Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 октября 2018 года; проверки требуют 10 правок.
Коэффицие́нт нелине́йных искаже́ний (КНИ или KН) — величина для количественной оценки нелинейных искажений.
Определение[править | править код]
Коэффициент нелинейных искажений равен отношению среднеквадратичной суммы спектральных компонентов выходного сигнала, отсутствующих в спектре входного сигнала, к среднеквадратичной сумме всех спектральных компонент входного сигнала
- [1]
КНИ — безразмерная величина и выражается обычно в процентах.
Кроме КНИ, уровень нелинейных искажений часто выражают и через коэффициент гармонических искажений (КГИ или KГ) — величину, выражающую степень нелинейных искажений устройства (усилителя и др.) и равную отношению среднеквадратичного напряжения суммы высших гармоник сигнала, кроме первой, к напряжению первой гармоники при воздействии на вход устройства синусоидального сигнала.
КГИ, так же, как и КНИ, выражается в процентах и связан с ним соотношением
Для малых значений КГИ и КНИ совпадают в первом приближении.
В западной литературе обычно пользуются КГИ, тогда как в отечественной литературе традиционно предпочитают КНИ.
КНИ и КГИ — это лишь количественные меры искажений, но не качественные. Например, значение КНИ (КГИ), равное 3% ничего не говорит о характере искажений, т.е. о том, как в спектре сигнала распределены гармоники, и каков, например, вклад НЧ или ВЧ составляющих. Так, в спектрах ламповых УМЗЧ обычно преобладают низшие гармоники, что часто воспринимается на слух как «тёплый ламповый звук», а в транзисторных УМЗЧ искажения более равномерно распределены по спектру, и он более плоский, что часто воспринимается как «типичный транзисторный звук» (хотя спор этот во многом зависит от личных ощущений и привычек человека).
Согласно действующему “ГОСТ 16465-70. Государственный стандарт. Сигналы радиотехнические измерительные. Термины и определения.” наименование “Коэффициент нелинейных искажений” недопустимо к применению (недопустимый к применению термин-синоним). Правильно использовать только термин “Коэффициент гармоник”.
Примеры расчёта КГИ[править | править код]
Для многих стандартных сигналов КГИ может быть подсчитан аналитически[2]. Входной сигнал предполагается гармоническим. Так, для симметричного прямоугольного сигнала (меандра):
Идеальный пилообразный сигнал имеет КГИ
а симметричный треугольный
Несимметричный прямоугольный импульсный сигнал с соотношением длительности импульса к периоду, равному μ[3] обладает КГИ
- ,
который достигает минимума (≈0,483) при μ=0,5, т. е. тогда, когда сигнал становится симметричным меандром[2]. Кстати, фильтрованием можно добиться значительного снижения КГИ этих сигналов, и таким образом получать сигналы, близкие по форме к синусоидальным. Например, симметричный прямоугольный сигнал (меандр) с изначальным КГИ в 48,3 %, после прохождения через фильтр Баттерворта второго порядка (с частотой среза, равной частоте основной гармоники) имеет КГИ уже в 5,3 %, а если фильтр четвёртого порядка — то КГИ=0,6 %[2]. Чем более сложный сигнал на входе фильтра и чем более сложный сам фильтр (а точнее, его передаточная функция), тем более громоздкими и трудоёмкими будут вычисления КГИ. Так, стандартный пилообразный сигнал, прошедший через фильтр Баттерворта первого порядка, имеет КГИ уже не 80,3 % а 37,0 %, который в точности даётся следующим выражением:
А КГИ того же сигнала, прошедшего через такой же фильтр, но второго порядка, уже будет даваться достаточно громоздкой формулой[2]:
Если же рассматривать вышеупомянутый несимметричный прямоугольный импульсный сигнал, прошедший через фильтр Баттерворта p-го порядка, то тогда:
- где 0<μ<1 и
подробности вычислений — см. Ярослав Благушин и Эрик Моро[2].
Измерения[править | править код]
- В низкочастотном (НЧ) диапазоне для измерения КНИ применяются измерители нелинейных искажений (измерители коэффициента гармоник).
- На более высоких частотах (СЧ, ВЧ) используют косвенные измерения с помощью анализаторов спектра или селективных вольтметров.
Типовые значения КНИ и КГИ[править | править код]
Ниже приведены некоторые типовые значения для КНИ, и в скобках, для КГИ.
- 0 % (0%) — форма сигнала представляет собой идеальную синусоиду.
- 3 % (3 %) — форма сигнала отлична от синусоидальной, но искажения незаметны на глаз.
- 5 % (5 %) — отклонение формы сигнала от синусоидальной заметной на глаз по осциллограмме.
- 10 % (10 %) — стандартный уровень искажений, при котором считают реальную мощность (RMS) УМЗЧ, заметен на слух.
- 12 % (12 %) — идеально симметричный треугольный сигнал.
- 21 % (22 %) — «типичный» сигнал трапецеидальной или ступенчатой формы.[4]
- 43 % (48 %) — идеально симметричный прямоугольный сигнал (меандр).
- 63 % (80 %) — идеальный пилообразный сигнал.
См. также[править | править код]
- Искажения сигнала
- Измеритель нелинейных искажений
Литература[править | править код]
- Справочник по радиоэлектронным устройствам. В 2 т. / Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978.
- Горохов П. К. Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины. — М: Рус. яз., 1993.
Примечания[править | править код]
- ↑ ?
- ↑ 1 2 3 4 5 Iaroslav Blagouchine and Eric Moreau. Analytic Method for the Computation of the Total Harmonic Distortion by the Cauchy Method of Residues. IEEE Transactions on Communications, vol. 59, no. 9, pp. 2478—2491, September 2011. Дата обращения: 7 марта 2015. Архивировано 18 октября 2014 года.
- ↑ Т. е. μ — это обратная скважность, или то, что в англоязычной литературе называется duty cycle (но не в процентах, а в абсолютной величине); другими словами, μ — это то, что во франкоязычной литературе называется rapport cyclique.
- ↑ КНИ/КГИ сигнала трапецеидальной формы может варьироваться, в зависимости от высоты отсечки, от КНИ/КГИ прямоугольного меандра до КНИ/КГИ симметричного треугольного сигнала, т.е. КГИ такого сигнала лежит в интервале 12—48%.
