîñòè ìåæäó ðåàëüíîé Ô×Õ óñèëèòåëÿ è àïïðîê­ñèìèðóþùåé åå ëèíåéíîé ôóíêöèåé â ðàáî÷åì äèàïàçîíå ÷àñòîò. Àïïðîêñèìè­ðîâàòü Ô×Õ óäîáíåå ëîìàíîé ëèíèåé, îáðàçîâàííîé ïðÿìîëèíåéíûìè îòðåç­êàìè (íà ðèñ. 6 îòìå÷åíû öèôðàìè 1, 2, 3).

Ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî â øèðîêîì äèàïàçîíå çâóêîâ ÷åëîâå÷åñêîå óõî íå ðå­àãèðóåò íà èçìåíåíèå ôàçîâûõ ñîîòíîøåíèé ìåæäó îòäåëüíûìè ãàðìîíè÷åñêè­ìè ñîñòàâëÿþùèìè ñïåêòðà ñèãíàëà. Îò÷àñòè ýòî âåðíî ïðè ìîíîôîíè÷åñêîì âîñïðîèçâåäåíèè. Îäíàêî â âûñîêîêà÷åñòâåííûõ ñòåðåîôîíè÷åñêèõ è îñîáåííî â êâàäðàôîíè÷åñêèõ ñèñòåìàõ ôàçî-÷àñòîòíûå èñêàæåíèÿ ñóùåñòâåííî âëèÿþò íà âåðíîñòü âîñïðîèçâåäåíèÿ ìóçûêàëüíîé ïðîãðàììû, ïîýòîìó ýòè èñêàæåíèÿ äîëæíû áûòü íîðìèðîâàíû. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â àêòèâíûõ ïñåâäîêâàäðà­ôîíè÷åñêèõ ñèñòåìàõ ýôôåêò îáúåìíîñòè çâóêîâîãî îáðàçà äîñòèãàåòñÿ ôîð­ìèðîâàíèåì ñïåöèàëüíûõ ôàçîâûõ õàðàêòåðèñòèê óñèëèòåëåé òûëîâûõ êàíàëîâ.



Ðèñ. 6. Ôàçî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñèëèòåëÿ Ç×

Ïî àáñîëþòíîìó çíà÷åíèþ ôàçîâûõ ñäâèãîâ íà íèçøåé Äôí è âûñøåé Äôâ ÷àñòîòàõ ñóäÿò îá óñòîé÷èâîñòè óñèëèòåëåé ñ ãëóáîêîé îáðàòíîé ñâÿçüþ.  âû­ñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëÿõ çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ ôàçîâûå èñêàæåíèÿ áô â ðàáî÷åì äèàïàçîíå ÷àñòîò íå äîëæíû ïðåâûøàòü 4... 5°. Ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òîáû íåëèíåéíîñòü ôàçîâîé õàðàêòåðèñòèêè â ïðåäåëàõ ðàáî÷åãî äèàïàçîíà áû­ëà ìåíüøå 2°, ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ óñèëèòåëÿ íóæíî ðàñøèðèòü â îáå ñòîðîíû â 2,5 ðàçà, ò. å. äëÿ óñèëèòåëåé âûñîêîêà÷åñòâåííîãî çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ, èìå­þùèõ èñ÷åçàþùå ìàëûå ôàçîâûå èñêàæåíèÿ, ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ äîëæíà áûòü 8... 50 000 Ãö.



Êàê îòìå÷àëîñü, ðåàëüíûé çâóêîâîé ñèãíàë èìååò ñëîæíóþ èìïóëüñíóþ ôîð­ìó.  âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëÿõ òðåáóåòñÿ âûñîêàÿ âåðíîñòü ñîõðàíåíèÿ ôîðìû âõîäíîãî ñèãíàëà. Èçìåíåíèå ôîðìû ñèãíàëà íà âûõîäå óñèëèòåëÿ çàâè­ñèò êàê îò àìïëèòóäíî-÷àñòîòíûõ, òàê è ôàçî-÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé. Îæèäàåìîå èçìåíåíèå ôîðìû ñèãíàëà ìîæåò áûòü ëåãêî îïðåäåëåíî àíàëèçîì ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ â öåïÿõ óñèëèòåëÿ, îáóñëîâëåííûõ íàëè÷èåì ðåàêòèâíûõ ýëåìåíòîâ. Ïîýòîìó äëÿ êîëè÷åñòâåííîé îöåíêè èñêàæåíèé èç-çà ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ, ïðèâîäÿùèõ ê èçìåíåíèþ ôîðìû ñèãíàëà, óäîáíî ïðîàíàëèçèðîâàòü ïåðåõîä­íóþ õàðàêòåðèñòèêó (ÏÕ) óñèëèòåëÿ.

Ïåðåõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà åñòü ðåàêöèÿ h(t) óñèëèòåëÿ íà âîçäåéñòâèå åäè­íè÷íîé ôóíêöèè 1 (t) (ðèñ. 7) è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çàâèñèìîñòü ìãíîâåííîãî çíà÷åíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ óñèëèòåëÿ uâûõ(t) îò âðåìåíè ïðè ñêà÷êîîáðàç­íîì èçìåíåíèè íàïðÿæåíèÿ íà âõîäå óñèëèòåëÿ. Ïåðåõîäíûå èñêàæåíèÿ îöåíè­âàþòñÿ èñêàæåíèÿìè ôðîíòà è ïëîñêîé âåðøèíû èìïóëüñà. Îáû÷íî â óñèëèòå­ëÿõ 34 èñêàæåíèÿ ïëîñêîé âåðøèíû èìïóëüñà ìîæíî íå èññëåäîâàòü, òàê êàê îíè ñâÿçàíû ñ èñêàæåíèÿìè â íèçêî÷àñòîòíîì ó÷àñòêå ñèãíàëà, êîòîðûå ëåãêî ïðîàíàëèçèðîâàòü ïî À×Õ óñèëèòåëÿ. Èñêàæåíèÿ ôðîíòà èìïóëüñà îöåíèâàþò ïî åãî äëèòåëüíîñòè tô è âûáðîñó áô (ñì. ðèñ. 7). Îíè ïðèâîäÿò ê äèíàìè÷å­ñêèì èñêàæåíèÿì, êîòîðûå ïðîÿâëÿþòñÿ â âèäå çàâàëà ôðîíòà ðåçêèõ ïåðå­ïàäîâ óðîâíÿ ðåàëüíîãî ìóçûêàëüíîãî ñèãíàëà è êðàòêîâðåìåííîãî âîçðàñòàíèÿ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé â ýòîò ìîìåíò èç-çà çàïàçäûâàíèÿ ñèãíàëà îòðèöàòåëü­íîé îáðàòíîé ñâÿçè (ÎÎÑ). Äëÿ óìåíüøåíèÿ äèíàìè÷åñêèõ èñêàæåíèé îáû÷íî ïîâûøàþò áûñòðîäåéñòâèå óñèëèòåëÿ è óìåíüøàþò ãëóáèíó ÎÎÑ.



Ðèñ. 7. Ïåðåõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñèëèòåëÿ Ç×

Áûñòðîäåéñòâèå óñèëèòåëÿ ìîæíî îöåíèòü êàê ïî äëèòåëüíîñòè ôðîíòà, òàê è ïî ïîëîñå ïðîïóñêàíèÿ èëè ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà umax. Ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ äëÿ ëèíåéíûõ ñèñòåì ñâÿçà­íà ñ ïîëîñîé ïðîïóñêàíèÿ (åå âåðõíåé ãðàíèöåé) ñîîòíîøåíèåì:

umàx = 2 ï fmàx U0 màõ,



ãäå fmaõ — ìàêñèìàëüíàÿ ÷àñòîòà, ïåðåäàâàåìàÿ óñèëèòåëåì áåç èñêàæåíèé; Uî màõ — ìàêñèìàëüíàÿ íåèñêàæåííàÿ àìïëèòóäà âûõîäíîãî ñèíóñîèäàëüíîãî ñèãíàëà.

Îäíàêî îêîíå÷íûé óñèëèòåëü î÷åíü ðåäêî ìîæíî ñ÷èòàòü äîñòàòî÷íî áëèç­êèì ê ëèíåéíîé ñèñòåìå, îñîáåííî íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ, ïîýòîìó ûòàõ äëÿ óñè­ëèòåëåé ìîùíîñòè 34 îöåíèâàþò ïî ÏÕ.

