इनपुट सिग्नल, इनपुट सिग्नल के वर्णक्रमीय घटकों के मूल माध्य वर्ग योग के लिए, कभी-कभी एक गैर-मानकीकृत पर्यायवाची शब्द का उपयोग किया जाता है - स्पष्टकारक(जर्मन से उधार लिया गया)। SOI एक आयामहीन मात्रा है, जिसे आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। SOI के अतिरिक्त, अरेखीय विरूपण के स्तर का उपयोग करके व्यक्त किया जा सकता है हार्मोनिक विरूपण कारक.
हार्मोनिक विरूपण कारक- किसी डिवाइस (एम्प्लीफायर, आदि) के नॉनलाइनियर विरूपण की डिग्री को व्यक्त करने वाला एक मान, सिग्नल के उच्च हार्मोनिक्स के योग के रूट-मीन-स्क्वायर वोल्टेज के अनुपात के बराबर, पहले को छोड़कर, वोल्टेज के पहला हार्मोनिक जब डिवाइस के इनपुट पर साइनसॉइडल सिग्नल लागू किया जाता है।
हार्मोनिक गुणांक, SOI की तरह, प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। हार्मोनिक विरूपण ( किलोग्राम) सीएनआई से संबंधित है ( के एन) अनुपात:
मापन
- कम-आवृत्ति (एलएफ) रेंज (100-200 किलोहर्ट्ज़ तक) में, एसओआई को मापने के लिए नॉनलाइनियर विरूपण मीटर (हार्मोनिक विरूपण मीटर) का उपयोग किया जाता है।
- उच्च आवृत्तियों (एमएफ, एचएफ) पर, अप्रत्यक्ष माप का उपयोग स्पेक्ट्रम विश्लेषक या चयनात्मक वोल्टमीटर का उपयोग करके किया जाता है।
विशिष्ट SOI मान
- 0% - तरंगरूप एक आदर्श साइन तरंग है।
- 3% - सिग्नल का आकार साइनसॉइडल से भिन्न होता है, लेकिन विकृति आंख पर ध्यान देने योग्य नहीं होती है।
- 5% - साइनसॉइडल से सिग्नल आकार का विचलन ऑसिलोग्राम पर आंख से ध्यान देने योग्य है।
- 10 % - मानक स्तरविकृति जिस पर UMZCH की वास्तविक शक्ति (RMS) मानी जाती है।
- 21% - उदाहरण के लिए, एक समलम्बाकार या चरणबद्ध संकेत।
- 43% - उदाहरण के लिए, एक वर्गाकार तरंग संकेत।
यह सभी देखें
साहित्य
- रेडियो-इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की हैंडबुक: 2 खंडों में; ईडी। डी. पी. लिंडे - एम.: ऊर्जा,
- गोरोखोव पी.के. शब्दकोषरेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में. मूल शर्तें- एम: रस। भाषा,
लिंक
- ध्वनि संचरण चैनल की मुख्य विद्युत विशेषताएँ
विकिमीडिया फाउंडेशन. 2010.
देखें अन्य शब्दकोशों में "" क्या है:
हार्मोनिक विरूपण कारक- एसओआई एक पैरामीटर जो सिग्नल गुणवत्ता पर हार्मोनिक्स और संयोजन घटकों के प्रभाव को ध्यान में रखने की अनुमति देता है। संख्यात्मक रूप से गैर-रैखिक विकृतियों की शक्ति और अविकृत सिग्नल की शक्ति के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसे आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। [एल.एम. नेवद्येव...
हार्मोनिक विरूपण कारक- 3.9 अरेखीय विरूपण (कुल विरूपण) का गुणांक: ध्वनिक अंशशोधक के आउटपुट सिग्नल के वर्णक्रमीय घटकों के मूल माध्य वर्ग मान का प्रतिशत के रूप में अनुपात, जो इनपुट सिग्नल में अनुपस्थित है, मूल माध्य वर्ग से कीमत... ...
हार्मोनिक विरूपण कारक- नेटिसिनीज़ इस्क्रेइपिओ फ़ैक्टोरियस स्टेटसस टी स्रिटिस फ़िज़िका एटिटिकमेनिस: अंग्रेजी। गैर रेखीय विरूपण कारक वोक। क्लिर्रफैक्टर, एम रस। अरेखीय विरूपण कारक, एम प्रैंक। टॉक्स डी डिस्टॉर्शन हार्मोनिक, एम ... फ़िज़िकोस टर्मिनस ज़ोडनास
यूपीएस इनपुट करंट का टीएचडी साइनसॉइडल से यूपीएस इनपुट करंट आकार के विचलन को दर्शाता है। इस पैरामीटर का मान जितना अधिक होगा, यह समान बिजली आपूर्ति नेटवर्क और नेटवर्क से जुड़े उपकरणों के लिए उतना ही बुरा होगा, इस मामले में यह और भी खराब हो जाएगा... ... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका
यूपीएस आउटपुट वोल्टेज का टीएचडी साइनसॉइडल से आउटपुट वोल्टेज आकार के विचलन को दर्शाता है, जो आमतौर पर रैखिक (मोटर्स, कुछ प्रकार) के लिए दिया जाता है प्रकाश फिक्स्चर) और अरेखीय भार। यह मान जितना अधिक होगा, गुणवत्ता उतनी ही खराब होगी... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका
एम्पलीफायर THD- - [एल.जी. सुमेंको। सूचना प्रौद्योगिकी पर अंग्रेजी-रूसी शब्दकोश। एम.: राज्य उद्यम TsNIIS, 2003.] विषय सूचान प्रौद्योगिकीसामान्य तौर पर एन एम्पलीफायर विरूपण कारक... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका
लाउडस्पीकर टीएचडी- 89. लाउडस्पीकर के अरेखीय विरूपण का गुणांक अरेखीय विरूपण का गुणांक एनडीपी। हार्मोनिक गुणांक को प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है, उत्सर्जित वर्णक्रमीय घटकों के प्रभावी मूल्यों के वर्गों के योग के अनुपात का वर्गमूल... ... मानक और तकनीकी दस्तावेज़ीकरण की शर्तों की शब्दकोश-संदर्भ पुस्तक
लैरींगोफोन नॉनलाइनियर विरूपण गुणांक- 94. लैरींगोफोन के नॉनलाइनियर विरूपण का गुणांक प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया गया, हार्मोनिक वायु आंदोलन के दौरान लैरींगोफोन द्वारा विकसित इलेक्ट्रोमोटिव बल के हार्मोनिक्स के प्रभावी मूल्यों के वर्गों के योग के अनुपात के वर्गमूल का मान , को... ... मानक और तकनीकी दस्तावेज़ीकरण की शर्तों की शब्दकोश-संदर्भ पुस्तक
अनुमेय अरेखीय विरूपण कारक- - [एल.जी. सुमेंको। सूचना प्रौद्योगिकी पर अंग्रेजी-रूसी शब्दकोश। एम.: राज्य उद्यम टीएसएनआईआईएस, 2003।] विषय सूचना प्रौद्योगिकी सामान्य तौर पर एन हार्मोनिक टॉलरेंस ... तकनीकी अनुवादक मार्गदर्शिका
- (हार्मोनिक विरूपण मीटर) रेडियो उपकरणों में संकेतों के नॉनलाइनियर विरूपण (हार्मोनिक विरूपण) के गुणांक को मापने के लिए एक उपकरण। सामग्री... विकिपीडिया
जब विद्युत संकेतों को प्रवर्धित किया जाता है, तो अरैखिक, आवृत्ति और चरण विकृतियाँ हो सकती हैं।
अरेखीय विकृति सर्किट के अरेखीय गुणों के कारण प्रवर्धित दोलनों के वक्र के आकार में परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करते हैं जिसके माध्यम से ये दोलन गुजरते हैं।
एक एम्पलीफायर में गैर-रेखीय विकृतियों की उपस्थिति का मुख्य कारण प्रवर्धक तत्वों की विशेषताओं की गैर-रैखिकता है, साथ ही कोर के साथ ट्रांसफार्मर या चोक की चुंबकीयकरण विशेषताएं भी हैं।
ट्रांजिस्टर की इनपुट विशेषताओं की गैर-रैखिकता के कारण होने वाली सिग्नल तरंग विकृतियों की उपस्थिति चित्र 1 में ग्राफ़ में चित्रित की गई है। आइए मान लें कि एम्पलीफायर के इनपुट पर एक साइनसॉइडल परीक्षण सिग्नल लगाया जाता है। ट्रांजिस्टर की इनपुट विशेषता के नॉनलाइनियर सेक्शन में प्रवेश करते हुए, यह सिग्नल इनपुट करंट में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसका आकार साइनसॉइडल से भिन्न होता है। इस संबंध में, आउटपुट करंट, और इसलिए आउटपुट वोल्टेज, इनपुट सिग्नल की तुलना में अपना आकार बदल देगा।
एम्पलीफायर की गैर-रैखिकता जितनी अधिक होगी, यह इनपुट को आपूर्ति किए गए साइनसॉइडल वोल्टेज को उतना ही अधिक विकृत करेगा। यह ज्ञात है (फूरियर प्रमेय) कि किसी भी गैर-साइनसॉइडल आवधिक वक्र को हार्मोनिक दोलनों और उच्च हार्मोनिक्स के योग द्वारा दर्शाया जा सकता है। इस प्रकार, गैर-रेखीय विकृतियों के परिणामस्वरूप, एम्पलीफायर के आउटपुट पर उच्च हार्मोनिक्स दिखाई देते हैं, अर्थात। पूरी तरह से नए कंपन जो इनपुट पर मौजूद नहीं थे।
किसी एम्पलीफायर के अरैखिक विरूपण की डिग्री का अनुमान आमतौर पर मूल्य से लगाया जाता है अरैखिक विरूपण कारक(हार्मोनिक विरूपण)
कहाँ 
- अरेखीय प्रवर्धन के परिणामस्वरूप हार्मोनिक्स द्वारा लोड पर जारी विद्युत शक्तियों का योग; 
- विद्युत शक्तिपहला हार्मोनिक.