Дополнительные ссылки[править | править код]
- ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛА ЗВУКОПЕРЕДАЧИ
- Коэффициент нелинейных искажений (КНИ / THD / THDI)
Определяем
коэффициент нелинейных искажений
каскада. Для этого необходимо построить
сквозную динамическую характеристику
каскада – график зависимости тока
коллектора Iк
от ЭДС Ег
эквивалентного генератора входного
сигнала. Для этого задаемся внутренним
сопротивлением эквивалентного генератора
входного сигнала RэRвх=2
Ом, пользуясь входными и выходными
характеристиками транзистора определяем
для нескольких точек значения Iк,
Iб,
Uбэ;
определяем ЭДС эквивалентного генератора,
соответствующую выбранным точкам по
формуле:
|
|
Все
данные сведены в таблицу 1. По полученным
данным строим в прямоугольной системе
координат график зависимости Iк
= f(Ег)
(рисунок 7).
Таблица
5 – Зависимости токов и напряжений
транзистора КТ3102А
|
Iк, |
Iб, |
Uбэ, |
Ег, |
|
2,5 |
0,025 |
0,5 |
0,55 |
|
10 |
0,1 |
0,58 |
0,78 |
|
20 |
0,2 |
0,62 |
1,02 |
|
30 |
0,3 |
0,66 |
1,26 |
|
40 |
0,4 |
0,68 |
1,48 |
|
50 |
0,5 |
0,7 |
1,7 |
Рисунок 7 – Сквозная
динамическая характеристика
По
сквозной динамической характеристике
находим максимальное, среднее и
минимальное значение токов коллектора.
Максимальному току коллектора Iкмакс
= 47 мА
соответствует значение Eгмакс
1,62 В.
Минимальное значение тока коллектора
примем равным Iкмин
= 2,5 мА
(минимальное значение тока на
характеристике). Оно соответствует
значению Егмин
= 0,55 В.
Среднее значение тока коллектора I1
определим для значения Ег, равного:
|
|
( |
По
графику определяем значение I1
23 мА.
Теперь необходимо рассчитать амплитуды
гармоник тока коллектора. Ввиду того,
что четные гармоники уничтожаются,
рассчитаем только первую и третью
гармоники:
|
|
( |
Находим
коэффициент гармоник усилителя по
формуле:
|
|
( |
5 Расчёт коэффициента полезного действия генератора
Коэффициент
полезного действия рассчитаем из
соображения, что КПД – есть отношение
мощности, выделяемой в нагрузку к полной
мощности, потребляемой устройством.
Зная значения токов потребления
операционных усилителей и напряжения
их источников питания, а также рассчитанные
ранее параметры источников питания
усилителя тока, выведем формулу КПД:
|
|
( |
Низкий
КПД объясняется рассеиванием энергии
в виде тепла на обоих эмиттерных
повторителях, а также присутствием
стабилизирующих цепей и цепей.
Заключение
Рассчитанный
генератор синусоидальных колебаний
имеет коэффициент гармоник, равный
1,43%, что не превышает требуемого 2%.
Максимальная рассеиваемая на нагрузке
мощность соответствует заданной в
техническом задании Pн=3
Вт.
Генератор можно проверить частотомером
или осциллографом. Для повышения КПД и
уменьшения коэффициента нелинейных
искажений предлагается перевод
двухтактного эмиттерного повторителя
из класса АВ в класс В.
Соседние файлы в папке Г-р син-ых колебаний
- #
- #
- #
- #
- #
12.02.2014134.66 Кб76СХЕМА принципиальная -5.DOC
- #
- #
Основные параметры усилителей низкой частоты и акустики. Что нужно знать, чтобы не попасться на удочку маркетологов
Время на прочтение
13 мин
Количество просмотров 90K
Благодаря торговым сетям и интернет магазинам разнообразие предлагаемой к продаже аудиоаппаратуры зашкаливает за все разумные пределы. Каким образом выбрать аппарат, удовлетворяющий вашим потребностям к качеству, существенно не переплатив?
Если вы не аудиофил и подбор аппаратуры не является для вас смыслом жизни, то самый простой путь — уверенно ориентироваться в технических характеристиках звукоусилительной аппаратуры и научиться извлекать полезную информацию между строк паспортов и инструкций, критически относясь к щедрым обещаниям. Если вы не ощущаете разницы между dB и dBm, номинальную мощность не отличаете от PMPO и желаете наконец узнать, что такое THD, также сможете найти интересное под катом.
Я надеюсь что материалы данной статьи будут полезны для понимания следующей, которая имеет намного более сложную тему — «Перекрёстные искажения и обратная связь, как один из их источников».
Коэффициент усиления. Зачем нам логарифмы и что такое децибелы?
Одним из основных параметров усилителя является коэффициент усиления — отношение выходного параметра усилителя к входному. В зависимости от функционального назначения усилителя различают коэффициенты усиления по напряжению, току или мощности:
Коэффициент усиления по напряжению
Коэффициент усиления по току
Коэффициент усиления по мощности
Коэффициент усиления УНЧ может быть очень большим, ещё большими значениями выражаются усиление операционных усилителей и радиотрактов различной аппаратуры. Цифрами с большим количеством нулей не слишком удобно оперировать, ещё сложнее отображать на графике различного рода зависимости имеющие величины, отличающиеся между собой в тысячу и более раз. Удобный выход из положения — представление величин в логарифмическом масштабе. В акустике это вдвойне удобно, поскольку ухо имеет чувствительность близкую к логарифмической.
Поэтому коэффициент усиления часто выражают в логарифмических единицах — децибелах (русское обозначение: дБ; международное: dB)
Изначально дБ использовался для оценки отношения мощностей, поэтому величина, выраженная в дБ, предполагает логарифм отношения двух мощностей, а коэффициент усиления по мощности вычисляется по формуле:
Немного другим образом обстоит дело с «неэнергетическими» величинами. Для примера возьмём ток и выразим через него мощность, воспользовавшись законом Ома:
тогда величина выраженная в децибелах через ток будет равна следующему выражению:
Аналогично и для напряжения. В результате получаем следующие формулы для вычисления коэффициентов усиления:
Коэффициент усиления по току в дБ:
Коэффициент усиления по напряжению в дБ:
Громкость звука. Чем отличаются dB от dBm?
В акустике «уровень интенсивности»
или просто громкость
звука L тоже измеряют в децибелах, при этом данный параметр является не абсолютным, а относительным! Всё потому, что сравнение ведётся с минимальным порогом слышимости человеческим ухом звука гармонического колебания — амплитудой звукового давления 20 мкПа. Поскольку интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления можно написать:
где не ток, а интенсивность звукового давления звука с частотой 1 кГц, который приближенно соответствует порогу слышимости звука человеком.