Çíà÷åíèå «max îïðåäåëÿþò ïî ÏÕ (ñì. ðèñ. 7) êàê ìàêñèìàëüíóþ ïðîèç­âîäíóþ h (t), ò. å.



×åì áîëüøå ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, òåì êà÷åñòâåííåå âîñïðîèçâîäèòñÿ çâóêîâàÿ ïàíîðàìà. Õàðàêòåðíîå çíà÷åíèå umax äëÿ âûñîêîêà­÷åñòâåííûõ óñèëèòåëåé ìîùíîñòè ñîñòàâëÿåò 8... 80 Â/ìêñ. Èìåííî òàêèå óñè­ëèòåëè ïîëó÷àþò âûñîêóþ îöåíêó ñî ñòîðîíû ýêñïåðòîâ ïðè îïðåäåëåíèè êà÷å­ñòâà çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ [2].

Âûáðîñ ôðîíòà áô (ñì. ðèñ. 7) åñòü îòíîñèòåëüíàÿ ðàçíîñòü ìåæäó ìàêñè­ìàëüíûì çíà÷åíèåì âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ Umax è åãî óñòàíîâèâøèìñÿ çíà÷å­íèåì Uó:



Íàëè÷èå âûáðîñà â ÏÕ ïðèâîäèò ê «çâîíàì», ê «ìåòàëëè÷åñêîìó» çâóêó.  âû­ñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëÿõ âûáðîñ áô íå äîëæåí ïðåâûøàòü 4... 6%.

Ìåæäó À×Õ, Ô×Õ è ÏÕ óñèëèòåëÿ ñóùåñòâóåò ñëîæíàÿ çàâèñèìîñòü, ñâÿçàííàÿ ñ òåì, ÷òî âñå òðè õàðàêòåðèñòèêè îáóñëîâëåíû íàëè÷èåì îäíèõ è òåõ æå ðåàêòèâíûõ ýëåìåíòîâ. Îäíàêî ñóùåñòâóþùèå ãðàôè÷åñêèå ìåòîäû, ïîçâî­ëÿþùèå ïî èçâåñòíûì À×Õ è Ô×Õ îïðåäåëèòü ÏÕ, äîâîëüíî ãðîìîçäêè è íå íàãëÿäíû. Íà ïðàêòèêå ïðîùå ïîëó÷èòü ÏÕ íà ýêðàíå îñöèëëîãðàôà, ïðè íåîá­õîäèìîñòè ïîäêîððåêòèðîâàòü åå è îöåíèòü ïàðàìåòðû.

Íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ âûçâàíû ïðîõîæäåíèåì ñèãíàëà ÷åðåç ýëå­ìåíòû, èìåþùèå íåëèíåéíûå õàðàêòåðèñòèêè, íàïðèìåð, ÷åðåç òðàíçèñòîðû, âñëåäñòâèå ÷åãî èñêàæàåòñÿ ôîðìà êîëåáàíèÿ è ìåíÿåòñÿ åãî ñïåêòðàëüíûé ñî­ñòàâ. Ïîñêîëüêó óñèëèòåëü âíîñèò íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, òî íà åãî âûõîäå ïî­ÿâëÿþòñÿ íîâûå êîìïîíåíòû (ãàðìîíèêè), îòñóòñòâóþùèå íà âõîäå, ÷òî âûçû­âàåò èñêàæåíèå òåìáðà çâóêà. Êîëè÷åñòâåííîé îöåíêîé íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé ÿâëÿåòñÿ êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê Êã:



ãäå Ðã — ñóììàðíàÿ ìîùíîñòü ãàðìîíèê; pi — ìîùíîñòü ïîëåçíîãî ñèãíàëà.



Èç âñåõ ãàðìîíèê íàèáîëåå èíòåíñèâíû âòîðàÿ è òðåòüÿ. Îñòàëüíûå èìåþò ãîðàçäî ìåíüøóþ ìîùíîñòü è ìàëî âëèÿþò íà ôîðìó âûõîäíîãî ñèãíàëà.

Êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê ìíîãîêàñêàäíîãî óñèëèòåëÿ îáû÷íî áëèçîê ê ñóììå êîýôôèöèåíòîâ ãàðìîíèê îòäåëüíûõ êàñêàäîâ. Ïîýòîìó åñëè íåëèíåéíûå èñêà­æåíèÿ â ïðåäâàðèòåëüíûõ êàñêàäàõ ñîèçìåðèìû ñ èñêàæåíèÿìè â îêîíå÷íîì êà-

ñêàäå, òî îáùèé êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê òðàêòà çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ ìîæíî îöåíèòü ïî ôîðìóëå:

Kð.îáù = Kã1 + Kã2 + ...+ Kãn,

Îäíàêî êîýôôèöèåíò Êã äàåò íåïîëíîå ïðåäñòàâëåíèå î íåëèíåéíûõ èñêàæåíèÿõ â óñèëèòåëå, òàê êàê îí íå ó÷èòûâàåò ñèãíàëû êîìáèíàöèîííûõ ÷àñòîò, îáðàçó­þùèåñÿ â ðåçóëüòàòå èíòåðôåðåíöèè ìåæäó îòäåëüíûìè ñîñòàâëÿþùèìè ñëîæ­íîãî êîëåáàíèÿ. Íàèáîëåå çàìåòíû íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ èç-çà êîìáèíàöèîí­íûõ ÷àñòîò, âîçíèêàþùèå ïðè ïîäà÷å íà óñèëèòåëü äâóõ è áîëüøåãî ÷èñëà ñè­íóñîèäàëüíûõ ñèãíàëîâ. Îñîáåííî çàìåòíû êîìáèíàöèîííûå ÷àñòîòû âèäà f1 — f2, f1 — 2f2, 2f1 — f2, òàê êàê îíè, êàê ïðàâèëî, íå ñîäåðæàòñÿ â ñïåêòðå äàæå ñëîæ­íîãî âõîäíîãî ñèãíàëà.

Äëÿ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëåé ÷àñòî ââîäÿò åùå îäèí ïîêàçàòåëü, õàðàêòåðèçóþùèé èõ íåëèíåéíîñòü, — êîýôôèöèåíò èíòåðìîäóëÿöèîííûõ èñêà­æåíèé Kèì.è. Ïðè èçìåðåíèè Kèì.è íà âõîä óñèëèòåëÿ ïîäàþò äâà ãàðìîíè÷å­ñêèõ êîëåáàíèÿ ñ ÷àñòîòàìè: f1=50... 100 Ãö è f2=5... 10 êÃö ïðè îòíîøåíèè àìïëèòóä UBX(f1)/UBX(f2)=4/l. Êîýôôèöèåíò Kèì., ðàâåí îòíîøåíèþ àìïëèòó­äû âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ðàçíîñòíîé ÷àñòîòû fz — fi ê àìïëèòóäå âûõîäíîãî íà­ïðÿæåíèÿ ÷àñòîòû f1:



Äîïóñòèìîå çíà÷åíèå Kèì.è<0,1 ... 1%. Èññëåäîâàíèÿ àâòîðîâ ïîêàçûâàþò, ÷òî Kèì.è= (3... 5) Êã. Ó÷èòûâàÿ ýòî è ñëîæíîñòü èçìåðåíèÿ êîýôôèöèåíòà èíòåð­ìîäóëÿöèîííûõ èñêàæåíèé, àâòîðû íå èçìåðÿëè Kèì.ê â óñèëèòåëÿõ, ñõåìû êî­òîðûõ ïðèâåäåíû â êíèãå.

Íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ çíà÷èòåëüíî çàâèñÿò îò àìïëèòóäû ïîäàâàåìîãî íà âõîä ñèãíàëà. Íà ðèñ. 8 ïîêàçàí õàðàêòåð çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà Kã îò ìîùíîñòè íà âûõîäå óñèëèòåëÿ. Ýòà êðèâàÿ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé õàðàêòåðèñòèêîé äëÿ îöåíêè íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé.


Îíà ñëóæèò òàêæå äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìàêñè­ìàëüíîé ïîëåçíîé ìîùíîñòè óñèëèòåëÿ ïî çàäàííîìó Kã.

Êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê çàäàåòñÿ, êàê ïðàâèëî, äëÿ áîëüøîãî óðîâíÿ âõîä­íîãî ñèãíàëà. Äëÿ òðàíçèñòîðíûõ óñèëèòåëåé ìîùíîñòè õàðàêòåðíî óâåëè÷åíèå íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé ïðè âåñüìà ìàëûõ óðîâíÿõ âõîäíîãî ñèãíàëà, ÷òî âûç­âàíî èñêàæåíèÿìè òèïà «ñòóïåíüêà» èëè «öåíòðàëüíàÿ îòñå÷êà». Ïîýòîìó äëÿ ïîëíîé îöåíêè êà÷åñòâà óñèëèòåëÿ öåëåñîîáðàçíî êîíòðîëèðîâàòü Êã òàêæå ïðè ìàëûõ óðîâíÿõ âõîäíûõ ñèãíàëîâ.  óñòðîéñòâàõ, ñõåìû êî­òîðûõ äàíû â êíèãå, êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê èçìåðÿëñÿ íà ìàëûõ óðîâíÿõ âõîäíîãî ñèãíà­ëà ïðè âûõîäíîé ìîùíîñòè 50 ìÂò.



Ðèñ. 8. Çàâèñèìîñòü êîýôôèöè­åíòà íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé îò ìîùíîñòè íà âûõîäå óñèëèòå­ëÿ Ç×

 îñíîâíîì íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ âîç­íèêàþò â îêîíå÷íîì è ïðåäîêîíå÷íîì êàñêà­äàõ. Äëÿ îêîíå÷íûõ óñèëèòåëåé âíîñèìûå íå­ëèíåéíûå èñêàæåíèÿ ðàçëè÷íû íà ðàçíûõ ÷àñòîòàõ.  îáëàñòè ãðàíè÷íûõ ÷àñòîò ïîëî­ñû ïðîïóñêàíèÿ îíè âîçðàñòàþò (ïðè íåèç­ìåííîé àìïëèòóäå âõîäíîãî ñèãíàëà). Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ ðåàêòèâíûì õàðàêòåðîì ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóçêè îêîíå÷íûõ òðàí­çèñòîðîâ è ñâÿçàííûì ñ ýòèì èçìåíåíèåì ôîðìû äèíàìè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêè íà êðàéíèõ ÷àñòîòàõ ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ.

Äîïóñòèìûå íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ çàâèñÿò îò íàçíà÷åíèÿ óñèëèòåëÿ. Òàê, â óñèëèòåëÿõ 34, èñïîëüçóåìûõ â ðàäèîâåùàíèè è áûòîâîé çâóêîâîñïðîèçâî­äÿùåé àïïàðàòóðå, êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê ïî ÃÎÑÒ 11157 — 74 äîëæåí ñîñòàâ­ëÿòü 1... 2%.  âûñîêîêà÷åñòâåííîé ïðîôåññèîíàëüíîé àïïàðàòóðå Kã<0,05%.

 ïîñëåäíèå ãîäû ðåçêî óëó÷øèëèñü ïàðàìåòðû âûñîêîêëàññíîé çâóêîâîñ­ïðîèçâîäÿùåé àïïàðàòóðû. Îñîáåííî çàìåòíà òåíäåíöèÿ ê ñíèæåíèþ íåëèíåé­íûõ èñêàæåíèé. Ïîÿâèëèñü óñèëèòåëè 34, ó êîòîðûõ êîýôôèöèåíò Kã< 0,0005%. Äîñòèæåíèå ÷ðåçâû÷àéíî ìàëûõ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé ñâÿçàíî ñ ïðèìåíåíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà òðàíçèñòîðîâ ñ âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ è óñòà­íîâëåíèåì ãëóáîêîé ÎÎÑ. Ïîñëåäíåå îáñòîÿòåëüñòâî ïðèâîäèò ê óõóäøåíèþ äèíàìè÷åñêèõ (ñêîðîñòíûõ) õàðàêòåðèñòèê, çàêëþ÷àþùåìóñÿ â òîì, ÷òî ðåçêèé ñêà÷îê íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå çàïàçäûâàåò ïî îòíîøåíèþ ê âûçûâàþùåìó åãî ñêà÷êó íà âõîäå.


Ýòî ïðèâîäèò ê «æåñòêîìó», «òðàíçèñòîðíîìó» çâó÷àíèþ, èñ÷åçàåò ìÿãêîñòü, áàðõàòèñòîñòü çâóêà ïðè ñóáúåêòèâíîì âîñïðèÿòèè ìóçûêàëü­íîé ïðîãðàììû.