ऐसे मामलों में जहां लोड प्रतिरोध का प्रवर्धित सिग्नल के सभी हार्मोनिक घटकों के लिए समान मान होता है, हार्मोनिक गुणांक सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है
,
कहाँ - 
वगैरह। - पहले, दूसरे, तीसरे आदि का प्रभावी या आयाम मान। आउटपुट वर्तमान हार्मोनिक्स; 
वगैरह। आउटपुट वोल्टेज हार्मोनिक्स के प्रभावी या आयाम मान।
हार्मोनिक गुणांक आमतौर पर प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है, इसलिए सूत्रों द्वारा पाया गया मान 
100 से गुणा किया जाना चाहिए। एम्पलीफायर के आउटपुट पर होने वाली और इस एम्पलीफायर के व्यक्तिगत चरणों द्वारा निर्मित नॉनलाइनियर विरूपण की कुल मात्रा अनुमानित सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:
कहाँ - 
प्रत्येक एम्पलीफायर चरण द्वारा प्रस्तुत अरेखीय विकृतियाँ।
हार्मोनिक विरूपण का अनुमेय मूल्य पूरी तरह से एम्पलीफायर के उद्देश्य पर निर्भर करता है। इंस्ट्रुमेंटेशन एम्पलीफायरों में, हार्मोनिक विरूपण का अनुमेय मूल्य है 
एक प्रतिशत का दसवां हिस्सा है.
आवृत्ति कहा जाता है विरूपण , विभिन्न आवृत्तियों पर लाभ में परिवर्तन के कारण। आवृत्ति विरूपण का कारण सर्किट में प्रतिक्रियाशील तत्वों की उपस्थिति है - कैपेसिटर, इंडक्टर्स, प्रवर्धक तत्वों के इंटरइलेक्ट्रोड कैपेसिटेंस, माउंटिंग कैपेसिटेंस इत्यादि।
उदाहरण के लिए चित्र में. चित्र 2 यूएलएफ की आयाम-आवृत्ति प्रतिक्रिया दिखाता है।
चावल। 2. आयाम-आवृत्ति चित्र। 3. चरण आवृत्ति प्रतिक्रिया
यूएलएफ विशेषताएँ। एम्पलीफायर
आयाम-आवृत्ति विशेषताओं का निर्माण करते समय, एब्सिस्सा अक्ष के साथ आवृत्ति को रैखिक पर नहीं, बल्कि लघुगणकीय पैमाने पर प्लॉट करना अधिक सुविधाजनक होता है। प्रत्येक आवृत्ति के लिए, मान वास्तव में अक्ष के अनुदिश आलेखित किया जाता है एलजीएफ , और आवृत्ति मान पर हस्ताक्षर किया गया है।
व्यक्तिगत आवृत्तियों पर विकृति की डिग्री व्यक्त की जाती है आवृत्ति विरूपण कारक
एम,किसी दी गई आवृत्ति पर लाभ के अनुपात के बराबर 
आमतौर पर, सबसे बड़ी आवृत्ति विरूपण आवृत्ति रेंज के किनारों पर होता है एफएन और एफवी इस मामले में आवृत्ति विरूपण गुणांक बराबर हैं
,
कहाँ कोएन और कोसी - क्रमशः, रेंज की निचली और ऊपरी आवृत्तियों पर लाभ कारक।
कम-आवृत्ति एम्पलीफायरों के लिए, आदर्श आवृत्ति प्रतिक्रिया एक क्षैतिज सीधी रेखा (चित्र 2 में रेखा एबी) है।
कहाँ कोएनऔर कोवी- क्रमशः, रेंज की निचली और ऊपरी आवृत्तियों पर लाभ कारक। आवृत्ति विरूपण गुणांक की परिभाषा से यह निम्नानुसार है कि यदि एम> 1, तो इस आवृत्ति के क्षेत्र में आवृत्ति प्रतिक्रिया में एक ब्लॉक होता है, और यदि एम < 1, - то подъем. Для усилителя низкой частоты идеальной частотной характеристикой является горизонтальная прямая (линия АВ на рис. 12.5).
मल्टीस्टेज एम्पलीफायर का आवृत्ति विरूपण गुणांक व्यक्तिगत चरणों के आवृत्ति विरूपण गुणांक के उत्पाद के बराबर है
एम = एम1 एम 2 एम 3 . ..एमएन.
नतीजतन, एक एम्पलीफायर चरण में होने वाली आवृत्ति विरूपण की भरपाई दूसरे में की जा सकती है ताकि समग्र आवृत्ति विरूपण कारक निर्दिष्ट सीमा से आगे न जाए। आवृत्ति विरूपण कारक, साथ ही लाभ कारक, को डेसीबल में व्यक्त करना सुविधाजनक है:
एमडाटाबेस = 20एलजी एम.
मल्टीस्टेज एम्पलीफायर के मामले में
एमडाटाबेस = एम 1 डीबी + एम 2 डीबी + एम3 डाटाबेस +…+ एमएनडाटाबेस
आवृत्ति विरूपण की अनुमेय मात्रा एम्पलीफायर के उद्देश्य पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, इंस्ट्रूमेंटेशन एम्पलीफायरों के लिए, अनुमेय विरूपण आवश्यक माप सटीकता द्वारा निर्धारित किया जाता है और डेसिबल का दसवां या सौवां हिस्सा भी हो सकता है।
यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि एक एम्पलीफायर में आवृत्ति विरूपण हमेशा इनपुट और आउटपुट सिग्नल के बीच एक चरण बदलाव की उपस्थिति के साथ होता है, यानी, चरण विरूपण। इस मामले में, चरण विकृतियों का मतलब आमतौर पर केवल एम्पलीफायर के प्रतिक्रियाशील तत्वों द्वारा बनाई गई बदलाव होता है, और प्रवर्धक तत्व द्वारा चरण रोटेशन को ध्यान में नहीं रखा जाता है।
चरण विकृति,एम्पलीफायर द्वारा योगदान का मूल्यांकन इसकी चरण-आवृत्ति विशेषता द्वारा किया जाता है, जो आवृत्ति छवि पर एम्पलीफायर के इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच चरण शिफ्ट कोण φ की निर्भरता का एक ग्राफ है। 3. जब चरण बदलाव आवृत्ति पर रैखिक रूप से निर्भर करता है तो एम्पलीफायर में कोई चरण विरूपण नहीं होता है। आदर्श चरण-आवृत्ति विशेषता निर्देशांक के मूल से शुरू होने वाली एक सीधी रेखा है - चित्र में बिंदीदार रेखा। 3. एक वास्तविक एम्पलीफायर की चरण-आवृत्ति विशेषता का रूप चित्र में दिखाया गया है। 3. ठोस रेखा.
कुल हार्मोनिक विरूपण (THD)
इरीना एल्डोशिना
सभी इलेक्ट्रोकॉस्टिक कन्वर्टर्स (लाउडस्पीकर, माइक्रोफोन, टेलीफोन इत्यादि), साथ ही ट्रांसमिशन चैनल, प्रेषित ध्वनि संकेत में अपनी विकृतियां पेश करते हैं, यानी, कथित ध्वनि संकेत हमेशा मूल के समान नहीं होता है। ध्वनि उपकरण बनाने की विचारधारा, जिसे 60 के दशक में हाई-फ़िडेलिटी, सजीव ध्वनि के लिए "उच्च निष्ठा" कहा जाता था, काफी हद तक अपने लक्ष्य को प्राप्त नहीं कर पाई। उन वर्षों में, विकृति का स्तर ध्वनि संकेतउपकरण अभी भी बहुत ऊंचे थे, और ऐसा लग रहा था कि यह उन्हें कम करने के लिए पर्याप्त था - और उपकरण के माध्यम से पुनरुत्पादित ध्वनि मूल से व्यावहारिक रूप से अप्रभेद्य होगी।
हालाँकि, प्रौद्योगिकी के डिजाइन और विकास में प्रगति के बावजूद, जिसके कारण ऑडियो उपकरणों में सभी प्रकार की विकृतियों के स्तर में उल्लेखनीय कमी आई है, प्राकृतिक ध्वनि को पुनरुत्पादित ध्वनि से अलग करना अभी भी विशेष रूप से कठिन नहीं है। यही कारण है कि वर्तमान में विभिन्न देशों में अनुसंधान संस्थानों, विश्वविद्यालयों और विनिर्माण कंपनियों में बड़ी मात्रा मेंश्रवण धारणा और व्यक्तिपरक मूल्यांकन का अध्ययन करने के लिए कार्य किया जा रहा है विभिन्न प्रकार केविकृतियाँ. इन अध्ययनों के परिणामों के आधार पर, कई वैज्ञानिक लेख और रिपोर्ट प्रकाशित किए जाते हैं। लगभग सभी एईएस कांग्रेस इस विषय पर पेपर प्रस्तुत करती हैं। ऑडियो उपकरणों में ऑडियो सिग्नल की गैर-रेखीय विकृतियों की व्यक्तिपरक धारणा और मूल्यांकन की समस्याओं पर पिछले दो से तीन वर्षों में प्राप्त कुछ आधुनिक परिणाम इस लेख में प्रस्तुत किए जाएंगे।
ऑडियो उपकरण के माध्यम से संगीत और भाषण संकेतों को रिकॉर्ड करने, प्रसारित करने और चलाने पर, सिग्नल की अस्थायी संरचना में विकृतियां उत्पन्न होती हैं, जिन्हें रैखिक और गैर-रेखीय में विभाजित किया जा सकता है।
रैखिक विकृतिइनपुट सिग्नल के मौजूदा वर्णक्रमीय घटकों के बीच आयाम और चरण संबंधों को बदलें और इसके कारण इसकी अस्थायी संरचना विकृत हो जाती है। इस प्रकार की विकृति को व्यक्तिपरक रूप से सिग्नल टिम्ब्रे की विकृति के रूप में माना जाता है, और इसलिए ऑडियो इंजीनियरिंग के विकास की पूरी अवधि के दौरान विशेषज्ञों द्वारा उनकी कमी और उनके स्तर के व्यक्तिपरक आकलन की समस्याओं पर बहुत अधिक ध्यान दिया गया है।
ऑडियो उपकरण में रैखिक सिग्नल विरूपण की अनुपस्थिति की आवश्यकता को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
Y(t) = K x(t - T), जहां x(t) इनपुट सिग्नल है, y(t) आउटपुट सिग्नल है।