Таким образом, когда говорят, что громкость звука равна 20 дБ, это означает, что интенсивность звуковой волны в 100 раз превышает порог слышимости звука человеком.
Кроме этого, в радиотехнике чрезвычайно распространена абсолютная величина измерения мощности dBm (русское дБм), которая измеряется относительно мощности в 1 мВт. Мощность определяется на номинальной нагрузке (для профессиональной техники — обычно 10 кОм для частот менее 10 МГц, для радиочастотной техники — 50 Ом или 75 Ом). Например, «выходная мощность усилительного каскада составляет 13 дБм» (то есть мощность, выделяющаяся на номинальной для этого усилительного каскада нагрузке, составляет примерно 20 мВт).
Разделяй и властвуй — раскладываем сигнал в спектр.
Пора переходить к более сложной теме — оценке искажений сигнала. Для начала придётся сделать небольшое вступление и поговорить о спектрах. Дело в том, что в звукотехнике
и не только
принято оперировать сигналами синусоидальной формы. Они часто встречаются в окружающем мире, поскольку огромное количество звуков создают колебания тех или иных предметов. Кроме того, строение слуховой системы человека отлично приспособлено для восприятия синусоидальных колебаний.
Любое синусоидальное колебание можно описать формулой:
где длина вектора, амплитуда колебаний, — начальный угол (фаза ) вектора в нулевой момент времени, — угловая скорость, которая равна:
Важно, что с помощью суммы синусоидальных сигналов с разной амплитудой, частотой и фазой, можно описать периодически повторяющиеся сигналы любой формы. Сигналы, частоты которых отличаются от основной в целое число раз, называются гармониками исходной частоты. Для сигнала с базовой частотой f, сигналы с частотами
будут являться чётными гармониками, а сигналы
нечётными гармониками
Давайте для наглядности изобразим график пилообразного сигнала.
Для точного представления его через гармоники потребуется бесконечное число членов. На практике для анализа сигналов используют ограниченное число гармоник с наибольшей амплитудой. Наглядно посмотреть процесс построения пилообразного сигнала из гармоник можно на рисунке ниже.
А вот как формируется меандр, с точностью до пятидесятой гармоники…
Подробнее о гармониках можно почитать в замечательной статье пользователя dlinyj, а нам пора переходить наконец к искажениям.
Наиболее простым методом оценки искажений сигналов является подача на вход усилителя одного или суммы нескольких гармонических сигналов и анализ наблюдающихся гармонических сигналов на выходе.
Если на выходе усилителя присутствуют сигналы тех же гармоник, что и на входе, искажения считаются линейными, потому-что они сводятся к изменению амплитуды и фазы входного сигнала.
Нелинейные искажения добавляют в сигнал новые гармоники, что приводит к искажению формы входных сигналов.
Линейные искажения и полоса пропускания.
Коэффициент усиления К идеального усилителя не зависит от частоты, но в реальной жизни это далеко не так. Зависимость амплитуды от частоты называют амплитудно- частотной характеристикой — АЧХ и часто изображают в виде графика, где по вертикали откладывают коэффициент усиления по напряжению, а по горизонтали частоту. Изобразим на графике АЧХ типичного усилителя.
Снимают АЧХ, последовательно подавая на вход усилителя сигналы разных частот определённого уровня и измеряя уровень сигнала на выходе.
Диапазон частот ΔF, в пределах которого мощность усилителя уменьшается не более, чем в два раза от максимального значения, называют полосой пропускания усилителя.
Однако, на графике обычно откладывают коэффициент усиления по напряжению,
а не по мощности
. Если обозначить максимальный коэффициент усиления по напряжению, как , то в пределах полосы пропускания коэффициент не должен опускаться ниже чем:
Значения частоты и уровня сигналов, с которыми работает УНЧ, могут изменяться очень существенно, поэтому АЧХ обычно строят в логарифмических координатах, иногда его называют при этом ЛАЧХ.
Коэффициент усиления усилителя выражают в децибелах, а по оси абсцисс откладывают частоты через декаду (интервал частот отличающихся между собой в десять раз). Не правда ли так график выглядит не только симпатичнее, но и информативнее?
Усилитель не только неравномерно усиливает сигналы разных частот, но ещё и сдвигает фазу сигнала на разные значения, в зависимости от его частоты. Эту зависимость отражает фазочастотная характеристика усилителя.
При усилении колебаний только одной частоты, это вроде бы не страшно, но вот для более сложных сигналов приводит к существенным искажениям формы, хотя и не порождает новых гармоник. На картинке снизу показано как искажается двухчастотный сигнал.
Нелинейные искажения. КНИ, КГИ, THD.
Нелинейные искажения добавляют в сигнал ранее не существовавшие гармоники и, в результате, изменяют исходную форму сигнала. Пожалуй самым наглядным примером таких искажений может служить ограничение синусоидального сигнала по амплитуде, изображённое ниже.
На левом графике показаны искажения, вызванные наличием дополнительной чётной гармоники сигнала — ограничение амплитуды одной из полуволн сигнала. Исходный синусоидальный сигнал имеет номер 1, колебание второй гармоники 2, а полученный искажённый сигнал 3. На правом рисунке показан результат действия третьей гармоники — сигнал «обрезан» c двух сторон.
Во времена СССР нелинейные искажения усилителя было принято выражать с помощью коэффициента гармонических искажений КГИ. Определялся он следующим образом — на вход усилителя подавался сигнал определённой частоты, обычно 1000 Гц. Затем производилось вычисление уровня всех гармоник сигнала на выходе. За КГИ брали отношение среднеквадратичного напряжения суммы высших гармоник сигнала, кроме первой, к напряжению первой гармоники — той самой, частота которой равна частоте входного синусоидального сигнала.
Аналогичный зарубежный параметр именуется как — total harmonic distortion for fundamental frequency.
Коэффициент гармонических искажений (КГИ или )
Такая методика будет работать только в том случае, если входной сигнал будет идеальным и содержать только основную гармонику. Это условие удаётся выполнить не всегда, поэтому в современной международной практике гораздо большее распространение получил другой параметр оценки степени нелинейных искажений — КНИ.
Зарубежный аналог — total harmonic distortion for root mean square.
Коэффициент нелинейных искажений (КНИ или )
КНИ — величина равная отношению среднеквадратичной суммы спектральных компонент выходного сигнала, отсутствующих в спектре входного сигнала, к среднеквадратичной сумме всех спектральных компонент входного сигнала.