Ïðîáëåìà çàìåòíîñòè êîýôôèöèåíòà ãàðìîíèê â äèàïàçîíå 1... 0,0005% íå èìååò îäíîçíà÷íîãî òîëêîâàíèÿ. Ìîæíî ëèøü óòâåðæäàòü, ÷òî åñëè ïîëó÷åíû ìàëûå íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, è îíè äîñòèãíóòû íå çà ñ÷åò óõóäøåíèÿ äðóãèõ ïàðàìåòðîâ óñèëèòåëÿ, òî ýòî ãîâîðèò î ñîâåðøåíñòâå óñèëèòåëüíîãî òðàêòà.

Îäíàêî ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî èñïûòàíèå óñèëèòåëåé ñî ñâåðõìàëûìè íå­ëèíåéíûìè èñêàæåíèÿìè ïðåäúÿâëÿåò âåñüìà âûñîêèå òðåáîâàíèÿ ê íåëèíåé­íûì èñêàæåíèÿì èñòî÷íèêà èñïûòàòåëüíûõ ñèãíàëîâ. Ëó÷øèå îòå÷åñòâåííûå çâóêîâûå ãåíåðàòîðû òèïà ÃÇ-102 îáåñïå÷èâàþò Êã íå ìåíåå 0,05%, ò. å. èìåþò òîò æå ïîðÿäîê, ÷òî è íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, âíîñèìûå ñàìèì óñèëèòåëåì. Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü èçìåðèòåëåé íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé Ñ6-5 òàêæå ñî­ñòàâëÿåò îò 0,02 äî 0,03%. Ïîýòîìó òî÷íûå èçìåðåíèÿ ñâåðõìàëûõ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé âåñüìà çàòðóäíèòåëüíû.

Äëÿ èñïûòàíèé ñâåðõëèíåéíûõ óñèëèòåëåé ñëåäóåò ïîëüçîâàòüñÿ ïðåöèçè­îííûìè çâóêîâûìè ãåíåðàòîðàìè è àíàëèçàòîðàìè ñïåêòðà. Õîðîøèå ðåçóëüòàòû ïðè îöåíêå ñâåðõìàëûõ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé äàåò ìåòîä êîìïåíñàöèè [4].

Ïðè èñïûòàíèè îïèñàííûõ â êíèãå óñèëèòåëåé èñïîëüçîâàëñÿ ãåíåðàòîð ÃÇ-102, ïðåäâàðèòåëüíî èñïûòàííûé àíàëèçàòîðîì ñïåêòðà è îáåñïå÷èâàþùèé Êã <0,02%, è èçìåðèòåëü íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé Ñ6-5 ñ ðàçðåøàþùåé ñïî­ñîáíîñòüþ 0,02%. Åñëè èíîãäà óêàçûâàåòñÿ çíà÷åíèå Kã, ìåíüøåå èëè ðàâíîå ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè èçìåðåíèé, òî çíà÷èò Êò óñèëèòåëÿ è âõîäíîãî èñ­ïûòàòåëüíîãî ñèãíàëà íå îòëè÷àëèñü äðóã îò äðóãà.

Ïðè îòñóòñòâèè ñèãíàëà íà âõîäå óñèëèòåëÿ íà åãî âûõîäå äåéñòâóåò íå­êîòîðîå (îáû÷íî íåáîëüøîå) íàïðÿæåíèå. Ýòî íàïðÿæåíèå îáóñëîâëåíî â îî« íîâíîì åãî ñîáñòâåííûìè ïîìåõàìè, ñðåäè êîòîðûõ ðàçëè÷àþò ôîí, íàâîäêè, ìèêðîôîííûé ýôôåêò, òåïëîâûå øóìû ðåçèñòîðîâ è ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ â àêòèâíûìè ïîòåðÿìè, øóìû óñèëèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ.

Ôîí îáû÷íî ïîÿâëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå íåäîñòàòî÷íîé ôèëüòðàöèè ïóëüñè­ðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, ðàáîòàþùåãî îò ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà.


Ãàðìîíè÷åñêèå ñîñòàâëÿþùèå ôîíà êðàòíû ÷àñòîòå ïèòàþùåé ñåòè.

Íàâîäêè îáðàçóþòñÿ èç-çà ïàðàçèòíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ, ìàãíèòíûõ, ãàëüâà­íè÷åñêèõ èëè ýëåêòðîìàãíèòíûõ ñâÿçåé öåïåé óñèëèòåëÿ ñ èñòî÷íèêàìè ïîìåõ.