यह स्थिति केवल गुणांक K वाले पैमाने पर सिग्नल में बदलाव और उसके समय में T राशि से बदलाव की अनुमति देती है। यह इनपुट और आउटपुट सिग्नल के बीच एक रैखिक संबंध को परिभाषित करता है और इस आवश्यकता की ओर ले जाता है कि ट्रांसफर फ़ंक्शन H(ω), जिसे हार्मोनिक प्रभावों के तहत सिस्टम के आउटपुट और इनपुट पर जटिल सिग्नल आयामों के आवृत्ति-निर्भर अनुपात के रूप में समझा जाता है, जो परिमाण में स्थिर थे और आवृत्ति पर तर्क (यानी, चरण) की रैखिक निर्भरता थी | एच(ω) | = K, φ(ω) = -T·ω. चूंकि फ़ंक्शन 20·एलजी | एच(ω) | सिस्टम की आयाम-आवृत्ति प्रतिक्रिया (एएफसी) कहा जाता है, और φ(ω) चरण-आवृत्ति प्रतिक्रिया (पीएफसी) है, फिर माइक्रोफोन, ध्वनिक में पुनरुत्पादित आवृत्ति रेंज (इसकी असमानता को कम करने) में एएफसी का एक निरंतर स्तर सुनिश्चित करना सिस्टम इत्यादि उनकी गुणवत्ता में सुधार के लिए मुख्य आवश्यकता है। उनकी माप विधियाँ सभी अंतर्राष्ट्रीय मानकों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, IEC268-5। 2 डीबी की असमानता के साथ मैरांट्ज़ से एक आधुनिक नियंत्रण इकाई की आवृत्ति प्रतिक्रिया का एक उदाहरण चित्र 1 में दिखाया गया है।
Marantz नियंत्रण मॉनिटर की आवृत्ति प्रतिक्रियायह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आवृत्ति प्रतिक्रिया असमानता की भयावहता में इस तरह की कमी ऑडियो उपकरण के डिजाइन में एक बड़ी उपलब्धि है (उदाहरण के लिए, 1956 में ब्रुसेल्स में प्रदर्शनी में प्रस्तुत नियंत्रण मॉनिटर में 15 डीबी की असमानता थी), जो संभव हो गई नई प्रौद्योगिकियों, सामग्रियों और डिजाइन विधियों के उपयोग के परिणामस्वरूप।
ध्वनि समय के व्यक्तिपरक रूप से कथित विरूपण पर असमान आवृत्ति प्रतिक्रिया (और चरण प्रतिक्रिया) के प्रभाव का पर्याप्त विस्तार से अध्ययन किया गया है। हम भविष्य में प्राप्त मुख्य परिणामों की समीक्षा करने का प्रयास करेंगे।
अरेखीय विकृतिसिग्नल स्पेक्ट्रम में नए घटकों की उपस्थिति की विशेषता है जो मूल सिग्नल में अनुपस्थित हैं, जिनकी संख्या और आयाम इनपुट स्तर में परिवर्तन पर निर्भर करते हैं। स्पेक्ट्रम में अतिरिक्त घटकों की उपस्थिति इनपुट पर आउटपुट सिग्नल की गैर-रेखीय निर्भरता, यानी ट्रांसफर फ़ंक्शन की गैर-रैखिकता के कारण होती है। ऐसी निर्भरता के उदाहरण चित्र 2 में दिखाए गए हैं।
हार्डवेयर में विभिन्न प्रकार के नॉनलाइनियर ट्रांसफर फ़ंक्शनगैर-रैखिकता का कारण इलेक्ट्रोकॉस्टिक ट्रांसड्यूसर की डिज़ाइन और तकनीकी विशेषताएं हो सकती हैं।
उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोडायनामिक लाउडस्पीकर (चित्रा 3) में, मुख्य कारणों में शामिल हैं:
इलेक्ट्रोडायनामिक लाउडस्पीकर डिजाइनसस्पेंशन और सेंटरिंग वॉशर की नॉनलाइनियर इलास्टिक विशेषताएँ (वॉइस कॉइल विस्थापन के परिमाण पर लाउडस्पीकर में सस्पेंशन के लचीलेपन की निर्भरता का एक उदाहरण चित्र 4 में दिखाया गया है);
वॉयस कॉइल विस्थापन मूल्य पर निलंबन लचीलेपन की निर्भरताचुंबकीय क्षेत्र के साथ कॉइल की बातचीत और लाउडस्पीकर में थर्मल प्रक्रियाओं के कारण लागू वोल्टेज पर वॉयस कॉइल विस्थापन की नॉनलाइनियर निर्भरता;
- अभिनय बल के बड़े परिमाण के साथ डायाफ्राम के गैर-रेखीय दोलन;
- आवास की दीवारों का कंपन;
- ध्वनिक प्रणाली में विभिन्न उत्सर्जकों की परस्पर क्रिया के दौरान डॉपलर प्रभाव।
नॉनलाइनियर विकृतियाँ ऑडियो पथ के लगभग सभी तत्वों में होती हैं: माइक्रोफोन, एम्पलीफायर, क्रॉसओवर, प्रभाव प्रोसेसर, आदि।
चित्र 2 में दिखाए गए इनपुट और आउटपुट सिग्नल के बीच संबंध (उदाहरण के लिए, लाउडस्पीकर के लिए लागू वोल्टेज और ध्वनि दबाव के बीच) को बहुपद के रूप में अनुमानित किया जा सकता है:
y(t) = h1 x(t) + h2 x2(t) + h3 x3(t) + h4 x4(t) + … (1).
यदि एक हार्मोनिक सिग्नल ऐसे नॉनलाइनियर सिस्टम पर लागू किया जाता है, यानी x(t) = A पाप ωt, तो आउटपुट सिग्नल में आवृत्तियों ω, 2ω, 3ω, ..., nω, आदि के साथ घटक होंगे। उदाहरण के लिए, यदि हम अपने आप को केवल एक द्विघात पद तक सीमित रखें, फिर दूसरा हार्मोनिक्स प्रकट होगा, क्योंकि
y(t) = h1 A पाप ωt + h2 (A पाप ωt)² = h1 A पाप ωt + 0.5 h2 A पाप 2ωt + स्थिरांक।
वास्तविक कन्वर्टर्स में, जब एक हार्मोनिक सिग्नल की आपूर्ति की जाती है, तो दूसरे, तीसरे और उच्च क्रम के हार्मोनिक्स, साथ ही सबहार्मोनिक्स (1/एन) ω, दिखाई दे सकते हैं (चित्रा 5)।
इस प्रकार की विकृति को मापने के लिए, सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधियां आउटपुट सिग्नल में अतिरिक्त हार्मोनिक्स के स्तर को माप रही हैं (आमतौर पर केवल दूसरे और तीसरे)।
अंतरराष्ट्रीय और घरेलू मानकों के अनुसार, दूसरे और तीसरे हार्मोनिक्स की आवृत्ति प्रतिक्रिया एनीकोइक कक्षों में दर्ज की जाती है और एन-ऑर्डर हार्मोनिक विरूपण गुणांक मापा जाता है:
केएन = पीएफएन / पीएवी·100%
जहां पीएफएन एन-हार्मोनिक घटक के अनुरूप मूल माध्य वर्ग ध्वनि दबाव मान है। इसका उपयोग कुल हार्मोनिक विरूपण गुणांक की गणना के लिए किया जाता है:
किलोग्राम = (KG2² + KG3² + KG4² + KG5² + ...)1/2
उदाहरण के लिए, IEC 581-7 की आवश्यकताओं के अनुसार, हाई-फाई लाउडस्पीकर सिस्टम के लिए, कुल हार्मोनिक विरूपण कारक आवृत्ति रेंज 250 ... 1000 हर्ट्ज में 2% और 2000 हर्ट्ज से ऊपर की रेंज में 1% से अधिक नहीं होना चाहिए। . 300 मिमी (12") सबवूफर बनाम आवृत्ति के लिए टीएचडी का उदाहरण विभिन्न अर्थ 10 से 32 वी तक भिन्न इनपुट वोल्टेज चित्र 6 में दिखाया गया है।
विभिन्न इनपुट वोल्टेज मानों के लिए आवृत्ति पर टीएचडी की निर्भरतायह ध्यान दिया जाना चाहिए कि श्रवण प्रणाली ध्वनिक ट्रांसड्यूसर में नॉनलाइनियर विकृतियों की उपस्थिति के प्रति बेहद संवेदनशील है। हार्मोनिक घटकों की "दृश्यता" उनके क्रम पर निर्भर करती है, विशेष रूप से, श्रवण विषम घटकों के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होता है; बार-बार सुनने से, अरैखिक विकृतियों की धारणा अधिक तीव्र हो जाती है, विशेषकर व्यक्तिगत संगीत वाद्ययंत्रों को सुनते समय। इस प्रकार की विकृतियों के प्रति अधिकतम श्रवण संवेदनशीलता का आवृत्ति क्षेत्र 1...2 kHz की सीमा के भीतर है, जहां संवेदनशीलता सीमा 1...2% है।
हालाँकि, गैर-रैखिकता का आकलन करने की यह विधि वास्तविक ऑडियो सिग्नल को परिवर्तित करने की प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाले सभी प्रकार के गैर-रेखीय उत्पादों को ध्यान में रखने की अनुमति नहीं देती है। परिणामस्वरूप, ऐसी स्थिति हो सकती है जहां उच्च हार्मोनिक्स के प्रभाव के कारण 10% टीएचडी वाले स्पीकर सिस्टम को 1% टीएचडी वाले सिस्टम की तुलना में ध्वनि की गुणवत्ता में व्यक्तिपरक रूप से उच्च रेटिंग दी जा सकती है।
इसलिए, गैर-रेखीय विकृतियों और व्यक्तिपरक आकलन के साथ उनके सहसंबंध का आकलन करने के अन्य तरीकों की खोज हर समय जारी रहती है। यह वर्तमान समय में विशेष रूप से प्रासंगिक है, जब गैर-रेखीय विकृतियों के स्तर में काफी कमी आई है और उन्हें और कम करने के लिए श्रव्यता की वास्तविक सीमा को जानना आवश्यक है, क्योंकि उपकरणों में गैर-रेखीय विकृतियों को कम करने के लिए महत्वपूर्ण आर्थिक लागत की आवश्यकता होती है।
हार्मोनिक घटकों के माप के साथ-साथ, इलेक्ट्रोकॉस्टिक उपकरणों के डिजाइन और मूल्यांकन के अभ्यास में इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण को मापने के तरीकों का उपयोग किया जाता है। माप तकनीक GOST 16122-88 और IEC 268-5 में प्रस्तुत की गई है और यह उत्सर्जक को f1 और f2 आवृत्तियों के साथ दो साइनसॉइडल संकेतों की आपूर्ति पर आधारित है, जहां f1< 1/8·f2 (при соотношении амплитуд 4:1) и измерении амплитуд звукового давления комбинационных тонов: f2 ± (n - 1)·f1, где n = 2, 3.