Как КНИ, так и КГИ относительные величины, которые измеряются в процентах.
Величины этих параметров связаны соотношением:
Для сигналов простой формы величина искажений может быть вычислена аналитически. Ниже приведены значения КНИ для наиболее распространённых в аудиотехнике сигналов (значение КГИ указано в скобках).
0 % (0%) — форма сигнала представляет собой идеальную синусоиду.
3 % (3 %) — форма сигнала отлична от синусоидальной, но искажения незаметны на глаз.
5 % (5 %) — отклонение формы сигнала от синусоидальной заметной на глаз по осциллограмме.
10 % (10 %) — стандартный уровень искажений, при котором считают реальную мощность (RMS) УМЗЧ, заметен на слух.
12 % (12 %) — идеально симметричный треугольный сигнал.
21 % (22 %) — «типичный» сигнал трапецеидальной или ступенчатой формы.[3]
43 % (48 %) — идеально симметричный прямоугольный сигнал (меандр).
63 % (80 %) — идеальный пилообразный сигнал.
Ещё лет двадцать назад для измерения гармонических искажений низкочастотного тракта использовались сложные дорогостоящие приборы. Один из них СК6-13 изображён на рисунке ниже.
Сегодня с этой задачей гораздо лучше справляется внешняя компьютерная аудиокарта с комплектом специализированного ПО, общей стоимостью не превышающие 500USD.
Спектр сигнала на входе звуковой карты при тестировании усилителя низкой частоты.
Амплитудная характеристика. Совсем коротко о шумах и помехах.
Зависимость выходного напряжения усилителя от его входного, при фиксированной частоте сигнала (обычно 1000Гц), называется амплитудной характеристикой.
Амплитудная характеристика идеального усилителя представляет из себя прямую, проходящую через начало координат, поскольку коэффициент его усиления является постоянной величиной при любых входных напряжениях.
На амплитудной характеристике реального усилителя имеется, как минимум, три разных участка. В нижней части она не доходит до нуля, так как усилитель имеет собственные шумы, которые становятся на малых уровнях громкости соизмеримы с амплитудой полезного сигнала.
В средней части (АВ) амплитудная характеристика близка к линейной. Это рабочий участок, в его пределах искажения формы сигнала будет минимальным.
В верхней части графика амплитудная характеристика также имеет изгиб, который обусловлен ограничением по выходной мощности усилителя.
Если амплитуда входного сигнала такова, что работа усилителя идет на изогнутых участках, то в выходном сигнале появляются нелинейные искажения. Чем больше нелинейность, тем сильнее искажается синусоидальное напряжение сигнала, т.е. на выходе усилителя появляются новые колебания (высшие гармоники).
Шумы в усилителях бывают разных видов и вызываются разными причинами.
Белый шум
Белый шум — это сигнал с равномерной спектральной плотностью на всех частотах. В пределах рабочего диапазона частот усилителей низкой частоты примером такого шума можно считать тепловой, вызванный хаотичным движением электронов. Спектр этого шума равномерен в очень широком диапазоне частот.
Розовый шум
Розовый шум известен также как мерцательный (фликкер-шум). Спектральная плотность мощности розового шума пропорциональна отношению 1/f (плотность обратно пропорциональна частоте), то есть он является равномерно убывающим в логарифмической шкале частот. Розовый шум генерируется как пассивными так и активными электронными компонентами, о природе его происхождения до сих пор спорят учёные.
Фон от внешних источников
Одна из основных причин шума — фон наводимый от посторонних источников, например от сети переменного тока 50 Гц. Он имеет основную гармонику в 50 Гц и кратные ей.
Самовозбуждение
Самовозбуждение отдельных каскадов усилителя способно генерировать шумы, как правило определённой частоты.
Стандарты выходной мощности УНЧ и акустики
Номинальная мощность
Западный аналог RMS (Root Mean Squared – среднеквадратичное значение ) В СССР определялась ГОСТом 23262-88 как усредненное значение подводимой электрической мощности синусоидального сигнала с частотой 1000 Гц, которое вызывает нелинейные искажения сигнала, не превышающие заданное значение КНИ (THD). Указывается как у АС, так и у усилителей. Обычно указанная мощность подгонялась под требования ГОСТ к классу сложности исполнения, при наилучшем сочетании измеряемых характеристик. Для разных классов устройств КНИ может варьироваться очень существенно, от 1 до 10 процентов. Может оказаться так, что система заявлена в 20 Ватт на канал, но измерения проведены при 10% КНИ. В итоге слушать акустику на данной мощности невозможно. Акустические системы способны воспроизводить сигнал на RMS-мощности длительное время.
Паспортная шумовая мощность
Иногда ещё называют синусоидальной. Ближайший западный аналог DIN — электрическая мощность, ограниченная исключительно тепловыми и механическими повреждениями (например: сползание витков звуковой катушки от перегрева, выгорание проводников в местах перегиба или спайки, обрыв гибких проводов и т.п.) при подведении розового шума через корректирующую цепь в течение 100 часов. Обычно DIN в 2-3 раза выше RMS.
Максимальная кратковременная мощность
Западный аналог PMPO (Peak Music Power Output – пиковая выходная музыкальная мощность). — электрическая мощность, которую громкоговорители АС выдерживают без повреждений (проверяется по отсутствию дребезжания) в течение короткого промежутка времени. В качестве испытательного сигнала используется розовый шум. Сигнал подается на АС в течение 2 сек. Испытания проводятся 60 раз с интервалом в 1 минуту. Данный вид мощности дает возможность судить о кратковременных перегрузках, которые может выдержать громкоговоритель АС в ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации. Обычно в 10-20 раз выше DIN. Какая польза от того, узнает ли человек о том, что его система
возможно
перенесет коротенький, меньше секунды, синус низкой частоты с большой мощностью? Тем не менее, производители очень любят приводить именно этот параметр на упаковках и наклейках своей продукции… Огромные цифры данного параметра зачастую основаны исключительно на бурной фантазии маркетингового отдела производителей, и тут китайцы несомненно впереди планеты всей.
Максимальная долговременная мощность
Это электрическая мощность, которую выдерживают громкоговорители АС без повреждений в течение 1 мин. Испытания повторяют 10 раз с интервалом 2 минуты. Испытательный сигнал тот же.
Максимальная долговременная мощность определяется нарушением тепловой прочности громкоговорителей АС (сползанием витков звуковой катушки и др.).