Ìèêðîôîííûé ýôôåêò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðåçóëüòàò ïðåîáðàçîâàíèÿ ìåõà­íè÷åñêèõ êîëåáàíèé ýëåìåíòîâ óñèëèòåëÿ â ýëåêòðè÷åñêèå, ïðîõîäÿùèå íà âûõîä óñèëèòåëÿ. Ñïåêòð ýòèõ êîëåáàíèé çàíèìàåò äèàïàçîí 0,1 — 10000 Ãö. Îí çà­ìåòíî ïðîÿâëÿåòñÿ ó èíòåãðàëüíûõ óñèëèòåëåé ñ áîëüøèì êîýôôèöèåíòîì óñè­ëåíèÿ, âûïîëíåííûõ íà îäíîé ïîäëîæêå. ×òîáû óñòðàíèòü åãî, èñïîëüçóþò ðà­öèîíàëüíóþ êîíñòðóêöèþ ýëåìåíòîâ óñèëèòåëÿ, áîëåå íàäåæíîå èõ êðåïëåíèå, äåìïôèðîâàíèå, ïðèìåíÿþò àìîðòèçèðóþùèå óñòðîéñòâà.

Òåïëîâûå øóìû îáóñëîâëåíû òåïëîâûì áåñïîðÿäî÷íûì (ñëó÷àéíûì) äâèæå­íèåì â îáúåìå ïðîâîäíèêà (èëè ïîëóïðîâîäíèêà) ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé çàðÿ­äîâ (íàïðèìåð, ýëåêòðîíîâ).  ðåçóëüòàòå íà êîíöàõ ïðîâîäíèêà, îáëàäàþùå­ãî íåêîòîðûì ñîïðîòèâëåíèåì, äåéñòâóåò ñëó÷àéíàÿ, ôëóêòóàöèîííàÿ ÝÄÑ, íà­çûâàåìàÿ ÝÄÑ øóìà Åø. Ïîñêîëüêó îíà ïåðèîäè÷åñêàÿ ôóíêöèÿ âðåìåíè, òî åå ñïåêòð ÿâëÿåòñÿ ñïëîøíûì è ïðàêòè÷åñêè ðàâíîìåðíûì â äèàïàçîíå ÷àñòîò îò íóëÿ äî ñîòåí ìåãàãåðö. Øóì ñ ïîäîáíûì ñïåêòðîì íàçûâàþò áåëûì.

Ôîí, íàâîäêè è ìèêðîôîííûé ýôôåêò â óñèëèòåëå ìîæíî, â ïðèíöèïå, óìåíü­øèòü äî ëþáûõ çàäàííûõ çíà÷åíèé. Òåïëîâûå æå øóìû è øóìû óñèëèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ïðèíöèïèàëüíî íåóñòðàíèìû. Îáû÷íî óäàåòñÿ ëèøü ìèíèìèçèðîâàòü äîëþ øóìîâ, ñîçäàâàåìûõ óñèëèòåëüíûìè ýëåìåíòàìè [5]. Ïðàêòè÷åñêèå ñïîñî­áû ïîäàâëåíèÿ ïîìåõ è ñíèæåíèÿ øóìîâ â óñèëèòåëÿõ 34 áóäóò îïèñàíû äàëåå.

Øóìîâûå ñâîéñòâà âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëåé îöåíèâàþò îòíîøåíèåì ñèãíàë-øóì. Ïîä ýòîé âåëè÷èíîé ïîíèìàþò îòíîøåíèå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ñèãíàëà ïðè íîìèíàëüíîé âûõîäíîé ìîùíîñòè óñèëèòåëÿ ÐÍîì ê ñóììàðíîìó íàïðÿæåíèþ øóìîâ íà âûõîäå. Îáû÷íî åãî âûðàæàþò â äåöèáåëàõ.  óñèëèòå­ëÿõ âûñøåãî êëàññà îòíîøåíèå ñèãíàë-øóì äîñòèãàåò 60... 110 äÁ.

Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí óñèëèòåëÿ — ýòî îòíîøåíèå ìàêñèìàëüíîãî è ìèíè­ìàëüíîãî âõîäíîãî ñèãíàëà óñèëèòåëÿ ïðè çàäàííîì óðîâíå Kã:



Dó = Uâõ max/Uâõ min.