इस मामले में कुल इंटरमोड्यूलेशन विरूपण गुणांक इस प्रकार निर्धारित किया जाता है:
किम = (ΣnKimn²)1/2
जहां किम = /पीसीपी.
इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण का कारण आउटपुट और इनपुट सिग्नल के बीच नॉनलाइनियर संबंध है, यानी, नॉनलाइनियर ट्रांसफर विशेषता। यदि ऐसे सिस्टम के इनपुट पर दो हार्मोनिक सिग्नल लागू किए जाते हैं, तो आउटपुट सिग्नल में उच्च ऑर्डर के हार्मोनिक्स और विभिन्न ऑर्डर के योग-अंतर टोन शामिल होंगे।
उच्च क्रम की गैर-रैखिकता को ध्यान में रखते हुए आउटपुट सिग्नल का प्रकार चित्र 5 में दिखाया गया है।
लाउडस्पीकरों में अरेखीय विरूपण के उत्पादअलग-अलग लंबाई के वॉयस कॉइल के साथ कम आवृत्ति वाले लाउडस्पीकर के लिए आवृत्ति पर इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण गुणांक की निर्भरता की विशेषताओं को चित्र 7 (ए - एक लंबी कॉइल के लिए, बी - छोटे के लिए) में दिखाया गया है।
लंबे (ए) और छोटे (बी) कॉइल वाले लाउडस्पीकर के लिए आवृत्ति पर इंटरमोड्यूलेशन विरूपण (आईएमडी) की निर्भरताजैसा कि ऊपर कहा गया है, अंतरराष्ट्रीय मानकों के अनुसार, उपकरण में केवल दूसरे और तीसरे क्रम के इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण गुणांक को मापा जाता है। इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण माप हार्मोनिक विरूपण माप की तुलना में अधिक जानकारीपूर्ण हो सकते हैं क्योंकि वे गैर-रैखिकता का अधिक संवेदनशील माप हैं। हालाँकि, जैसा कि आर. गेडेस (न्यूयॉर्क में 115वीं एईएस कांग्रेस में रिपोर्ट) के कार्यों में किए गए प्रयोगों से पता चला है, ध्वनिक ट्रांसड्यूसर की गुणवत्ता के व्यक्तिपरक आकलन और इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण के स्तर के बीच एक स्पष्ट संबंध स्थापित नहीं किया जा सका - प्राप्त परिणामों में बिखराव बहुत बड़ा था (जैसा कि चित्र 8 से देखा जा सकता है)।
व्यक्तिपरक मूल्यांकन और इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण (आईएमडी) मूल्यों के बीच संबंधइलेक्ट्रोकॉस्टिक उपकरणों में गैर-रेखीय विकृतियों का आकलन करने के लिए एक नए मानदंड के रूप में, एक मल्टी-टोन विधि प्रस्तावित की गई थी, जिसके इतिहास और अनुप्रयोग के तरीकों का ए.जी. वोइशविलो एट अल के कार्यों में विस्तार से अध्ययन किया गया था (जेएईएस में लेख और रिपोर्टें हैं)। एईएस कांग्रेस)। इस मामले में, एक मनमाना आयाम वितरण और 1 से 10 किलोहर्ट्ज़ की सीमा में लघुगणकीय आवृत्ति वितरण के साथ 2 से 20 तक हार्मोनिक्स का एक सेट इनपुट सिग्नल के रूप में उपयोग किया जाता है। हार्मोनिक चरण वितरण को मल्टी-टोन सिग्नल के क्रेस्ट फैक्टर को कम करने के लिए अनुकूलित किया गया है। इनपुट सिग्नल की सामान्य उपस्थिति और इसकी अस्थायी संरचना चित्र 9ए और 9बी में दिखाई गई है।
मल्टी-टोन सिग्नल का स्पेक्ट्रल (ए) और टेम्पोरल (बी) दृश्यआउटपुट सिग्नल में सभी ऑर्डर के हार्मोनिक और इंटरमॉड्यूलेशन विकृतियां शामिल हैं। लाउडस्पीकर के लिए ऐसी विकृति का एक उदाहरण चित्र 10 में दिखाया गया है।
मल्टी-टोन सिग्नल लागू करते समय सामान्य हार्मोनिक विरूपण उत्पादइसकी संरचना में एक मल्टी-टोन सिग्नल वास्तविक संगीत और भाषण संकेतों के बहुत करीब है; यह किसी को नॉनलाइनियर विकृतियों (मुख्य रूप से इंटरमॉड्यूलेशन) के अधिक विभिन्न उत्पादों की पहचान करने की अनुमति देता है और ध्वनिक प्रणालियों की ध्वनि गुणवत्ता के व्यक्तिपरक आकलन के साथ बेहतर संबंध रखता है। हार्मोनिक घटकों की संख्या में वृद्धि के साथ यह विधिआपको अधिक से अधिक प्राप्त करने की अनुमति देता है विस्तार में जानकारी, लेकिन इससे कम्प्यूटेशनल लागत बढ़ जाती है। इस पद्धति के अनुप्रयोग के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है, विशेष रूप से मानदंड के विकास की स्वीकार्य मानकउनके व्यक्तिपरक मूल्यांकन के दृष्टिकोण से गैर-रेखीय विकृतियों के चयनित उत्पादों पर।
ध्वनिक ट्रांसड्यूसर में नॉनलाइनियर विकृतियों का मूल्यांकन करने के लिए वोल्टेयर श्रृंखला जैसी अन्य विधियों का भी उपयोग किया जाता है।
हालाँकि, ये सभी ट्रांसड्यूसर (माइक्रोफोन, लाउडस्पीकर, ध्वनिक सिस्टम, आदि) की ध्वनि की गुणवत्ता के आकलन और उनमें किसी भी ज्ञात उद्देश्य विधि द्वारा मापे गए गैर-रेखीय विकृतियों के स्तर के बीच एक स्पष्ट संबंध प्रदान नहीं करते हैं। इसलिए, पिछली एईएस कांग्रेस में आर. गेडेस की रिपोर्ट में प्रस्तावित नया मनोध्वनिक मानदंड काफी रुचिकर है। वह इस विचार से आगे बढ़े कि किसी भी पैरामीटर का मूल्यांकन वस्तुनिष्ठ इकाइयों में या व्यक्तिपरक मानदंडों के अनुसार किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, तापमान को डिग्री में या संवेदनाओं में मापा जा सकता है: ठंडा, गर्म, गर्म। ध्वनि की तीव्रता का आकलन डीबी में ध्वनि दबाव स्तर या व्यक्तिपरक इकाइयों में किया जा सकता है: पृष्ठभूमि, नींद। अरेखीय विकृतियों के लिए समान मानदंडों की खोज उनके काम का लक्ष्य था।
जैसा कि मनोध्वनिकी से ज्ञात होता है, श्रवण - संबंधी उपकरणएक मौलिक रूप से गैर-रेखीय प्रणाली है, और इसकी गैर-रैखिकता बड़े और छोटे दोनों सिग्नल स्तरों पर प्रकट होती है। गैर-रैखिकता के कारण कोक्लीअ में हाइड्रोडायनामिक प्रक्रियाएं हैं, साथ ही बाहरी बाल कोशिकाओं के बढ़ाव के लिए एक विशेष तंत्र के कारण गैर-रेखीय संकेत संपीड़न भी हैं। इससे हार्मोनिक या कुल हार्मोनिक सिग्नल सुनते समय व्यक्तिपरक हार्मोनिक्स और संयोजन टोन की उपस्थिति होती है, जिसका स्तर इनपुट सिग्नल स्तर के 15...20% तक पहुंच सकता है। इसलिए, श्रवण सहायता जैसी जटिल नॉनलाइनियर प्रणाली में इलेक्ट्रोकॉस्टिक ट्रांसड्यूसर और ट्रांसमिशन चैनलों में बनाए गए नॉनलाइनियर विरूपण उत्पादों की धारणा का विश्लेषण एक गंभीर समस्या है।
श्रवण प्रणाली की एक और मौलिक रूप से महत्वपूर्ण संपत्ति मास्किंग प्रभाव है, जिसमें दूसरे (मास्कर) की उपस्थिति में श्रवण सीमा को एक सिग्नल में बदलना शामिल है। श्रवण प्रणाली की इस संपत्ति का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है आधुनिक प्रणालियाँ COMPRESSION ऑडियो जानकारीजब विभिन्न चैनलों (एमपीईजी मानकों) पर प्रसारित किया जाता है। श्रवण मास्किंग गुणों का उपयोग करके संपीड़न के माध्यम से प्रेषित जानकारी की मात्रा को कम करने में प्रगति से पता चलता है कि ये प्रभाव गैर-रेखीय विकृतियों की धारणा और मूल्यांकन के लिए भी बहुत महत्वपूर्ण हैं।
श्रवण मास्किंग के स्थापित कानून हमें यह बताने की अनुमति देते हैं कि:
- उच्च-आवृत्ति घटकों (मास्कर सिग्नल की आवृत्ति के ऊपर स्थित) की मास्किंग कम आवृत्तियों की दिशा की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होती है;
- आस-पास की आवृत्तियों के लिए मास्किंग अधिक स्पष्ट है (स्थानीय प्रभाव, चित्र 11);
- मास्कर सिग्नल के स्तर में वृद्धि के साथ, इसके प्रभाव का क्षेत्र फैलता है, यह अधिक से अधिक विषम हो जाता है, और यह उच्च आवृत्तियों की ओर स्थानांतरित हो जाता है।इससे हम यह मान सकते हैं कि श्रवण प्रणाली में अरैखिक विकृतियों का विश्लेषण करते समय निम्नलिखित नियमों का पालन किया जाता है:
- मौलिक आवृत्ति से ऊपर के गैर-रेखीय विरूपण उत्पाद कम-आवृत्ति घटकों की तुलना में धारणा के लिए कम महत्वपूर्ण हैं (वे बेहतर ढंग से छिपे हुए हैं);
- अरैखिक विकृतियों के उत्पाद मूल स्वर के जितने करीब स्थित होंगे, उतनी ही अधिक संभावना होगी कि वे अदृश्य हो जाएंगे और उनका कोई व्यक्तिपरक अर्थ नहीं होगा;
- गैर-रैखिकता से उत्पन्न होने वाले अतिरिक्त गैर-रेखीय घटक उच्च स्तर की तुलना में कम सिग्नल स्तरों पर धारणा के लिए अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं। यह चित्र 11 में दिखाया गया है।
मास्किंग प्रभावदरअसल, जैसे-जैसे मुख्य सिग्नल का स्तर बढ़ता है, इसका मास्किंग क्षेत्र फैलता है, और अधिक से अधिक विरूपण उत्पाद (हार्मोनिक्स, कुल और अंतर विकृतियां, आदि) इसमें आते हैं। निम्न स्तर पर यह क्षेत्र सीमित है, इसलिए उच्च क्रम के विरूपण उत्पाद अधिक श्रव्य होंगे।
शुद्ध टोन पर नॉनलाइनियर उत्पादों को मापते समय, मुख्य सिग्नल एनएफ से अधिक आवृत्ति वाले हार्मोनिक्स मुख्य रूप से कन्वर्टर्स में दिखाई देते हैं। हालाँकि, लाउडस्पीकर में आवृत्तियों (1/n) f के साथ कम हार्मोनिक्स भी हो सकते हैं। इंटरमॉड्यूलेशन विकृतियों को मापते समय (दो सिग्नलों का उपयोग करके और मल्टी-टोन सिग्नलों का उपयोग करके), कुल-अंतर विरूपण उत्पाद उत्पन्न होते हैं - मुख्य सिग्नल एम एफ 1 ± एन एफ 2 के ऊपर और नीचे दोनों।
श्रवण मास्किंग के सूचीबद्ध गुणों को ध्यान में रखते हुए, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाले जा सकते हैं: उच्च क्रम के गैर-रेखीय विकृतियों के उत्पाद निचले क्रम के उत्पादों की तुलना में अधिक श्रव्य हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, लाउडस्पीकर डिज़ाइन के अभ्यास से पता चलता है कि पांचवें से अधिक संख्या वाले हार्मोनिक्स को दूसरे और तीसरे की तुलना में बहुत अधिक अप्रिय माना जाता है, भले ही उनका स्तर पहले दो हार्मोनिक्स की तुलना में बहुत कम हो। आमतौर पर उनकी उपस्थिति को खड़खड़ाहट के रूप में माना जाता है और उत्पादन में लाउडस्पीकरों की अस्वीकृति होती है। आधी और निचली आवृत्तियों के साथ सबहार्मोनिक्स की उपस्थिति को श्रवण प्रणाली द्वारा तुरंत एक ओवरटोन के रूप में देखा जाता है, यहां तक कि बहुत कम स्तर पर भी।
यदि गैर-रैखिकता का क्रम कम है, तो इनपुट सिग्नल स्तर में वृद्धि के साथ, अतिरिक्त हार्मोनिक्स को श्रवण प्रणाली में छुपाया जा सकता है और विरूपण के रूप में नहीं माना जा सकता है, जिसकी पुष्टि इलेक्ट्रोकॉस्टिक ट्रांसड्यूसर को डिजाइन करने के अभ्यास से होती है। 2% के अरेखीय विरूपण स्तर वाले स्पीकर सिस्टम को श्रोताओं द्वारा काफी उच्च रेटिंग दी जा सकती है। एक ही समय में अच्छे एम्पलीफायरविरूपण स्तर 0.01% या उससे कम होना चाहिए, जो स्पष्ट रूप से इस तथ्य के कारण है ध्वनिक प्रणालीकम ऑर्डर के विरूपण उत्पाद बनाते हैं, और एम्पलीफायर बहुत अधिक ऊंचे ऑर्डर बनाते हैं।
कम सिग्नल स्तर पर होने वाले नॉनलाइनियर विरूपण उत्पाद उच्च स्तर की तुलना में बहुत अधिक श्रव्य हो सकते हैं। यह प्रतीत होता है कि विरोधाभासी कथन के व्यावहारिक निहितार्थ भी हो सकते हैं, क्योंकि इलेक्ट्रोकॉस्टिक ट्रांसड्यूसर और पथों में नॉनलाइनियर विकृतियां कम सिग्नल स्तर पर भी हो सकती हैं।
उपरोक्त विचारों के आधार पर, आर. गेडेस ने गैर-रेखीय विकृतियों के आकलन के लिए एक नया मनोध्वनिक मानदंड प्रस्तावित किया, जो निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करने वाला था: उच्च-क्रम विकृतियों के प्रति अधिक संवेदनशील होना और इसके लिए अधिक महत्वपूर्ण होना निम्न स्तरसंकेत.
समस्या यह दिखाने की थी कि यह मानदंड वर्तमान में स्वीकृत रेटिंग विधियों की तुलना में हार्मोनिक विरूपण की व्यक्तिपरक धारणा के साथ अधिक सुसंगत था: दो-टोन या मल्टी-टोन सिग्नल पर कुल हार्मोनिक विरूपण कारक और इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण कारक।
इस उद्देश्य के लिए, व्यक्तिपरक मूल्यांकन की एक श्रृंखला आयोजित की गई, जिसे निम्नानुसार व्यवस्थित किया गया: परीक्षण किए गए श्रवण सीमा (औसत आयु 21 वर्ष) वाले चौंतीस विशेषज्ञों ने संगीत अंशों की ध्वनि की गुणवत्ता का आकलन करने वाले प्रयोगों की एक बड़ी श्रृंखला में भाग लिया (उदाहरण के लिए, पुरुष स्वर) सिम्फोनिक संगीत के साथ), जिसमें विभिन्न प्रकार की अरेखीय विकृतियाँ पेश की गई हैं। यह कन्वर्टर्स की विशेषता वाले नॉनलाइनियर ट्रांसफर फ़ंक्शंस के साथ परीक्षण सिग्नल के "कन्वोल्यूशन" द्वारा किया गया था विभिन्न प्रकार के(लाउडस्पीकर, माइक्रोफोन, स्टीरियो फोन, आदि)।
सबसे पहले, साइनसॉइडल संकेतों का उपयोग उत्तेजनाओं के रूप में किया गया था, उन्हें विभिन्न स्थानांतरण कार्यों के साथ "संलग्न" किया गया था, और हार्मोनिक विरूपण गुणांक निर्धारित किया गया था। फिर दो साइनसॉइडल संकेतों का उपयोग किया गया और इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण गुणांक की गणना की गई। अंत में, नए प्रस्तावित गुणांक Gm को सीधे दिए गए स्थानांतरण कार्यों से निर्धारित किया गया था। विसंगतियाँ बहुत महत्वपूर्ण निकलीं: उदाहरण के लिए, समान स्थानांतरण फ़ंक्शन के लिए, SOI 1%, किम - 2.1%, Gm - 10.4% है। यह अंतर भौतिक रूप से समझाने योग्य है, क्योंकि किम और जीएम कई उच्च-क्रम वाले गैर-रेखीय विरूपण उत्पादों को ध्यान में रखते हैं।
श्रवण प्रयोग 20 हर्ट्ज...16 किलोहर्ट्ज़, संवेदनशीलता 108 डीबी, अधिकतम रेंज वाले स्टीरियो फोन पर किए गए। एसपीएल 122 डीबी. व्यक्तिपरक रेटिंग प्रत्येक संगीत टुकड़े के लिए सात-बिंदु पैमाने पर दी गई थी, संदर्भ टुकड़े की तुलना में "बहुत बेहतर" (यानी, संगीत टुकड़ा एक रैखिक स्थानांतरण फ़ंक्शन के साथ "ढह गया") से "बहुत खराब"। श्रवण मूल्यांकन के परिणामों के सांख्यिकीय प्रसंस्करण ने व्यक्तिपरक मूल्यांकन के औसत मूल्यों और जीएम गुणांक के मूल्य के बीच काफी उच्च सहसंबंध गुणांक स्थापित करना संभव बना दिया, जो 0.68 के बराबर निकला। उसी समय, एसओआई के लिए यह 0.42 था, और किम के लिए - 0.34 (प्रयोगों की इस श्रृंखला के लिए)।
इस प्रकार, प्रस्तावित मानदंड और ध्वनि की गुणवत्ता के व्यक्तिपरक आकलन के बीच संबंध अन्य गुणांक (चित्रा 12) की तुलना में काफी अधिक निकला।
जीएम गुणांक और व्यक्तिपरक आकलन के बीच संबंधप्रायोगिक परिणामों से यह भी पता चला कि 1% से कम जीएम वाला इलेक्ट्रोकॉस्टिक ट्रांसड्यूसर ध्वनि की गुणवत्ता के मामले में काफी संतोषजनक माना जा सकता है, इस अर्थ में कि इसमें नॉनलाइनियर विकृतियां व्यावहारिक रूप से अश्रव्य हैं।
बेशक, ये परिणाम प्रस्तावित मानदंड को मानकों में उपलब्ध मापदंडों, जैसे हार्मोनिक विरूपण गुणांक और इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण गुणांक, के साथ बदलने के लिए अभी तक पर्याप्त नहीं हैं, लेकिन यदि परिणामों की पुष्टि आगे के प्रयोगों से की जाती है, तो शायद यही होगा। .