Практика — лучший критерий истины. Разборки с аудиоцентром
Попробуем применить наши знания на практике. Заглянем в один очень известный интернет магазин и поищем там изделие ещё более известной фирмы из Страны Восходящего Солнца.
Ага — вот музыкальный центр футуристического дизайна продаётся всего за 10 000 руб. по очередной акции:
Из описания узнаём, что аппарат оснащён не только мощными колонками, но и сабвуфером.
“Он обеспечивает превосходную чистоту звучания при выборе любого уровня громкости. Кроме того, такая конфигурация помогает сделать звук насыщенным и объёмным.”
Захватывающе, пожалуй стоит посмотреть на параметры. “ Центр содержит две фронтальные колонки, каждая мощностью по 235 Ватт, и активный сабвуфер с мощностью 230 Ватт.” При этом размеры первых всего 31*23*21 см.
Да это же Соловей разбойник какой то, причём и по силе голоса и по размерам. В далёком 96 году на этом я бы свои исследования и остановил, а в дальнейшем, глядя на свои S90 и слушая самодельный Агеевский усилитель, бурно бы обсуждал с друзьями, насколько отстала от японской наша советская промышленность — лет на 50 или всё таки навсегда. Но сегодня с доступностью японской техники дело обстоит гораздо лучше и рухнули многие мифы с ней связанные, поэтому перед покупкой постараемся найти более объективные данные о качестве звука. На сайте про это ни слова. Кто бы сомневался! Зато есть инструкция по эксплуатации в формате pdf.
Cкачиваем и продолжаем поиски. Среди чрезвычайно ценной информации о том, что “лицензия на технологию звуковой кодировки была получена от Thompson” и каким концом вставлять батарейки с трудом, но удаётся таки найти нечто напоминающее технические параметры. Весьма скудная информация запрятана в недрах документа, ближе к концу.
Привожу её дословно, в виде скриншота, поскольку, начиная с этого момента, у меня стали возникать серьёзные вопросы, как к приведённым цифрам
не смотря на то, что они подтверждены сертификатом соответствия
, так и к их интерпретации.
Дело в том, что чуть ниже было написано, что потребляемая от сети переменного тока мощность первой системы составляет 90 ватт, а второй вообще 75. Хм.
Изобретён вечный двигатель третьего рода? А может в корпусе музыкального центра прячутся аккумуляторы? Да не похоже — заявленный вес аппарата без акустики всего три кило. Тогда, как же потребляя 90 ватт от сети, можно получить на выходе 700 загадочных ватт (для справок) или хотя бы жалких, но вполне осязаемых 120 номинальных. Ведь при этом усилитель должен обладать КПД порядка 150 процентов, даже с отключенным сабвуфером! Но на практике этот параметр редко превышает планку в 75.
Попробуем применить полученную из статьи информацию на практике
Заявленная мощность для справки 235+235+230=700 — это явно PMPO. С номинальной ясности много меньше. Судя по определению это номинальная мощность, но не может она быть 60+60 только для двух основных каналов, без учёта сабвуфера, при номинальной мощности потребления в 90 ватт. Это всё больше напоминает уже не маркетинговую уловку, а откровенную ложь. Судя по габаритам и негласному правилу, соотношения RMS и PMPO, реальная номинальная мощность этого центра должна составлять 12-15 ватт на канал, а общая не превышать 45. Возникает закономерный вопрос — как можно доверять паспортным данным тайваньских и китайских производителей, когда даже известная японская фирма такое себе позволяет?
Покупать такой аппарат или нет — решение зависит от вас. Если для того, чтобы ставить по утрам на уши соседей по даче — да. В противном случае, без предварительного прослушивания нескольких музыкальных композиций в разных жанрах, я бы не рекомендовал.
Чайник дёгтя в банке мёда.
Казалось бы, мы имеем почти исчерпывающий список параметров, необходимых для оценки мощности и качества звука. Но, при более пристальном внимании, это оказывается далеко не так, по целому ряду причин:
- Многие параметры больше подходят не столько для объективного отражения качества сигнала, сколько для удобства измерения. Большинство проводятся на частоте 1000 Гц, которая очень удобна для получения наилучших численных результатов. Она располагается далеко от частоты фона электрической сети в 50 Гц и в самом линейном участке частотного диапазона усилителя.
- Производители зачастую грешат откровенной подгонкой характеристик усилителя под тесты. Например, даже во времена Советского Союза, УНЧ часто разрабатывались таким образом, чтобы обеспечить наилучший показатель КГИ, при максимальной выходной паспортной мощности. В то же время, на половинном уровне мощности в двухтактных усилителях часто проявлялось искажение типа ступенька, из-за чего коэффициент гармонических искажений при среднем положении ручки громкости мог зашкаливать за 10%!
- В паспортах и инструкциях по эксплуатации часто приводятся нестандартные фейковые, абсолютно бесполезные характеристики типа PMPO. В то же время, не всегда можно найти даже такие базовые параметры как частотный диапазон или номинальную мощность. Про АЧХ и ФЧХ и говорить нечего!
- Измерение параметров нередко производится по, сознательно искажённым, методикам.
Не удивительно, что многие покупатели впадают в таких условиях в субъективизм и ориентируются при покупке, в лучшем случае, исключительно на результаты короткого прослушивания, в худшем на цену.
Пора закругляться, статья и так получилась чрезмерно длинной!
Разговор об оценке качества и причинах искажений усилителей низкой частоты мы продолжим в следующей статье. Вооружившись минимальным багажом знаний можно переходить к таким интересным темам как интермодуляционные искажения и их связь с глубиной обратной связи!
В заключение хочется выразить искреннюю благодарность Роману Парпалак parpalak за его проект онлайн-редактора с поддержкой латеха и маркдауна. Без этого инструмента и так непростой труд по внедрению математических формул в текст стал бы во истину адским.
РадиоКот >Статьи >
Visual Analyser. Практическое измерение параметров. Часть 2
Добрый день, уважаемые радиолюбители.
В предыдущей части данной статьи мы с вами начали рассматривать измерение параметров различных устройств на примере лампового усилителя. Сегодня мы продолжим данную тематику и поговорим об измерении нелинейных (гармонических) искажений. Итак, пожалуй, начнём.