Äëÿ âûñîêîêà÷åñòâåííîãî óñèëèòåëÿ ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå âõîäíîãî ñèãíàëà îãðàíè÷èâàåòñÿ íåëèíåéíîñòüþ àìïëèòóäíîé õàðàêòåðèñòèêè è ïðèíèìàåòñÿ ðàâ-âûì íîìèíàëüíîìó âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ Uâõ.íîì, îáåñïå÷èâàþùåìó íîìèíàëà íóþ âûõîäíóþ ìîùíîñòü óñèëèòåëÿ ïðè çàäàííîì êîýôôèöèåíòå ãàðìîíèê, ò. å.

Uâõ max= Uâõ.íîì.

Ìèíèìàëüíîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå UÂõ min äîëæíî âûáèðàòüñÿ òàêèì îáðà­çîì, ÷òîáû ñîáñòâåííûå ïîìåõè è øóìû óñèëèòåëÿ íå ìàñêèðîâàëè âûõîäíîé ñèãíàë.

 ïðåäåëüíîì ñëó÷àå îñíîâíûìè ïîìåõàìè â óñèëèòåëå ÿâëÿþòñÿ øóìû, ïðè ýòîì

Uâõ min = Kï UZ ø.âõ, ãäå Kn = UBxmin/UZø.âõ>1 — êîýôôèöèåíò ïîìåõîçàùèùåííîñòè.

Îòñþäà äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí óñèëèòåëÿ

Dó = Uâõ.íîì/(KïUZ ø.âõ).

Âèäíî, ÷òî îòíîøåíèå ñèãíàë-øóì, ðàâíîå UÂõ.íîì/UZø-Â1, îïðåäåëÿåò äîñòè­æèìûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí óñèëèòåëÿ. Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ÿâëÿåòñÿ âàæíûì òåõíè÷åñêèì ïîêàçàòåëåì óñèëèòåëÿ è îáû÷íî çàäàåòñÿ ÃÎÑÒ. Äëÿ ëó÷­øèõ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëåé Dy>110 äÁ. Èñòî÷íèêè çâóêîâûõ ñèãíà­ëîâ èìåþò ñîáñòâåííûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí, ðàâíûé îòíîøåíèþ ìàêñèìàëüíîãî Eè max è ìèíèìàëüíîãî Åë min ÝÄÑ èñòî÷íèêà ñèãíàëà; DÑ=ÅÈ màõ/Eè min è â ëîãàðèôìè÷åñêèõ åäèíèöàõ Dc [äÁ] = 201gDc.

Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí çâó÷àíèÿ ñèìôîíè÷åñêîãî îðêåñòðà ìîæåò ïðåâû­øàòü 80 äÁ, õóäîæåñòâåííîãî ÷òåíèÿ — 30 äÁ.

Äëÿ óñèëåíèÿ ñèãíàëà ñ äîïóñòèìûìè íåëèíåéíûìè èñêàæåíèÿìè è ïîìå­õîçàùèùåííîñòüþ íåîáõîäèìî, ÷òîáû Dy>Dc.

Äëÿ óâåëè÷åíèÿ äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà óñèëèòåëÿ íåîáõîäèìî óìåíüøàòü óðîâåíü ñîáñòâåííûõ ïîìåõ, èñïîëüçîâàòü óñèëèòåëüíûå ýëåìåíòû ñ áîëåå ëèíåéíîé õàðàêòåðèñòèêîé (ïðèìåíèòü âûñîêîâîëüòíûå ìîùíûå âûõîäíûå òðàí­çèñòîðû) è ïðèìåíÿòü ðó÷íóþ èëè àâòîìàòè÷åñêóþ ðåãóëèðîâêó óñèëåíèÿ.

 ïðèâåäåííûõ â êíèãå ïîêàçàòåëÿõ äëÿ äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà êîýôôè­öèåíò ïîìåõîçàùèùåííîñòè Kï ïðèíÿò ðàâíûì åäèíèöå. Ïîýòîìó â òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèêàõ îïèñàííûõ ôóíêöèîíàëüíûõ óçëîâ ïðèâîäÿòñÿ òîëüêî çíà÷å­íèÿ îòíîøåíèÿ ñèãíàë-øóì.


Ñîäåðæàíèå ðàçäåëà