अन्य नए मानदंडों की खोज भी सक्रिय रूप से जारी है, क्योंकि मौजूदा मापदंडों (विशेष रूप से हार्मोनिक विरूपण गुणांक, जो केवल पहले दो हार्मोनिक्स का मूल्यांकन करता है) और व्यक्तिपरक रूप से कथित ध्वनि की गुणवत्ता के बीच विसंगति अधिक से अधिक स्पष्ट हो जाती है क्योंकि ऑडियो उपकरण की समग्र गुणवत्ता में सुधार होता है।
जाहिर है, इस समस्या के समाधान के लिए आगे के रास्ते बनाए जाएंगे कंप्यूटर मॉडलश्रवण प्रणाली, इसमें गैर-रैखिक प्रक्रियाओं और मास्किंग प्रभावों को ध्यान में रखते हुए। जर्मनी में संचार ध्वनिकी संस्थान डी. ब्लौर्ट के नेतृत्व में इस क्षेत्र में काम कर रहा है, जिसके बारे में 114वीं एईएस कांग्रेस को समर्पित एक लेख में पहले ही लिखा जा चुका है। इन मॉडलों का उपयोग करके, वास्तविक संगीत और भाषण संकेतों में विभिन्न प्रकार के गैर-रेखीय विकृतियों की श्रव्यता का मूल्यांकन करना संभव होगा। हालाँकि, हालांकि वे अभी तक नहीं बनाए गए हैं, उपकरणों में नॉनलाइनियर विकृतियों का आकलन सरलीकृत तरीकों का उपयोग करके किया जाएगा जो वास्तविक श्रवण प्रक्रियाओं के जितना करीब संभव हो।
अरैखिक विकृतियाँ द्वितीयक और प्राथमिक संकेतों के बीच संबंध की अरैखिकता के कारण होने वाली सिग्नल विकृतियाँ हैं स्थिर मोड. एक साइनसॉइडल आकार के इनपुट सिग्नल के गैर-रेखीय जड़ता-मुक्त विकृतियों के परिणामस्वरूप, एक जटिल आकार का आउटपुट सिग्नल प्राप्त होता है y = y0 + v1x + v2x2 + v3x3 + ... जहां: x इनपुट मात्रा है; y0 - स्थिर घटक; v1 - रैखिक लाभ; v2, v3 ... - अरैखिक विरूपण गुणांक।
एक गैर-रेखीय स्थानांतरण विशेषता वाले सिस्टम में, वर्णक्रमीय घटक दिखाई देते हैं जो इनपुट पर मौजूद नहीं थे - गैर-रैखिकता के उत्पाद। जब एकल आवृत्ति f1 के साथ एक सिग्नल ऐसे सिस्टम के इनपुट पर लागू किया जाता है, तो आवृत्तियों f1, 2f1, 3f1, आदि वाले घटक आउटपुट पर दिखाई देंगे। यदि कई आवृत्तियों एफ 1, एफ 2, एफ 3, ... से युक्त सिग्नल इनपुट पर आपूर्ति की जाती है, तो सिस्टम के आउटपुट पर, हार्मोनिक घटकों के अलावा, आवृत्तियों एन 1 एफ 1 ± एन 2 एफ 2 ± एन 3 एफ 3 के साथ तथाकथित "संयोजन घटक" ± ... अतिरिक्त रूप से दिखाई देगा, जहां n=1, 2, 3, ... जब निरंतर स्पेक्ट्रम के साथ ध्वनियों को फीड किया जाता है, तो एक निरंतर स्पेक्ट्रम भी प्राप्त होता है, लेकिन स्पेक्ट्रम लिफाफे के बदले हुए आकार के साथ।
नॉनलाइनियर विरूपण का आकलन आमतौर पर नॉनलाइनियर विरूपण कारक द्वारा किया जाता है, जो हार्मोनिक्स के प्रभावी मूल्यों का कुल आउटपुट सिग्नल के प्रभावी मूल्य का अनुपात है और इसे प्रतिशत के रूप में मापा जाता है। यहाँ An आवृत्तियों nf वाले घटकों के आयाम हैं। आगे दिया गया सरलीकृत सूत्र उन मामलों के लिए मान्य है जहां विकृतियां छोटी हैं (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.
ध्वनि संचरण के दौरान, ध्वनि के आवृत्ति घटकों के बीच प्राथमिक संबंधों को संरक्षित किया जाना चाहिए। इस संबंध में, ऑडियो चैनल के किसी भी अनुभाग की गुणवत्ता का आकलन उसके आयाम-आवृत्ति (संक्षिप्त आवृत्ति) विशेषता द्वारा किया जाता है, जिसे अक्सर संक्षिप्त नाम आवृत्ति प्रतिक्रिया द्वारा दर्शाया जाता है। आवृत्ति प्रतिक्रिया को चैनल के किसी दिए गए खंड या एक अलग ऑडियो डिवाइस के इनपुट को आपूर्ति किए गए संकेतों की आवृत्ति पर ट्रांसमिशन गुणांक की निर्भरता के ग्राफ के रूप में समझा जाता है। ट्रांसमिशन गुणांक एम्पलीफायर के इनपुट और उसके आउटपुट पर संकेतों के परिमाण का अनुपात है।
ट्रांसमिशन पथ की आवृत्ति प्रतिक्रिया (ट्रांसमिशन गुणांक की आवृत्ति निर्भरता) आवृत्ति घटकों के आयामों के बीच संबंधों को बदल देती है। इससे समय परिवर्तन की व्यक्तिपरक अनुभूति होती है। किसी भी उपकरण में होने वाली आवृत्ति विरूपण की डिग्री का एक संकेतक इसकी आयाम-आवृत्ति विशेषता की असमानता है; सिग्नल स्पेक्ट्रम की किसी भी विशिष्ट आवृत्ति पर एक मात्रात्मक संकेतक आवृत्ति विरूपण गुणांक है।
नॉनलाइनियर विकृतियाँ सिग्नल प्रोसेसिंग और ट्रांसमिशन सिस्टम की नॉनलाइनियरिटी के कारण होती हैं। ये विकृतियाँ उन घटकों के आउटपुट सिग्नल के आवृत्ति स्पेक्ट्रम में उपस्थिति का कारण बनती हैं जो इनपुट सिग्नल में अनुपस्थित हैं। नॉनलाइनियर विकृतियाँ एक विद्युत सर्किट (उदाहरण के लिए, एक एम्पलीफायर या ट्रांसफार्मर के माध्यम से) से गुजरने वाले कंपन के आकार में परिवर्तन हैं, जो इस सर्किट के इनपुट और इसके आउटपुट पर तात्कालिक वोल्टेज मूल्यों के बीच आनुपातिकता के उल्लंघन के कारण होता है। यह तब होता है जब आउटपुट वोल्टेज विशेषता इनपुट वोल्टेज के साथ गैर-रैखिक रूप से भिन्न होती है। अरेखीय विरूपण को कुल हार्मोनिक विरूपण कारक या हार्मोनिक विरूपण कारक द्वारा निर्धारित किया जाता है। विशिष्ट SOI मान: 0% - साइनसॉइड; 3% - साइनसॉइडल के करीब आकार; 5% - साइनसॉइडल के करीब एक आकार (आकार विचलन पहले से ही आंख को दिखाई दे रहे हैं); 21% तक - समलम्बाकार या चरणबद्ध संकेत; 43% एक वर्गाकार तरंग संकेत है।
यदि एम्पलीफायर के इनपुट पर एक साइनसॉइडल वोल्टेज लागू किया जाता है, तो आउटपुट पर प्रवर्धित वोल्टेज साइनसॉइडल नहीं होगा, लेकिन अधिक जटिल होगा। इसमें सरल साइनसॉइडल दोलनों की एक श्रृंखला शामिल है - मौलिक और उच्च हार्मोनिक्स। इस प्रकार, एम्पलीफायर अतिरिक्त हार्मोनिक्स जोड़ता है जो एम्पलीफायर इनपुट पर मौजूद नहीं थे।
चित्र 2 - अरेखीय विकृति
चित्र 2 एम्पलीफायर Uвx के इनपुट पर साइनसॉइडल वोल्टेज और आउटपुट Uout पर विकृत गैर-साइनसॉइडल वोल्टेज को दर्शाता है। इस मामले में, एम्पलीफायर दूसरा हार्मोनिक पेश करता है। वोल्टेज ग्राफ यूआउट पर, डैश उपयोगी पहला हार्मोनिक (मौलिक दोलन) दिखाता है, जिसमें इनपुट वोल्टेज के समान आवृत्ति होती है, और दोगुनी आवृत्ति के साथ हानिकारक दूसरा हार्मोनिक होता है। आउटपुट वोल्टेज इन दो हार्मोनिक्स का योग है।
प्रवर्धित दोलनों के आकार का विरूपण, अर्थात्। मौलिक दोलन में अतिरिक्त हार्मोनिक्स को जोड़ने को नॉनलाइनियर विरूपण कहा जाता है। वे स्वयं को इस तथ्य में प्रकट करते हैं कि ध्वनि कर्कश और कर्कश हो जाती है। अरेखीय विकृतियों का मूल्यांकन करने के लिए, अरेखीय विरूपण गुणांक kH का उपयोग करें, जो दर्शाता है कि मौलिक दोलन 1 के संबंध में एम्पलीफायर द्वारा बनाए गए सभी अतिरिक्त हार्मोनिक्स कितने प्रतिशत हैं
यदि kn 5% से कम है, अर्थात, यदि एम्पलीफायर द्वारा जोड़े गए हार्मोनिक्स का योग पहले हार्मोनिक के 5% से अधिक नहीं है, तो कान को विकृति का पता नहीं चलता है। जब अरैखिक विरूपण गुणांक 10% से अधिक होता है, तो ध्वनि की कर्कशता और खड़खड़ाहट पहले से ही कलात्मक कार्यक्रमों की छाप को खराब कर देती है। 20% से अधिक केएच पर, विकृति अस्वीकार्य है और यहां तक कि भाषण भी समझ से बाहर हो जाता है।
जब भाषण और संगीत के प्रसारण के दौरान जटिल आकृतियों के कंपन को बढ़ाया जाता है तो अरैखिक विकृतियाँ भी उत्पन्न होती हैं। इस मामले में, प्रवर्धित दोलनों का आकार भी विकृत हो जाता है और अनावश्यक हार्मोनिक्स जुड़ जाते हैं। जटिल कंपन स्वयं हार्मोनिक्स से बने होते हैं, जिन्हें एम्पलीफायर द्वारा सही ढंग से पुन: पेश किया जाना चाहिए। उन्हें एम्पलीफायर द्वारा निर्मित अतिरिक्त हार्मोनिक्स के साथ भ्रमित नहीं होना चाहिए। इनपुट वोल्टेज के हार्मोनिक्स उपयोगी होते हैं क्योंकि वे ध्वनि का समय निर्धारित करते हैं, जबकि एम्पलीफायर द्वारा पेश किए गए हार्मोनिक्स हानिकारक होते हैं। वे अरैखिक विकृतियाँ उत्पन्न करते हैं।