Коэффициент нелинейных (гармонических) искажений
Согласно [1,2] под коэффициентами нелинейных и гармонических искажений подразумевают следующие характеристики:
Коэффициент гармонических искажений (коэффициент гармоник, КГИ, THD-F) – это отношение среднеквадратического значения всех гармоник напряжения (или тока) искаженного сигнала, кроме первой, к среднеквадратическому значению напряжения (или тока) первой гармоники. Коэффициент гармоник показывает степень нелинейных искажений гармонических сигналов и вычисляется по формуле:
Коэффициент нелинейных искажений (КНИ, THD-R) – это отношение среднеквадратического значения всех гармоник напряжения (или тока) искаженного сигнала, кроме первой, к среднеквадратической сумме всех гармоник напряжения (или тока). Коэффициент гармоник показывает степень нелинейных искажений гармонических сигналов и вычисляется по формуле:
В отечественной литературе и измерительных приборах обычно используется коэффициент гармонических искажений. Выбор между КНИ и КГИ в измерительном комплексе на базе ПК осуществляется в окне THD (пункт 21), но методика измерения остаётся при этом прежней, в независимости от измеряемого коэффициента.
Анализ гармонических (нелинейных) искажений необходим для оценки степени нелинейности исследуемого устройства т.е. оценки степени отличия формы выходного сигнала от входного.
Так, например, чем ниже уровень гармонических (нелинейных) искажений усилителя воспроизведения, тем достовернее данный усилитель воспроизводит поданный на его вход звук, не внося дополнительных спектральных компонент, т.е. не изменяя тембр звучания. В данной статье мы не будем рассматривать пороги чувствительности человеческого уха к гармоническим (нелинейным) искажениям различного типа т.к. у нас не стоит подобной цели. Подробно об этом можно прочесть в соответствующей литературе [6,7,8,9,10].
ГОСТ 23849-87 [3] выделяет следующие разновидности гармонических искажений:
1. Общие гармонические искажения;
2. Общие гармонические искажения как функция частоты;
3. Общие гармонические искажения как функция амплитуды.
Под общими гармоническими искажениями понимают гармонические искажения с учётом всех значимых гармоник. Правильно спроектированный усилитель большую часть времени работает при выходном напряжении около 10 дБ ниже номинального выходного напряжения, ограниченного искажениями, благодаря распределению во времени амплитуды музыкальных и речевых сигналов [3].
Таким образом, уровень общих гармонических искажений целесообразно измерять при выходном напряжении на 10 дБ (в 3.16 раза) ниже номинального выходного напряжения, ограниченного искажениями.
В предыдущей части данной статьи мы определили, что номинальное выходное напряжение, ограниченное искажениями равно 7.57 Вольта (что соответствует выходной мощности, ограниченной искажениями равной 14.3 Вт на нагрузке 4 Ом), соответственно уровень общих гармонических искажений необходимо измерять при выходном напряжении равном 2.4 Вольта (7.57 Вольта /3.16 раза ≈ 2.4 Вольта). При этом частота испытательного сигнала должна быть равна 1 кГц [3,4].
Методика измерения выходного напряжения была подробно описана в предыдущей части данной статьи, поэтому не будем приводить её повторно (см. измерение АЧХ и выходной мощности из предыдущей части статьи).
Таким образом, для измерения общих гармонических искажений необходимо во встроенном генераторе сигналов (пункт 22) выставить частоту синусоидального сигнала равного 1 кГц и повышая плавно уровень входного напряжения добиться действующего значения напряжения на выходе равного 2.4 Вольта и зафиксировать уровень гармонических искажений (на спектре сигнала в нижней части окна).
По результатам измерения общие гармонические искажения исследуемого усилителя равны 0.04%.
Согласно [3] под общими гармоническими искажениями как функция частоты понимают общие гармонические искажения, измеренные на частотах измерительного сигнала, указанных в технических условиях на исследуемый усилитель.
Измерения общих гармонических искажений необходимо проводить не менее чем на 3-х частотах. Наивысшая частота сигнала, на которой проводятся измерения, определяется верхней граничной частотой эффективного диапазона частот и порядком наивысшей значимой гармоники. В качестве выходного напряжения принимается напряжение, определённое ранее при измерении общих гармонических искажений. Результаты измерения целесообразно представить в виде графика.
Для нашего усилителя примем количество значащих гармоник равное 5. В предыдущей части данной статьи мы определили, что эффективный диапазон частот усилителя по уровню -3 дБ, ограниченный усилением, простирается до 26 кГц (см. измерение АЧХ). Таким образом, наивысшая частота сигнала, на которой могут производиться измерения не может превышать 5.2 кГц (26 кГц разделить на 5 значащих гармоник = 5.2 кГц). В противном случае, не все значимые гармоники попадут в расчет гармонических искажений.
Таким образом, подавая на вход синусоидальный сигнал различных частот и поддерживая выходное напряжение на одном уровне необходимо зафиксировать общие гармонические искажения на каждой частоте.
Результаты измерения зависимости общих гармонических искажений от частоты представлены в таблице 1, а так же на фото ниже.
Таблица 1. Зависимость общих гармонических искажений от частоты.
| Частота сигнала на входе | Общие гармонические искажения | Частота сигнала на входе | Общие гармонические искажения |
| 20 Гц | 0.46 % | 500 Гц | 0.05 % |
| 30 Гц | 0.28 % | 1 кГц | 0.04 % |
| 40 Гц | 0.18 % | 2 кГц | 0.03 % |
| 50 Гц | 0.19 % | 3 кГц | 0.027 % |
| 100 Гц | 0.07 % | 4 кГц | 0.023 % |
| 200 Гц | 0.05 % | 5 кГц | 0.024 % |
| 350 Гц | 0.05 % | 5.2 кГц | 0.03 % |
По фото видно, что уровень общих гармонических искажений начинает возрастать с уменьшением частоты ниже 100 Гц практически экспоненциально. Данный рост общих гармонических искажений может быть связан с высокой частотой среза межкаскадных RC-цепей (маленькой постоянной времени); несимметричностью половинок первичной обмотки трансформатора (что приводит к разбалансировке усилителя на низких частотах из-за более сильного разброса индуктивностей половинок обмотки); а так же недостаточной ёмкостью последнего конденсатора фильтра источника питания и некоторыми другими причинами.
Дополнительный же повышенный уровень общих гармонических искажений на частоте 50 Гц может быть связан с точностью измерений из-за влияния наводок электроосветительной сети.
Считаю целесообразным при исследование гармонических (нелинейных) искажений дополнительно снять зависимость гармонических искажений от частоты для выходной мощности, ограниченной искажениями т.к. данная мощность по ГОСТ измеряется на одной фиксированной частоте [3, 4], что не даёт полного представления об ограничении мощности искажениями на других частотах.
В некоторых случаях данную характеристику можно заменить более наглядной «обратной» и снять зависимость выходной мощности, ограниченной искажениями в допустимом для общих гармонических искажений диапазоне частот в зависимости от частоты (при этом коэффициент гармонических искажений принимается равным 1%).
Для измерения первой зависимости необходимо подавать на вход синусоидальный сигнал различных фиксированных частот и поддерживая на выходе напряжение на одном уровне, фиксировать гармонические искажения на каждой частоте (т.е. по сути измерения производятся при фиксированной выходной мощности/выходном напряжении в заданном диапазоне частот).
В предыдущей части данной статьи мы определили, что выходная мощность, ограниченная искажениями равна 14.3 Вт, что соответствует 7.57 Вольтам действующего значения напряжения на выходе. Именно данное напряжение и необходимо поддерживать на выходе при измерении данной зависимости. Результаты измерения зависимости гармонических искажений от частоты при выходной мощности, ограниченной искажениями представлены в таблице 2, а так же на фото ниже.
Таблица 2. Зависимость гармонических искажений от частоты при выходной мощности, ограниченной искажениями.
| Частота сигнала на входе | Общие гармонические искажения | Частота сигнала на входе | Общие гармонические искажения |
| 20 Гц | 2 % | 500 Гц | 1.2 % |
| 30 Гц | 1.5 % | 1 кГц | 1 % |
| 40 Гц | 1.45 % | 2 кГц | 1.2 % |
| 50 Гц | 2.2 % | 3 кГц | 1.2 % |
| 100 Гц | 2 % | 4 кГц | 0.62 % |
| 200 Гц | 1.2 % | 5 кГц | 0.6 % |
| 350 Гц | 1 % | 5.2 кГц | 0.6 % |
По фото видно, что зависимость гармонических искажений от частоты при выходной мощности, ограниченной искажениями носит сложный характер, но в целом коэффициент гармонических искажений возрастает с уменьшением частоты входного сигнала (что дополнительно подтверждает приведённый график и выводы выше). Таким образом данная зависимость однозначно показывает, что эксплуатировать усилитель выше мощности, ограниченной искажениями в большинстве случаев не представляется возможным (из-за высокого коэффициента гармонических искажений во всём диапазоне воспроизводимых частот).
Для измерения второй зависимости так же необходимо подавать на вход синусоидальный сигнал различных частот и устанавливая на выходе напряжение (мощность), соответствующее гармоническим искажениям равным 1% фиксировать выходную мощность (напряжение) усилителя на каждой частоте. Согласно [3] данная мощность является мощностью, ограниченной искажениями.
Результаты измерения зависимости выходной мощности, ограниченной искажениями от частоты представлены в таблице 3, а так же на фото далее.
Таблица 3. Зависимость выходной мощности, ограниченной искажениями от частоты.
| Частота сигнала на входе | Выходная мощность, ограниченная искажениями | Частота сигнала на входе | Выходная мощность, ограниченная искажениями |
| 20 Гц | 12.8 Вт | 500 Гц | 13.7 Вт |
| 30 Гц | 12.2 Вт | 1 кГц | 14.3 Вт |
| 40 Гц | 10.6 Вт | 2 кГц | 14.8 Вт |
| 50 Гц | 10.2 Вт | 3 кГц | 13.7 Вт |
| 100 Гц | 10.5 Вт | 4 кГц | 16 Вт |
| 200 Гц | 11.2 Вт | 5 кГц | 18.9 Вт |
| 350 Гц | 14.8 Вт | 5.2 кГц | 19.8 Вт |
Анализируя фото фото можно прийти к аналогичным выводам, сделанным для предыдущего фото.
Таким образом, 3 описанные зависимости выражают одни и те же соотношения между частотой, гармоническими (нелинейными искажениями) и выходной мощностью, но в несколько разном представлении. Первая зависимость показывает работу усилителя в типовых условиях эксплуатации, а последние 2 при достижении максимально-допустимых эксплуатационных характеристик по мощности либо гармоническим искажениям в заданном диапазоне частот.
Следующей зависимостью, рассмотренной нами, будет зависимость общих гармонических искажений от напряжения выходного сигнала (выходной мощности).
Для снятия данной зависимости необходимо при фиксированной частоте входного сигнала (равной 1 кГц) ступенчато изменять входное напряжение и фиксировать уровень гармонических искажений на каждой ступени [3]. Чем меньше шаг уровней входного напряжения – тем точнее конечная зависимость. Повышение входного напряжения необходимо проводить как минимум до выходной мощности, ограниченной искажениями.
Результаты измерения зависимости коэффициента гармонических искажений от напряжения выходного сигнала (выходной мощности) представлены в таблице 4, а так же на фото далее.
Таблица 4. Зависимость коэффициента гармонических искажений от напряжения выходного сигнала (выходной мощности).
| Выходная мощность | оэффициент гармонических искажений | Выходная мощность | оэффициент гармонических искажений |
| 0.04 Вт | 0.12 % | 5.88 Вт | 0.21 % |
| 0.057 Вт | 0.05 % | 9.3 Вт | 0.48 % |
| 0.3 Вт | 0.03 % | 11.4 Вт | 0.72 % |
| 0.41 Вт | 0.015 % | 14.44 Вт | 1 % |
| 1.44 Вт | 0.02 % | 16 Вт | 1.45 % |
| 2.9 Вт | 0.053 % | 17.65 Вт | 1.6 % |
По фото выше можно сделать вывод о том, что коэффициент гармонический искажений в диапазоне мощностей от 3 до 14.4 Вт возрастает практически линейно, что свидетельствует о правильной настройке и балансировке усилителя, а так же выборе рабочих точек каскадов.
Коэффициент гармонических искажений в диапазоне мощностей от 0.1 до 3 Вт практически не изменяется (изменения находятся на уровне погрешности измерения). Для более точного измерения коэффициента гармонических искажений в данном диапазоне мощностей необходимо применять методики измерения, обладающие повышенной точностью. Данные методики будут дополнительно описаны позже.
Возрастание коэффициента гармонических искажений при выходной мощности равной 0.1 Вт и ниже предположительно объясняется более высоким коэффициентом гармонических искажений, присущим классу АВ на малых мощностях, а так же более сильным влиянием шумов на процесс измерения небольших выходных мощностей.
Перегиб графика коэффициента гармонических искажений в области от 16 Вт и выше в сторону горизонтальной оси предположительно связано с закруглением амплитудной характеристики усилителя, что будет дополнительно исследовано в следующей части данной статьи.
Бывают случаи, когда недостаточно знать только зависимость коэффициента гармонических (нелинейных) искажений от частоты, а так же абсолютные значения данных коэффициентов. Такая ситуация возникает при глубоком анализе усилительных устройств и формируемого ими «окраса» (тембра) звука т.к. вклад различных гармоник сигнала в формируемый «окрас» различно. В таких случаях прибегают к спектральному отображению выходного сигнала (в том числе и в зависимости от выходной мощности).
Чаще всего в радиолюбительской практике такие спектры сигналов снимают для мощности, равной выходной мощности ограниченной искажениями; половинной выходной мощности, ограниченной искажениями; мощности, при которой производится измерение общих гармонических искажений; мощности, равной кратковременной максимальной выходной мощности (мощность в клипинге), мощности равной 1 Вт и т.д.
Методика измерения (снятия) спектра сигнала была описана ранее, поэтому повторно приводить её не будем – приведём только сами полученные спектры сигналов на выходе усилителя в различных режимах его работы.
На скрине Fниже представлен спектр сигнала при максимальной выходной мощности усилителя, ограниченной искажениями, равной 14.3 Вт.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 1%, а наивысший уровень имеет 3-я гармоника (-35 дБ). Так же по спектру можно видеть, что в выходном сигнале присутствуют гармоники более высоких порядков, вплоть до 7-й относительно большой величины (-70 дБ). Данный спектр дополнительно подтверждает, что эксплуатировать усилитель выше мощности, ограниченной искажениями в большинстве случаев не представляется возможным.
На скрине ниже представлен спектр сигнала на выходе усилителя при мощности, равной половинной от максимальной выходной мощности, ограниченной искажениями.
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.33%, а наивысший уровень так же имеет 3-я гармоника (около -47 дБ). Уровни гармоник выше 7-й можно не учитывать т.к. они имеют достаточно низкий уровень (находятся на уровне шума т.к. подавлены на -90 и более дБ).
На скрине далее представлен спектр сигнала на выходе усилителя при выходной мощности, соответствующей мощности при измерении общих гармонических искажений (т.е. 1.44 Вт).
По спектру видно, что суммарный коэффициент гармоник грубо равен 0.02%, а наивысший уровень имеет 2-я гармоника (-73 дб).
Различия между коэффициентами гармонических (нелинейных) искажений, полученных в различных отображениях в данной статье можно объяснить погрешностями измерений различного типа.
На этом измерение гармонических (нелинейных) искажений можно считать законченным.
В следующей части статьи мы продолжим знакомство с методами измерения различных параметров усилителя с использованием измерительного комплекса на базе ПК Visual analyser [5].
На этом на сегодня всё, с уважением, Андрей Савченко.
1. Горохов П.К. Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины. Москва: Русский язык, 1993. — 246 с.
2. Линде Д.П. Справочник по радиоэлектронным устройствам. В 2-х томах. — Варламов Р.Г., Додик С.Д., Иванов-Цыганов А.И., Корольков В.Г., Мазель. – Москва: Энергия, 1978. — 328 с.
3. ГОСТ 23849-87. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Методы измерения электрических параметров усилителей сигналов звуковой частоты.
4. ГОСТ 24388-88. Усилители сигналов звуковой частоты бытовые. Общие технические условия.
5. Visual anlyser – официальный сайт
6. И. Алдошина. Основы психоакустики – подборка статей.
7. Алдошина И., Приттс Р. Музыкальная акустика. Учебник. — СПб.: Композитор, 2006. — 720 с.
8. Сапожков М.А. Электроакустика. Учебник для вузов. — Москва: Связь, 1978. — 272 с.
9. Белявский А.Г. Теория звука в приложении к музыке. Основы физической и музыкальной акустики. Москва, Ленинград: Госиздат, 1925. — 248 с.
10. Кузнецов Л.А. Акустика музыкальных инструментов. Москва, Издательство “Легпромбытиздат”, 1989 – 368 с.
Все вопросы в
Форум.
|
Как вам эта статья? |
Заработало ли это устройство у вас? |
Эти статьи вам тоже могут пригодиться:
Коэффицие́нт нелине́йных искаже́ний (КНИ) — величина для количественной оценки нелинейных искажений, равная отношению среднеквадратичной суммы спектральных компонентов выходного сигнала, отсутствующих в спектре входного сигнала, к среднеквадратичной сумме спектральных компонентов входного сигнала, иногда используется нестандартизованный синоним — клирфактор (заимств. с нем.). КНИ — безразмерная величина, выражается обычно в процентах. Кроме КНИ уровень нелинейных искажений можно выразить с помощью коэффициента гармонических искажений.
Коэффициент гармонических искажений — величина, выражающая степень нелинейных искажений устройства (усилителя и др.), равная отношению среднеквадратичного напряжения суммы высших гармоник сигнала, кроме первой, к напряжению первой гармоники при воздействии на вход устройства синусоидального сигнала.
Коэффициент гармоник так же как и КНИ выражается в процентах. Коэффициент гармоник (KГ) связан с КНИ (KН) соотношением : 
Измерения
- В низкочастотном (НЧ) диапазоне (до 100—200 кГц) для измерения КНИ применяются измерители нелинейных искажений (измерители коэффициента гармоник).
- На более высоких частотах (СЧ, ВЧ) используют косвенные измерения с помощью анализаторов спектра или селективных вольтметров.
Типовые значения КНИ
- 0 % — форма сигнала представляет собой идеальную синусоиду.
- 3 % — форма сигнала отлична от синусоидальной, но искажения не заметны на глаз.
- 5 % — отклонение формы сигнала от синусоидальной заметно на глаз по осциллограмме.
- 10 % — стандартный уровень искажений, при котором считают реальную мощность (RMS) УМЗЧ.
- 21 % — например, сигнал трапецеидальной или ступенчатой формы.
- 43 % — например, сигнал прямоугольной формы.
См. также
- Искажения сигнала
- Измеритель нелинейных искажений
Литература
- Справочник по радиоэлектронным устройствам: В 2-х т.; Под ред. Д. П. Линде — М.: Энергия, 1978
- Горохов П. К. Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины — М: Рус. яз., 1993
Ссылки
- ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛА ЗВУКОПЕРЕДАЧИ
- Коэффициент нелинейных искажений (КНИ / THD / THDI)