एम्पलीफायरों में नॉनलाइनियर विकृतियों के कारण हैं: लैंप और ट्रांजिस्टर की विशेषताओं की गैर-रैखिकता, लैंप में नियंत्रण ग्रिड करंट की उपस्थिति और ट्रांसफार्मर या कम-आवृत्ति चोक के कोर की चुंबकीय संतृप्ति। लाउडस्पीकर, टेलीफोन, माइक्रोफोन और ध्वनि पिकअप में भी महत्वपूर्ण गैर-रैखिक विकृतियाँ पैदा होती हैं।
3. अन्य प्रकार की विकृति. एम्पलीफायर डिवाइस में प्रतिक्रिया की उपस्थिति चरण विकृतियों की उपस्थिति की ओर ले जाती है। एम्पलीफायर के आउटपुट पर विभिन्न दोलनों के बीच चरण बदलाव इनपुट के समान नहीं हैं। ध्वनियों को पुन: प्रस्तुत करते समय, ये विकृतियाँ कोई भूमिका नहीं निभाती हैं, क्योंकि मानव श्रवण अंग उन्हें महसूस नहीं करते हैं, लेकिन कुछ मामलों में, उदाहरण के लिए टेलीविजन में, उनका हानिकारक प्रभाव पड़ता है।
प्रत्येक एम्पलीफायर गतिशील रेंज विरूपण उत्पन्न करता है। यह संपीड़ित है, यानी एम्पलीफायर के आउटपुट पर सबसे मजबूत कंपन का अनुपात इनपुट से कम है। इससे प्राकृतिक ध्वनि बाधित होती है। ऐसी विकृतियों को कम करने के लिए, कभी-कभी गतिशील रेंज का विस्तार करने के लिए एक विशेष उपकरण पेश किया जाता है, जिसे विस्तारक कहा जाता है। डायनेमिक रेंज का संपीड़न इलेक्ट्रोकॉस्टिक उपकरणों में भी होता है।
एम्पलीफायरों के बुनियादी पैरामीटर
चिकित्सा और जैविक संकेतों को संसाधित करने के लिए डिज़ाइन किए गए किसी भी एम्पलीफायर को एक सक्रिय क्वाड्रिपोल (छवि 1.1) के रूप में दर्शाया जा सकता है। EMF Evx और आंतरिक प्रतिरोध Ri वाला एक सिग्नल स्रोत एम्पलीफायर के इनपुट से जुड़ा है। इनपुट सर्किट में एक इनपुट करंट Iin प्रवाहित होता है, जिसका मान एम्पलीफायर रिन के इनपुट प्रतिरोध और सिग्नल स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध पर निर्भर करता है। सिग्नल स्रोत के आंतरिक प्रतिरोध में वोल्टेज ड्रॉप के कारण, इनपुट वोल्टेज, जो वास्तव में एम्पलीफायर द्वारा बढ़ाया जाता है, सिग्नल स्रोत के ईएमएफ से भिन्न होता है:
चित्र 1.1 - समतुल्य एम्पलीफायर सर्किट
एम्पलीफायर का आउटपुट करंट लोड करंट Rн है। इस धारा का परिमाण आउटपुट वोल्टेज पर निर्भर करता है, जो एम्पलीफायर के आउटपुट प्रतिरोध के कारण ओपन-सर्किट वोल्टेज kUin से भिन्न होता है
एम्पलीफायर के गुणों का मूल्यांकन करने के लिए, कई पैरामीटर पेश किए गए हैं।
- वोल्टेज और करंट लाभ
ये गुणांक दर्शाते हैं कि इनपुट मानों की तुलना में आउटपुट वोल्टेज और वर्तमान मान कितनी बार बदलते हैं। शक्ति लाभ इस प्रकार पाया जा सकता है
किसी भी एम्पलीफायर में K P>>1 होता है, जबकि करंट और वोल्टेज लाभ इकाई से कम हो सकता है। हालाँकि, यदि उसी समय K I<1 и K U <1, устройство не может считаться усилителем.
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अधिकांश एम्पलीफायर सर्किट में प्रतिक्रियाशील तत्व (कैपेसिटेंस और इंडक्शन) होते हैं, इसलिए, सामान्य स्थिति में, एम्पलीफायर लाभ जटिल होगा
जहां इनपुट से आउटपुट तक गुजरते समय कोण सिग्नल के चरण बदलाव की मात्रा निर्धारित करता है।
एम्पलीफायर की आयाम-आवृत्ति प्रतिक्रिया (एएफसी) प्रवर्धित सिग्नल की आवृत्ति पर लाभ की निर्भरता निर्धारित करती है। एम्पलीफायर की आवृत्ति प्रतिक्रिया का एक अनुमानित दृश्य चित्र 1.2 में दिखाया गया है। लाभ गुणांक K 0 को तथाकथित "मध्यम" आवृत्ति पर गुणांक का अधिकतम मान माना जाता है। आवृत्ति प्रतिक्रिया पर दो विशिष्ट बिंदु एम्पलीफायर के "पासबैंड" की अवधारणा को परिभाषित करते हैं। वे आवृत्तियाँ जिन पर लाभ एक कारक (या 3 डीबी) से घट जाता है, कटऑफ आवृत्तियाँ कहलाती हैं। चित्र में. 1.2 एफ 1 निचली सीमा आवृत्ति एफ एन है, और एफ 2 लाभ की ऊपरी सीमा आवृत्ति है (एफ बी)। अंतर:
एफ = एफ बी - एफ एच
इसे एम्पलीफायर की बैंडविड्थ कहा जाता है, जो एम्पलीफायर की ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज निर्धारित करता है।
सामान्य तौर पर, आवृत्ति प्रतिक्रिया से पता चलता है कि आवृत्ति रेंज में इनपुट सिग्नल के निरंतर आयाम के साथ आउटपुट सिग्नल का आयाम कैसे बदलता है, जबकि यह माना जाता है कि सिग्नल का आकार नहीं बदलता है। आवृत्ति में परिवर्तन के साथ लाभ में परिवर्तन का आकलन करने के लिए, आवृत्ति विरूपण की अवधारणा पेश की गई है
एम एन = एम बी = . आवृत्ति विकृतियों को रैखिक के रूप में वर्गीकृत किया गया है, अर्थात। जिसके दिखने से मूल सिग्नल के आकार में विकृति नहीं आती है।
आवृत्ति प्रतिक्रिया के प्रकार के आधार पर, एम्पलीफायरों को कई वर्गों में विभाजित किया जा सकता है।
डीसी एम्पलीफायर: एफ एच = 0 हर्ट्ज, एफ बी = (103 3 - 108 8) हर्ट्ज;
ऑडियो आवृत्ति एम्पलीफायर: एफ एच = 20 हर्ट्ज, एफ बी = (15 - 20) 10 हर्ट्ज;
उच्च आवृत्ति एम्पलीफायर: एफ एच = 20*103 हर्ट्ज, एफ बी = (200 - 300) · 103 3 हर्ट्ज।
नैरोबैंड (चयनात्मक) एम्पलीफायर। उत्तरार्द्ध की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि वे व्यावहारिक रूप से सिग्नल के संपूर्ण आवृत्ति स्पेक्ट्रम से एक हार्मोनिक को बढ़ाते हैं और ऊपरी और निचली सीमा आवृत्तियों का उनका अनुपात है:
चित्र 1. 2- एम्पलीफायर आवृत्ति प्रतिक्रिया
एम्पलीफायर की आयाम विशेषता इनपुट सिग्नल में परिवर्तन होने पर आउटपुट सिग्नल के परिमाण में परिवर्तन की विशेषताओं को दर्शाती है। जैसे कि चित्र से देखा जा सकता है। 1.3 इनपुट वोल्टेज की अनुपस्थिति में आउटपुट वोल्टेज शून्य (UOUTmin) नहीं है। यह एम्पलीफायर के आंतरिक शोर के कारण होता है, जो एम्पलीफायर इनपुट पर लागू होने वाले इनपुट वोल्टेज के न्यूनतम मूल्य को सीमित करता है और इसकी संवेदनशीलता निर्धारित करता है:
इनपुट वोल्टेज (बिंदु 3) में एक महत्वपूर्ण वृद्धि इस तथ्य की ओर ले जाती है कि आयाम विशेषता गैर-रैखिक हो जाती है और आउटपुट वोल्टेज में और वृद्धि रुक जाती है (बिंदु 5)। यह एम्पलीफायर चरणों की संतृप्ति के कारण है। इनपुट वोल्टेज का स्वीकार्य मान वह माना जाता है जिस पर आउटपुट वोल्टेज UOUTmax से अधिक नहीं होता है, जैसा कि चित्र 1.3 से देखा जा सकता है, आयाम विशेषता के रैखिक खंड की सीमा पर स्थित है। आयाम विशेषता एम्पलीफायर की गतिशील सीमा निर्धारित करती है:
कभी-कभी, सुविधा के लिए, डायनेमिक रेंज की गणना डेसीबल में इस प्रकार की जाती है:
चित्र 1.3 - एम्पलीफायर की आयाम विशेषता
एम्पलीफायर का कुल हार्मोनिक विरूपण (टीएचडी) उस डिग्री को निर्धारित करता है जिस तक प्रवर्धन के दौरान साइनसॉइडल तरंग विकृत होती है। सिग्नल विरूपण का अर्थ है कि इसके स्पेक्ट्रम में, मुख्य (प्रथम) हार्मोनिक के साथ, उच्च क्रम के हार्मोनिक्स दिखाई देते हैं। इसके आधार पर, अरेखीय विरूपण कारक को इस प्रकार पाया जा सकता है:
जहां U i संख्या i>1 के साथ हार्मोनिक का वोल्टेज है। यह देखना आसान है कि आउटपुट सिग्नल में उच्च हार्मोनिक्स की अनुपस्थिति में, K Г = 0, यानी। इनपुट से आउटपुट तक एक साइनसॉइडल सिग्नल विरूपण के बिना प्रसारित होता है। इनपुट और आउटपुट प्रतिबाधा का एम्पलीफायर के संचालन पर काफी ध्यान देने योग्य प्रभाव पड़ता है। बदलते या परिवर्तनीय संकेतों को प्रवर्धित करते समय, प्रतिरोधों को इस प्रकार पाया जा सकता है:
प्रत्यक्ष धारा पर, इन मापदंडों को सरलीकृत सूत्रों का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है
इनपुट और आउटपुट प्रतिरोधों का निर्धारण करते समय, यह याद रखना चाहिए कि कुछ मामलों में वे सर्किट के प्रतिक्रियाशील तत्वों के कारण जटिल हो सकते हैं। इस मामले में, सिग्नल की महत्वपूर्ण आवृत्ति विकृति हो सकती है, खासकर उच्च आवृत्ति रेंज में। सेलुलर बूस्ट: सेलुलर सिग्नल बूस्टरजीएसएम.
आइए एम्पलीफायरों की मुख्य विशेषताओं पर नजर डालें।
आयाम विशेषता इनपुट वोल्टेज (करंट) के आयाम पर आउटपुट वोल्टेज (करंट) के आयाम की निर्भरता है (चित्र 9.2)। बिंदु 1 यूइन=0 पर मापे गए शोर वोल्टेज से मेल खाता है, बिंदु 2 न्यूनतम इनपुट वोल्टेज से मेल खाता है जिस पर सिग्नल को एम्पलीफायर आउटपुट पर पृष्ठभूमि शोर से अलग किया जा सकता है। धारा 2-3 कार्यशील खंड है जिसमें एम्पलीफायर के इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच आनुपातिकता बनाए रखी जाती है। बिंदु 3 के बाद, इनपुट सिग्नल की अरेखीय विकृतियाँ देखी जाती हैं। अरेखीय विरूपण की डिग्री का अनुमान अरेखीय गुणांक द्वारा लगाया जाता है
विरूपण (या हार्मोनिक विरूपण):
,
जहां U1m, U2m, U3m, Unm क्रमशः आउटपुट वोल्टेज के पहले (मौलिक), दूसरे, तीसरे और nवें हार्मोनिक्स के आयाम हैं।
परिमाण 
एम्पलीफायर की गतिशील रेंज की विशेषता है।
चावल। 9.2. एम्पलीफायर आयाम प्रतिक्रिया
एक एम्पलीफायर की आयाम-आवृत्ति प्रतिक्रिया (एएफसी) आवृत्ति पर लाभ मापांक की निर्भरता है (चित्र 9.3)। आवृत्तियों fн और fв को निचली और ऊपरी सीमा आवृत्तियाँ और उनका अंतर कहा जाता है
(fн-fв) - एम्पलीफायर बैंडविड्थ।
चावल। 9.3. एम्पलीफायर आवृत्ति प्रतिक्रिया
जब पर्याप्त रूप से छोटे आयाम का एक हार्मोनिक सिग्नल प्रवर्धित किया जाता है, तो प्रवर्धित सिग्नल के आकार में विरूपण नहीं होता है। जब एक जटिल इनपुट सिग्नल जिसमें कई हार्मोनिक्स होते हैं, को प्रवर्धित किया जाता है, तो एम्पलीफायर द्वारा हार्मोनिक्स को असमान रूप से बढ़ाया जाता है क्योंकि सर्किट प्रतिक्रिया आवृत्ति के साथ बदलती रहती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रवर्धित सिग्नल का विकृत तरंग रूप होता है।
ऐसी विकृतियों को आवृत्ति विकृतियाँ कहा जाता है और आवृत्ति विरूपण गुणांक द्वारा विशेषता होती है:
जहां Kf किसी दी गई आवृत्ति पर लाभ का परिमाण है।
आवृत्ति विरूपण गुणांक
और उन्हें क्रमशः निचली और ऊपरी सीमा आवृत्तियों पर विरूपण गुणांक कहा जाता है।
आवृत्ति प्रतिक्रिया को लघुगणकीय पैमाने पर भी प्लॉट किया जा सकता है। इस मामले में, इसे एलएफसी (छवि 9.4) कहा जाता है, एम्पलीफायर का लाभ डेसिबल में व्यक्त किया जाता है, और आवृत्तियों को एक दशक (10 एफ और एफ के बीच आवृत्ति अंतराल) के माध्यम से एब्सिस्सा अक्ष के साथ प्लॉट किया जाता है।
चावल। 9.4. लघुगणकीय आयाम-आवृत्ति प्रतिक्रिया
एम्पलीफायर (एलएएफसी)
आमतौर पर, f=10n से संबंधित आवृत्तियों को संदर्भ बिंदु के रूप में चुना जाता है। एलएफसी वक्रों का प्रत्येक आवृत्ति क्षेत्र में एक निश्चित ढलान होता है। इसे प्रति दशक डेसीबल में मापा जाता है।
एक एम्पलीफायर की चरण-आवृत्ति प्रतिक्रिया (पीएफसी) आवृत्ति पर इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच चरण कोण की निर्भरता है। एक विशिष्ट चरण प्रतिक्रिया चित्र में दिखाई गई है। 9.5. इसे लघुगणकीय पैमाने पर भी आलेखित किया जा सकता है।
मध्य-आवृत्ति क्षेत्र में, अतिरिक्त चरण विरूपण न्यूनतम है। चरण प्रतिक्रिया आवृत्ति विकृतियों के समान कारणों से एम्पलीफायरों में उत्पन्न होने वाली चरण विकृतियों का मूल्यांकन करना संभव बनाती है।
चावल। 9.5. एम्पलीफायर की चरण-आवृत्ति प्रतिक्रिया (पीएफसी)।
चरण विकृतियों की घटना का एक उदाहरण चित्र में दिखाया गया है। 9.6, जो दो हार्मोनिक्स (बिंदीदार रेखा) से युक्त एक इनपुट सिग्नल के प्रवर्धन को दर्शाता है, जो प्रवर्धित होने पर चरण बदलाव से गुजरता है।
चावल। 9.6. एम्पलीफायर में चरण विरूपण
एक एम्पलीफायर की क्षणिक प्रतिक्रिया अचानक इनपुट कार्रवाई के तहत समय पर आउटपुट सिग्नल (वर्तमान, वोल्टेज) की निर्भरता है (चित्र 9.7)। एम्पलीफायर की आवृत्ति, चरण और क्षणिक विशेषताएं एक दूसरे से विशिष्ट रूप से संबंधित हैं।
चावल। 9.7. एम्पलीफायर क्षणिक प्रतिक्रिया
उच्च-आवृत्ति क्षेत्र छोटे समय के क्षेत्र में क्षणिक प्रतिक्रिया से मेल खाता है, और कम-आवृत्ति क्षेत्र बड़े समय के क्षेत्र में क्षणिक प्रतिक्रिया से मेल खाता है।
प्रवर्धित संकेतों की प्रकृति के आधार पर, उन्हें प्रतिष्ठित किया जाता है:
o सतत सिग्नल एम्पलीफायर। यहां स्थापना प्रक्रियाओं की उपेक्षा की जाती है। मुख्य विशेषता आवृत्ति स्थानांतरण है।
o पल्स सिग्नल एम्पलीफायर। इनपुट सिग्नल इतनी तेज़ी से बदलता है कि एम्पलीफायर में क्षणिक आउटपुट तरंग रूप निर्धारित करने में निर्णायक होते हैं। मुख्य विशेषता एम्पलीफायर की पल्स ट्रांसफर विशेषता है।
एम्पलीफायर के उद्देश्य के अनुसार उन्हें इसमें विभाजित किया गया है:
ओ वोल्टेज एम्पलीफायरों,
ओ वर्तमान एम्पलीफायरों,
ओ पावर एम्पलीफायर।
ये सभी इनपुट सिग्नल की शक्ति को बढ़ाते हैं। हालाँकि, पावर एम्पलीफायरों को स्वयं उच्च दक्षता पर लोड को दी गई शक्ति प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए।
1. निम्नलिखित कार्यों के लिए स्मरक कोड और मशीन कोड में प्रोग्राम अंश लिखें:
