Ulazni signal, za korijen srednje kvadratne sume spektralnih komponenti ulaznog signala, ponekad se koristi nestandardizirani sinonim - clearfactor(posuđenica iz njemačkog). SOI je bezdimenzijska veličina, obično izražena u postocima. Uz SOI, razina nelinearnog izobličenja može se izraziti pomoću faktor harmonijskog izobličenja.
Faktor harmonijskog izobličenja- vrijednost koja izražava stupanj nelinearnog izobličenja uređaja (pojačala itd.), jednaka omjeru srednjeg kvadrata napona zbroja viših harmonika signala, osim prvog, i napona prvi harmonik kada se na ulaz uređaja dovede sinusni signal.
Harmonijski koeficijent, kao i SOI, izražava se u postocima. Harmonijska distorzija ( K G) odnosi se na CNI ( K N) omjer:
Mjerenja
- U niskofrekventnom (LF) području (do 100-200 kHz) za mjerenje SOI koriste se nelinearni mjerači izobličenja (mjerači harmonijskog izobličenja).
- Na višim frekvencijama (MF, HF) koriste se neizravna mjerenja pomoću analizatora spektra ili selektivnih voltmetara.
Tipične SOI vrijednosti
- 0% - valni oblik je idealan sinusni val.
- 3% - oblik signala je drugačiji od sinusoidnog, ali izobličenje nije vidljivo oku.
- 5% - odstupanje oblika signala od sinusoidnog vidljivo je okom na oscilogramu.
- 10 % - standardna razina izobličenje pri kojem se uzima u obzir stvarna snaga (RMS) UMZCH.
- 21% - na primjer, trapezoidni ili stepenasti signal.
- 43% - na primjer, kvadratni signal.
vidi također
Književnost
- Priručnik radioelektroničkih uređaja: U 2 sveska; ur. D. P. Linde - M.: Energija,
- Gorokhov P.K. Rječnik u radioelektronici. Osnovni pojmovi- M: Rus. Jezik,
Linkovi
- GLAVNE ELEKTRIČNE KARAKTERISTIKE KANALA ZA PRIJENOS ZVUKA
Zaklada Wikimedia. 2010.
Pogledajte što je "" u drugim rječnicima:
faktor harmonijskog izobličenja- SOI Parametar koji vam omogućuje da uzmete u obzir utjecaj harmonika i kombinacijskih komponenti na kvalitetu signala. Numerički definiran kao omjer snage nelinearnih izobličenja prema snazi neiskrivljenog signala, obično izražen kao postotak. [L.M. Nevdjajev...
faktor harmonijskog izobličenja- 3.9 koeficijent nelinearnog izobličenja (ukupno izobličenje): Omjer, kao postotak, srednje kvadratne vrijednosti spektralnih komponenti izlaznog signala akustičnog kalibratora, kojih nema u ulaznom signalu, i srednje kvadratne vrijednosti vrijednost......
faktor harmonijskog izobličenja- netiesinių iškreipių faktorius statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. faktor nelinearne distorzije vok. Klirrfaktor, m rus. faktor nelinearne distorzije, m pranc. taux de distorsion harmonique, m … Fizikos terminų žodynas
THD ulazne struje UPS-a Karakterizira odstupanja oblika ulazne struje UPS-a od sinusoidnog. Što je veća vrijednost ovog parametra, to je gore za opremu spojenu na istu mrežu napajanja i za samu mrežu, u ovom slučaju pogoršava se... ... Vodič za tehničke prevoditelje
THD izlaznog napona UPS-a Karakterizira odstupanje oblika izlaznog napona od sinusoidnog, obično se daje za linearne (motori, neke vrste rasvjetna tijela) i nelinearno opterećenje. Što je ova vrijednost veća, kvaliteta je lošija... ... Vodič za tehničke prevoditelje
THD pojačala- - [L.G.Sumenko. Englesko-ruski rječnik o informacijskoj tehnologiji. M.: Državno poduzeće TsNIIS, 2003.] Teme informacijska tehnologija općenito EN faktor izobličenja pojačala... Vodič za tehničke prevoditelje
THD zvučnika- 89. Koeficijent nelinearnog izobličenja zvučnika Koeficijent nelinearnog izobličenja Ndp. Harmonijski koeficijent Izražen kao postotak, kvadratni korijen omjera zbroja kvadrata efektivnih vrijednosti emitiranih spektralnih komponenti... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije
Koeficijent nelinearne distorzije laringofona- 94. Koeficijent nelinearne distorzije laringofona Izražen u postotku, vrijednost kvadratnog korijena omjera zbroja kvadrata efektivnih vrijednosti harmonika elektromotorne sile koju razvija laringofon tijekom harmoničnog kretanja zraka , da..... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije
dopušteni faktor nelinearnog izobličenja- - [L.G.Sumenko. Englesko-ruski rječnik o informacijskoj tehnologiji. M.: Državno poduzeće TsNIIS, 2003.] Teme informacijske tehnologije općenito EN harmonijska tolerancija ... Vodič za tehničke prevoditelje
- (harmonic distortion meter) uređaj za mjerenje koeficijenta nelinearnog izobličenja (harmonijskog izobličenja) signala u radio uređajima. Sadržaj... Wikipedia
Kada se električni signali pojačavaju, može doći do nelinearnih, frekvencijskih i faznih izobličenja.
Nelinearna distorzija predstavljaju promjenu oblika krivulje pojačanih oscilacija uzrokovanu nelinearnim svojstvima kola kroz koje te oscilacije prolaze.
Glavni razlog za pojavu nelinearnih izobličenja u pojačalu je nelinearnost karakteristika elemenata pojačala, kao i karakteristike magnetizacije transformatora ili prigušnica s jezgrama.
Pojava izobličenja valnog oblika signala uzrokovana nelinearnošću ulaznih karakteristika tranzistora ilustrirana je grafom na slici 1. Pretpostavimo da je sinusoidni ispitni signal doveden na ulaz pojačala. Ulazeći u nelinearni dio ulazne karakteristike tranzistora, ovaj signal uzrokuje promjene u ulaznoj struji, čiji se oblik razlikuje od sinusoidnog. S tim u vezi, izlazna struja, a time i izlazni napon, promijenit će svoj oblik u odnosu na ulazni signal.
Što je veća nelinearnost pojačala, to više iskrivljuje sinusoidni napon doveden na ulaz. Poznato je (Fourierov teorem) da se svaka nesinusoidalna periodička krivulja može prikazati zbrojem harmonijskih oscilacija i viših harmonika. Dakle, kao rezultat nelinearnih izobličenja, na izlazu pojačala pojavljuju se viši harmonici, tj. potpuno nove vibracije kojih nije bilo na ulazu.
Stupanj nelinearnog izobličenja pojačala obično se procjenjuje vrijednošću nelinearni faktor izobličenja(harmonijsko izobličenje)
Gdje 
- zbroj električnih snaga oslobođenih na opterećenju harmonicima koji su rezultat nelinearnog pojačanja; 
- električna energija prvi harmonik.
U slučajevima kada otpor opterećenja ima istu vrijednost za sve harmonijske komponente pojačanog signala, koeficijent harmonika određuje se formulom
,
Gdje - 
itd. – efektivne ili amplitudne vrijednosti prvog, drugog, trećeg itd. harmonici izlazne struje; 
itd. efektivne ili amplitudne vrijednosti harmonika izlaznog napona.
Harmonijski koeficijent obično se izražava kao postotak, dakle vrijednost koja se nalazi formulama 
treba pomnožiti sa 100. Ukupni iznos nelinearnog izobličenja koji se javlja na izlazu pojačala i koji stvaraju pojedini stupnjevi ovog pojačala određuje se približnom formulom:
Gdje - 
nelinearna izobličenja koja uvodi svaki stupanj pojačala.
Dopuštena vrijednost harmonijskog izobličenja u potpunosti ovisi o namjeni pojačala. Kod instrumentacijskih pojačala dopuštena vrijednost harmonijskog izobličenja je 
je desetinke postotka.
Frekvencija se zovu iskrivljenje , uzrokovan promjenama pojačanja na različitim frekvencijama. Uzrok izobličenja frekvencije je prisutnost reaktivnih elemenata u krugu - kondenzatora, induktora, međuelektrodnih kapaciteta pojačala, montažnog kapaciteta itd.
Na primjer na Sl. Slika 2 prikazuje amplitudno-frekvencijski odziv ULF-a.
Riža. 2. Amplitudno-frekvencija Sl. 3. Fazni frekvencijski odziv
ULF karakteristike. pojačalo
Prilikom konstruiranja amplitudno-frekvencijskih karakteristika, prikladnije je crtati frekvenciju duž osi apscise ne na linearnoj, već na logaritamskoj skali. Za svaku frekvenciju, vrijednost je zapravo iscrtana duž osi lgf , a vrijednost frekvencije je predznačena.
Izražava se stupanj izobličenja na pojedinim frekvencijama faktor izobličenja frekvencije
M, jednaka omjeru pojačanja na danoj frekvenciji 
Obično se najveće izobličenje frekvencije događa na rubovima frekvencijskog raspona f n i f V. Koeficijenti izobličenja frekvencije u ovom su slučaju jednaki
,
Gdje DO n I DO c – odnosno, faktori pojačanja na nižim i gornjim frekvencijama raspona.
Za niskofrekventna pojačala, idealan frekvencijski odziv je horizontalna ravna linija (linija AB na slici 2).
Gdje DOn I DOV- odnosno faktore pojačanja na nižim i gornjim frekvencijama raspona. Iz definicije koeficijenta izobličenja frekvencije proizlazi da ako M> 1, tada frekvencijski odziv u području ove frekvencije ima blok, a ako M < 1, - то подъем. Для усилителя низкой частоты идеальной частотной характеристикой является горизонтальная прямая (линия АВ на рис. 12.5).
Koeficijent izobličenja frekvencije višestupanjskog pojačala jednak je umnošku koeficijenata izobličenja frekvencija pojedinih stupnjeva
M = M1 M 2 M 3 . ..Mn.
Posljedično, izobličenje frekvencije koje se javlja u jednom stupnju pojačala može se kompenzirati u drugom tako da ukupni faktor izobličenja frekvencije ne prelazi specificirano ograničenje. Prikladno je faktor izobličenja frekvencije, kao i faktor pojačanja, izraziti u decibelima:
M DB = 20lg M.
U slučaju višestupanjskog pojačala
M DB = M 1 dB + M 2 dB + M3 DB +…+ Mn DB
Dopušteni iznos izobličenja frekvencije ovisi o namjeni pojačala. Za instrumentacijska pojačala, na primjer, dopušteno izobličenje određeno je potrebnom točnošću mjerenja i može iznositi desetinke ili čak stotinke decibela.
Treba imati na umu da je izobličenje frekvencije u pojačalu uvijek popraćeno pojavom faznog pomaka između ulaznog i izlaznog signala, tj. faznog izobličenja. U ovom slučaju fazna izobličenja obično znače samo pomake koje stvaraju reaktivni elementi pojačala, a fazna rotacija samog pojačala se ne uzima u obzir.
Fazno izobličenje, doprinosi pojačala procjenjuju se njegovom fazno-frekvencijskom karakteristikom, koja je graf ovisnosti kuta faznog pomaka φ između ulaznog i izlaznog napona pojačala o frekvenciji Sl. 3. Nema faznog izobličenja u pojačalu kada fazni pomak linearno ovisi o frekvenciji. Idealna fazno-frekvencijska karakteristika je ravna crta koja počinje u ishodištu koordinata - točkasta linija na Sl. 3. Fazno-frekvencijska karakteristika realnog pojačala ima oblik prikazan na sl. 3. puna linija.
Ukupno harmonično izobličenje (THD)
Irina Aldošina
Svi elektroakustički pretvarači (zvučnici, mikrofoni, telefoni itd.), kao i prijenosni kanali, unose svoja izobličenja u emitirani zvučni signal, odnosno percipirani zvučni signal uvijek nije identičan izvorniku. Ideologija stvaranja zvučne opreme, koja se 60-ih nazivala High-Fidelity, “visoka vjernost” živom zvuku, uglavnom nije postigla svoj cilj. U tim godinama, razine distorzije zvučni signal u opremi još uvijek bile vrlo visoke, i činilo se da ih je dovoljno sniziti - i zvuk koji se reproducira kroz opremu ne bi se praktički razlikovao od izvornog.
Međutim, unatoč napretku u dizajnu i razvoju tehnologije, koji je doveo do značajnog smanjenja razina svih vrsta izobličenja u audio opremi, još uvijek nije posebno teško razlikovati prirodni zvuk od reproduciranog zvuka. Zato se trenutno u raznim zemljama u istraživačkim institutima, na sveučilištima i u proizvodnim tvrtkama u veliki volumen radi se na proučavanju slušne percepcije i subjektivne procjene različite vrste iskrivljenja. Na temelju rezultata ovih istraživanja objavljeni su brojni znanstveni članci i izvješća. Gotovo svi AES kongresi prezentiraju radove na ovu temu. U ovom članku bit će prikazani neki suvremeni rezultati dobiveni u posljednje dvije do tri godine o problemima subjektivne percepcije i procjene nelinearnih izobličenja audio signala u audio opremi.
Prilikom snimanja, prijenosa i reprodukcije glazbenih i govornih signala putem audio opreme dolazi do izobličenja vremenske strukture signala, koje možemo podijeliti na linearne i nelinearne.
Linearna distorzija promijeniti amplitudne i fazne odnose između postojećih spektralnih komponenti ulaznog signala i zbog toga iskriviti njegovu vremensku strukturu. Ova vrsta izobličenja se subjektivno percipira kao izobličenje boje signala, pa su problemima njihovog smanjenja i subjektivnim procjenama njihove razine stručnjaci posvećivali veliku pozornost tijekom cijelog razdoblja razvoja audiotehnike.
Zahtjev za nepostojanjem linearnog izobličenja signala u audio opremi može se napisati u obliku:
Y(t) = K x(t - T), gdje je x(t) ulazni signal, y(t) izlazni signal.
Ovaj uvjet dopušta samo promjenu signala na skali s koeficijentom K i njegov vremenski pomak za iznos T. On definira linearni odnos između ulaznog i izlaznog signala i dovodi do zahtjeva da prijenosna funkcija H(ω), koji se shvaća kao omjer ovisan o frekvenciji složenih amplituda signala na izlazu i ulazu sustava pod harmonijskim utjecajima bili su konstantne veličine i imali su linearnu ovisnost argumenta (odnosno faze) o frekvenciji | H(ω) | = K, φ(ω) = -T·ω. Budući da funkcija 20·lg | H(ω) | naziva se amplitudno-frekvencijski odziv sustava (AFC), a φ(ω) je fazno-frekvencijski odziv (PFC), zatim osiguranje konstantne razine AFC-a u reproduciranom frekvencijskom području (smanjenje njegove neravnomjernosti) u mikrofonima, akustičnim sustava itd. glavni je zahtjev za poboljšanje njihove kvalitete. Njihove metode mjerenja uključene su u sve međunarodne standarde, na primjer, IEC268-5. Primjer frekvencijskog odziva moderne upravljačke jedinice tvrtke Marantz s neravnomjernošću od 2 dB prikazan je na slici 1.
Frekvencijski odziv Marantz kontrolnog monitoraTreba napomenuti da je takvo smanjenje veličine neujednačenosti frekvencijskog odziva veliko postignuće u dizajnu audio opreme (na primjer, kontrolni monitori predstavljeni na izložbi u Bruxellesu 1956. imali su neujednačenost od 15 dB), što je postalo moguće kao rezultat korištenja novih tehnologija, materijala i metoda dizajna.
Utjecaj neravnomjernog frekvencijskog odziva (i faznog odziva) na subjektivno percipirano izobličenje zvuka je dovoljno detaljno proučavan. Pokušat ćemo razmotriti glavne dobivene rezultate u budućnosti.
Nelinearna distorzija karakterizirani su pojavom u spektru signala novih komponenti kojih nema u izvornom signalu, čiji broj i amplitude ovise o promjenama u ulaznoj razini. Pojava dodatnih komponenti u spektru posljedica je nelinearne ovisnosti izlaznog signala o ulazu, odnosno nelinearnosti prijenosne funkcije. Primjeri takve ovisnosti prikazani su na slici 2.
Razne vrste nelinearnih prijenosnih funkcija u hardveruUzrok nelinearnosti mogu biti dizajn i tehnološke značajke elektroakustičkih pretvarača.
Na primjer, u elektrodinamičkim zvučnicima (slika 3), glavni razlozi uključuju:
Elektrodinamički dizajn zvučnikaNelinearne elastične karakteristike ovjesa i centrirajuće podloške (primjer ovisnosti savitljivosti ovjesa u zvučniku o veličini pomaka glasovne zavojnice prikazan je na slici 4.);
Ovisnost fleksibilnosti ovjesa o vrijednosti pomaka glasovne zavojniceNelinearna ovisnost pomaka zavojnice o primijenjenom naponu zbog interakcije zavojnice s magnetskim poljem i zbog toplinskih procesa u zvučnicima;
- nelinearne oscilacije dijafragme s velikom veličinom djelujuće sile;
- vibracije stijenki kućišta;
- Dopplerov efekt tijekom interakcije različitih emitera u akustičkom sustavu.
Nelinearna izobličenja se javljaju u gotovo svim elementima audio putanje: mikrofonima, pojačalima, skretnicama, procesorima efekata itd.
Odnos između ulaznih i izlaznih signala prikazanih na slici 2 (na primjer, između primijenjenog napona i zvučnog tlaka za zvučnik) može se aproksimirati kao polinom:
y(t) = h1 x(t) + h2 x2(t) + h3 x3(t) + h4 x4(t) + … (1).
Ako se na takav nelinearni sustav primijeni harmonijski signal, tj. x(t) = A sin ωt, tada će izlazni signal sadržavati komponente s frekvencijama ω, 2ω, 3ω, ..., nω itd. Na primjer, ako ograničiti se samo na kvadratni član, tada će se pojaviti drugi harmonici, jer
y(t) = h1 A sin ωt + h2 (A sin ωt)² = h1 A sin ωt + 0,5 h2 A sin 2ωt + konst.
U realnim pretvaračima, kada se dovodi harmonijski signal, mogu se pojaviti harmonici drugog, trećeg i višeg reda, kao i subharmonici (1/n) ω (slika 5).
Za mjerenje ove vrste izobličenja, najčešće korištene metode su mjerenje razine dodatnih harmonika u izlaznom signalu (obično samo drugog i trećeg).
U skladu s međunarodnim i domaćim standardima, frekvencijski odziv drugog i trećeg harmonika snima se u anehoičnim komorama i mjeri se koeficijent harmonijskog izobličenja n-reda:
KGn = pfn / pav·100%
gdje je pfn korijen srednje kvadratne vrijednosti zvučnog tlaka koji odgovara n-harmonijskoj komponenti. Koristi se za izračunavanje ukupnog koeficijenta harmonijskog izobličenja:
Kg = (KG2² + KG3² + KG4² + KG5² + ...)1/2
Na primjer, u skladu sa zahtjevima IEC 581-7, za Hi-Fi sustave zvučnika, ukupni faktor harmonijskog izobličenja ne bi trebao prelaziti 2% u frekvencijskom rasponu 250 ... 1000 Hz i 1% u rasponu iznad 2000 Hz . Primjer THD-a za subwoofer od 300 mm (12") u odnosu na frekvenciju za različita značenja ulazni napon koji varira od 10 do 32 V prikazan je na slici 6.
Ovisnost THD-a o frekvenciji za različite vrijednosti ulaznog naponaTreba napomenuti da je slušni sustav izuzetno osjetljiv na prisutnost nelinearnih izobličenja u akustičnim pretvaračima. “Vidljivost” harmonijskih komponenti ovisi o njihovom redoslijedu, posebno je sluh najosjetljiviji na neparne komponente. Uz ponovljeno slušanje, percepcija nelinearnih izobličenja postaje sve izraženija, posebno kada se slušaju pojedinačni glazbeni instrumenti. Frekvencijsko područje maksimalne osjetljivosti sluha na ove vrste izobličenja je unutar raspona od 1...2 kHz, gdje je prag osjetljivosti 1...2%.
Međutim, ova metoda procjene nelinearnosti ne dopušta uzimanje u obzir svih vrsta nelinearnih proizvoda koji nastaju u procesu pretvorbe stvarnog audio signala. Kao rezultat toga, može doći do situacije u kojoj sustav zvučnika s THD-om od 10% može biti subjektivno ocijenjen višom kvalitetom zvuka od sustava s THD-om od 1% zbog utjecaja viših harmonika.
Stoga se potraga za drugim načinima procjene nelinearnih izobličenja i njihove korelacije sa subjektivnim procjenama nastavlja cijelo vrijeme. Ovo je posebno relevantno u današnje vrijeme, kada su se razine nelinearnih izobličenja značajno smanjile, a za njihovo daljnje smanjenje potrebno je znati stvarne pragove čujnosti, budući da smanjenje nelinearnih izobličenja u opremi zahtijeva značajne ekonomske troškove.
Uz mjerenja harmonijskih komponenti, u praksi projektiranja i ocjenjivanja elektroakustičke opreme koriste se i metode mjerenja intermodulacijskih izobličenja. Tehnika mjerenja prikazana je u GOST 16122-88 i IEC 268-5 i temelji se na dovodu dva sinusoidalna signala s frekvencijama f1 i f2 emiteru, gdje je f1< 1/8·f2 (при соотношении амплитуд 4:1) и измерении амплитуд звукового давления комбинационных тонов: f2 ± (n - 1)·f1, где n = 2, 3.
Ukupni faktor intermodulacijskog izobličenja određuje se u ovom slučaju kao:
Kim = (ΣnKimn²)1/2
gdje je kim = /pcp.
Uzrok intermodulacijskog izobličenja je nelinearni odnos između izlaznog i ulaznog signala, tj. nelinearna prijenosna karakteristika. Ako se na ulaz takvog sustava dovedu dva harmonijska signala, tada će izlazni signal sadržavati harmonike viših redova i zbrojno-diferentne tonove različitih redova.
Tip izlaznog signala uzimajući u obzir nelinearnosti viših redova prikazan je na slici 5.
Produkti nelinearnog izobličenja u zvučnicimaKarakteristike ovisnosti koeficijenta intermodulacijskog izobličenja o frekvenciji za niskofrekventni zvučnik sa zvučnim zavojnicama različitih duljina prikazane su na slici 7. (a - za dužu zavojnicu, b - za kraću).
Ovisnost intermodulacijske distorzije (IMD) o frekvenciji za zvučnik s dugom (a) i kratkom (b) zavojnicomKao što je gore navedeno, u skladu s međunarodnim standardima, u opremi se mjere samo koeficijenti intermodulacijske distorzije drugog i trećeg reda. Mjerenja intermodulacijskih izobličenja mogu biti informativnija od mjerenja harmonijskih izobličenja jer su osjetljivija mjera nelinearnosti. Međutim, kao što su pokazali eksperimenti provedeni u radovima R. Geddesa (izvještaj na 115. AES kongresu u New Yorku), jasna korelacija između subjektivnih procjena kvalitete akustičnih pretvarača i razine intermodulacijske distorzije nije se mogla uspostaviti - raspršenost u dobivenim rezultatima bila je prevelika (kao što se može vidjeti na slici 8).
Odnos između subjektivnih procjena i vrijednosti intermodulacijskog izobličenja (IMD).Kao novi kriterij za ocjenu nelinearnih izobličenja u elektroakustičkoj opremi predložena je višetonska metoda čija je povijest i metode primjene detaljno proučena u radovima A. G. Voishvillo i sur. (postoje članci u JAES i izvješća na AES kongresi). U ovom slučaju kao ulazni signal koristi se skup harmonika od 2. do 20. s proizvoljnom raspodjelom amplitude i logaritamskom raspodjelom frekvencije u rasponu od 1 do 10 kHz. Distribucija harmonijske faze optimizirana je kako bi se minimalizirao krest faktor višetonskog signala. Opći izgled ulaznog signala i njegova vremenska struktura prikazani su na slikama 9a i 9b.
Spektralni (a) i vremenski (b) prikaz višetonskog signalaIzlazni signal sadrži harmonijska i intermodulacijska izobličenja svih redova. Primjer takvog izobličenja za zvučnik prikazan je na slici 10.
Uobičajeni produkti harmonijskog izobličenja pri primjeni višetonskog signalaVišetonski signal je po svojoj strukturi mnogo bliži stvarnim glazbenim i govornim signalima, omogućuje prepoznavanje znatno više različitih proizvoda nelinearnih izobličenja (prvenstveno intermodulacije) i bolje korelira sa subjektivnim procjenama kvalitete zvuka akustičkih sustava. S povećanjem broja harmonijskih komponenti ovu metodu omogućuje vam da dobijete sve više i više detaljne informacije, ali to povećava troškove računanja. Primjena ove metode zahtijeva daljnja istraživanja, posebice razvoj kriterija i prihvatljivim standardima na odabrane proizvode nelinearnih izobličenja sa stajališta njihovih subjektivnih procjena.
Druge metode, kao što je Voltaireov niz, također se koriste za procjenu nelinearnih izobličenja u akustičnim pretvornicima.
Međutim, svi oni ne daju jasnu vezu između procjene kvalitete zvuka pretvarača (mikrofona, zvučnika, akustičkih sustava itd.) i razine nelinearnih izobličenja u njima, izmjerenih bilo kojom od poznatih objektivnih metoda. Stoga je novi psihoakustički kriterij predložen u izvješću R. Geddesa na posljednjem kongresu AES-a od velikog interesa. Polazio je od razmatranja da se bilo koji parametar može procijeniti u objektivnim jedinicama ili prema subjektivnim kriterijima, na primjer, temperatura se može mjeriti u stupnjevima ili u osjećajima: hladno, toplo, vruće. Glasnoća zvuka može se procijeniti razinom zvučnog tlaka u dB ili se može procijeniti u subjektivnim jedinicama: pozadina, spavanje. Potraga za sličnim kriterijima za nelinearna izobličenja bila je cilj njegova rada.
Kao što je poznato iz psihoakustike, slušni aparat je fundamentalno nelinearan sustav, a njegova se nelinearnost očituje i na velikim i na malim razinama signala. Uzroci nelinearnosti su hidrodinamički procesi u pužnici, kao i nelinearna kompresija signala zbog posebnog mehanizma istezanja vanjskih dlačica. To dovodi do pojave subjektivnih harmonika i kombiniranih tonova pri slušanju harmonijskih ili ukupnih harmonijskih signala, čija razina može doseći 15...20% razine ulaznog signala. Stoga je analiza percepcije produkata nelinearnih izobličenja nastalih u elektroakustičkim pretvornicima i prijenosnim kanalima u tako složenom nelinearnom sustavu kao što je slušni aparat ozbiljan problem.
Još jedno temeljno važno svojstvo slušnog sustava je učinak maskiranja, koji se sastoji u promjeni pragova sluha na jedan signal u prisutnosti drugog (maskera). Ovo svojstvo slušnog sustava naširoko se koristi u moderni sustavi kompresija audio informacije kada se prenosi preko raznih kanala (MPEG standardi). Napredak u smanjenju volumena odaslanih informacija kroz kompresiju korištenjem svojstava slušnog maskiranja sugerira da su ti učinci također od velike važnosti za percepciju i procjenu nelinearnih izobličenja.
Uspostavljeni zakoni slušnog maskiranja omogućuju nam da tvrdimo da:
- maskiranje visokofrekventnih komponenti (koje se nalaze iznad frekvencije signala maskera) događa se puno jače nego u smjeru niskih frekvencija;
- maskiranje je izraženije za obližnje frekvencije (lokalni učinak, slika 11);
- s porastom razine signala maskera širi se zona njegovog utjecaja, postaje sve asimetričniji i pomiče se prema visokim frekvencijama.Iz ovoga možemo pretpostaviti da se pri analizi nelinearnih izobličenja u slušnom sustavu poštuju sljedeća pravila:
- proizvodi nelinearne distorzije iznad osnovne frekvencije manje su važni za percepciju (bolje su maskirani) od niskofrekventnih komponenti;
- što su proizvodi nelinearnih izobličenja bliže osnovnom tonu, to je veća vjerojatnost da će postati nevidljivi i da neće imati subjektivno značenje;
- dodatne nelinearne komponente koje proizlaze iz nelinearnosti mogu biti puno važnije za percepciju na niskim razinama signala nego na visokim razinama. Ovo je prikazano na slici 11.
Efekti maskiranjaDoista, kako se razina glavnog signala povećava, njegova maskirna zona se širi, i sve više i više proizvoda izobličenja (harmonika, ukupnih i diferentnih izobličenja, itd.) pada u njega. Na niskim razinama ovo je područje ograničeno, tako da će proizvodi višeg reda izobličenja biti čujniji.
Pri mjerenju nelinearnih produkata na čistom tonu u pretvaračima se pojavljuju uglavnom harmonici s frekvencijom višom od glavnog signala nf. Međutim, niski harmonici s frekvencijama (1/n) f također se mogu pojaviti u zvučnicima. Pri mjerenju intermodulacijskih izobličenja (i korištenjem dva signala i korištenjem višetonskih signala), nastaju produkti izobličenja totalne razlike - i iznad i ispod glavnih signala m f1 ± n f2.
Uzimajući u obzir navedena svojstva slušnog maskiranja, mogu se izvući sljedeći zaključci: produkti nelinearnih izobličenja viših reda mogu biti čujniji od produkata nižih reda. Na primjer, praksa projektiranja zvučnika pokazuje da se harmonici s brojevima većim od petog percipiraju mnogo neugodnije od drugog i trećeg, čak i ako su njihove razine puno niže od onih kod prva dva harmonika. Obično se njihov izgled percipira kao zveckanje i dovodi do odbijanja zvučnika u proizvodnji. Pojavu subharmonika s pola i nižim frekvencijama slušni sustav također odmah primjećuje kao prizvuk, čak i na vrlo niskim razinama.
Ako je red nelinearnosti nizak, tada se s povećanjem razine ulaznog signala dodatni harmonici mogu maskirati u slušnom sustavu i ne percipirati kao izobličenje, što potvrđuje praksa projektiranja elektroakustičkih pretvarača. Slušatelji mogu vrlo visoko ocijeniti sustave zvučnika s razinom nelinearne distorzije od 2%. U isto vrijeme dobra pojacala trebao imati razinu izobličenja od 0,01% ili nižu, što je očito zbog činjenice da Akustički sustavi stvaraju proizvode izobličenja niskog reda, a pojačala stvaraju mnogo više.
Proizvodi nelinearnog izobličenja koji se javljaju na niskim razinama signala mogu biti puno čujniji nego na visokim razinama. Ova naizgled paradoksalna izjava također može biti važna za praksu, budući da se nelinearna izobličenja u elektroakustičkim pretvornicima i stazama mogu pojaviti i pri niskim razinama signala.
Na temelju navedenih razmatranja, R. Geddes je predložio novi psihoakustički kriterij za procjenu nelinearnih izobličenja, koji je trebao zadovoljiti sljedeće zahtjeve: biti osjetljiviji na izobličenja višeg reda i imati veću važnost za niske razine signal.
Problem je bio pokazati da je ovaj kriterij konzistentniji sa subjektivnom percepcijom harmonijskog izobličenja nego trenutno prihvaćene metode ocjenjivanja: ukupni faktor harmonijskog izobličenja i intermodulacijski faktor izobličenja na dvotonskim ili višetonskim signalima.
U tu svrhu proveden je niz subjektivnih ispitivanja, organiziranih na sljedeći način: trideset i četiri stručnjaka s testiranim pragovima sluha (prosječne dobi 21 godina) sudjelovala su u velikom nizu eksperimenata koji su procjenjivali kvalitetu zvuka glazbenih odlomaka (na primjer, muški vokali sa simfonijskom glazbom), u koje su uvedene različite vrste nelinearnih izobličenja. To je učinjeno "konvolucijom" ispitnog signala s nelinearnim prijenosnim funkcijama karakterističnim za pretvarače različite vrste(zvučnici, mikrofoni, stereo telefoni itd.).
Najprije su sinusoidalni signali korišteni kao podražaji, "konvolvirani" su s različitim prijenosnim funkcijama te je određen koeficijent harmonijskog izobličenja. Zatim su korištena dva sinusoidalna signala i izračunati su koeficijenti intermodulacijske distorzije. Konačno, novopredloženi koeficijent Gm određen je izravno iz zadanih prijenosnih funkcija. Razlike su se pokazale vrlo značajnim: na primjer, za istu funkciju prijenosa, SOI je 1%, Kim - 2,1%, Gm - 10,4%. Ova razlika je fizički objašnjiva, budući da Kim i Gm uzimaju u obzir mnogo više produkata nelinearne distorzije visokog reda.
Auditivni pokusi izvedeni su na stereo telefonima s rasponom od 20 Hz...16 kHz, osjetljivošću 108 dB, max. SPL 122 dB. Subjektivna ocjena dana je na ljestvici od sedam točaka za svaki glazbeni fragment, od "mnogo bolji" od referentnog fragmenta (tj. glazbeni fragment "srušen" s linearnom prijenosnom funkcijom) do "puno lošiji". Statistička obrada rezultata auditivne procjene omogućila je utvrđivanje prilično visokog koeficijenta korelacije između prosječnih vrijednosti subjektivnih procjena i vrijednosti Gm koeficijenta, koji se pokazao jednakim 0,68. U isto vrijeme, za SOI je bio 0,42, a za Kim - 0,34 (za ovu seriju eksperimenata).
Tako se pokazalo da je povezanost između predloženog kriterija i subjektivnih procjena kvalitete zvuka značajno veća nego kod ostalih koeficijenata (Slika 12).
Odnos Gm koeficijenta i subjektivnih procjenaEksperimentalni rezultati također su pokazali da se elektroakustički pretvarač s Gm manjim od 1% može smatrati sasvim zadovoljavajućim u smislu kvalitete zvuka u smislu da su nelinearna izobličenja u njemu praktički nečujna.
Naravno, ovi rezultati još nisu dovoljni za zamjenu predloženog kriterija parametrima dostupnim u standardima, kao što su koeficijent harmonijskog izobličenja i koeficijent intermodulacijskog izobličenja, ali ako se rezultati potvrde daljnjim eksperimentima, možda će se upravo to dogoditi .
Aktivno se nastavlja i potraga za drugim novim kriterijima, budući da neslaganje između postojećih parametara (osobito koeficijenta harmonijskih izobličenja, koji ocjenjuje samo prva dva harmonika) i subjektivno percipirane kvalitete zvuka postaje sve očitije kako se ukupna kvaliteta audio opreme poboljšava.
Očigledno, daljnji načini rješavanja ovog problema ići će prema stvaranju računalni modeli slušni sustav, uzimajući u obzir nelinearne procese i efekte maskiranja u njemu. Na ovom području radi Institut za komunikacijsku akustiku u Njemačkoj pod vodstvom D. Blauerta, o čemu je već pisano u članku posvećenom 114. kongresu AES-a. Pomoću ovih modela bit će moguće procijeniti čujnost različitih vrsta nelinearnih izobličenja u stvarnim glazbenim i govornim signalima. Međutim, iako još nisu stvorene, procjene nelinearnih izobličenja u opremi bit će napravljene pomoću pojednostavljenih metoda koje su što bliže stvarnim slušnim procesima.
Nelinearna izobličenja su izobličenja signala uzrokovana nelinearnošću odnosa između sekundarnog i primarnog signala u stacionarni način rada. Kao rezultat nelinearnih izobličenja bez inercije ulaznog signala sinusoidnog oblika, dobiva se izlazni signal složenog oblika y = y0 + v1x + v2x2 + v3x3 + ... gdje je: x ulazna veličina; y0 - konstantna komponenta; v1 - linearni dobitak; v2, v3 ... - koeficijenti nelinearne distorzije.
U sustavu s nelinearnom prijenosnom karakteristikom pojavljuju se spektralne komponente koje nisu bile prisutne na ulazu – proizvodi nelinearnosti. Kada se na ulaz takvog sustava dovede signal s jednom frekvencijom f1, na izlazu će se pojaviti komponente s frekvencijama f1, 2f1, 3f1 itd. Ako se na ulaz dovodi signal koji se sastoji od više frekvencija f1, f2, f3, ..., tada se na izlazu sustava, osim harmonijskih komponenti, pojavljuju i tzv. “kombinacijske komponente” s frekvencijama n1f1 ± n2f2 ± n3f3. Dodatno će se pojaviti ± ..., gdje je n=1, 2, 3, ... Uvođenjem zvukova s kontinuiranim spektrom također se dobiva kontinuirani spektar, ali s promijenjenim oblikom ovojnice spektra.
Nelinearno izobličenje obično se procjenjuje faktorom nelinearnog izobličenja, što je omjer efektivnih vrijednosti harmonika i efektivne vrijednosti ukupnog izlaznog signala i mjeri se kao postotak. Ovdje su An amplitude komponenti s frekvencijama nf. Sljedeća pojednostavljena formula vrijedi za slučajeve u kojima su distorzije male (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.
Tijekom prijenosa zvuka moraju se očuvati primarni odnosi između frekvencijskih komponenti zvuka. U tom smislu, kvaliteta bilo kojeg odjeljka audio kanala procjenjuje se njegovom amplitudno-frekvencijskom (skraćenom frekvencijom) karakteristikom, koja se često označava skraćenicom frekvencijskog odziva. Frekvencijski odziv se shvaća kao grafikon ovisnosti koeficijenta prijenosa o frekvenciji signala koji se dovode na ulaz određenog dijela kanala ili zasebnog audio uređaja. Koeficijent prijenosa je omjer veličina signala na ulazu i izlazu pojačala.
Frekvencijski odziv prijenosnog puta (frekvencijska ovisnost koeficijenta prijenosa) mijenja odnose između amplituda frekvencijskih komponenti. To dovodi do subjektivnog osjećaja promjene boje. Pokazatelj stupnja izobličenja frekvencije koji se javlja u bilo kojem uređaju je neujednačenost njegove amplitudno-frekvencijske karakteristike; kvantitativni pokazatelj na bilo kojoj specifičnoj frekvenciji spektra signala je koeficijent izobličenja frekvencije.
Nelinearna izobličenja uzrokovana su nelinearnošću sustava za obradu i prijenos signala. Ta izobličenja uzrokuju pojavu komponenata kojih u ulaznom signalu nema u frekvencijskom spektru izlaznog signala. Nelinearna izobličenja su promjene u obliku vibracija koje prolaze kroz električni krug (na primjer, kroz pojačalo ili transformator), uzrokovane kršenjem proporcionalnosti između trenutnih vrijednosti napona na ulazu ovog kruga i na njegovom izlazu. To se događa kada karakteristika izlaznog napona varira nelinearno s ulaznim naponom. Nelinearno izobličenje se kvantificira ukupnim faktorom harmonijskog izobličenja ili faktorom harmonijskog izobličenja. Tipične SOI vrijednosti: 0% - sinusoida; 3% - oblik blizak sinusoidnom; 5% - oblik blizak sinusoidnom (odstupanja oblika već su vidljiva oku); do 21% - trapezoidni ili stepenasti signal; 43% je kvadratni signal.
Ako se na ulaz pojačala dovede sinusoidalni napon, tada pojačani napon na izlazu neće biti sinusoidalni, već složeniji. Sastoji se od niza jednostavnih sinusoidnih oscilacija - temeljnih i viših harmonika. Dakle, pojačalo dodaje dodatne harmonike koji nisu bili prisutni na ulazu pojačala.
Slika 2 - Nelinearna distorzija
Slika 2. prikazuje sinusni napon na ulazu pojačala Uvx i iskrivljeni nesinusni napon na izlazu Uout. U ovom slučaju pojačalo uvodi drugi harmonik. Na grafu napona Uout crtica prikazuje korisni prvi harmonik (osnovno titranje), koji ima istu frekvenciju kao i ulazni napon, i štetni drugi harmonik s dvostrukom frekvencijom. Izlazni napon je zbroj ova dva harmonika.
Izobličenje oblika pojačanih oscilacija, t.j. Dodavanje dodatnih harmonika osnovnoj oscilaciji naziva se nelinearno izobličenje. Manifestiraju se u činjenici da zvuk postaje promukao i zveckanje. Za procjenu nelinearnih izobličenja, upotrijebite koeficijent nelinearnog izobličenja kH, koji pokazuje koji postotak čine svi dodatni harmonici koje stvara samo pojačalo u odnosu na osnovnu oscilaciju 1
Ako je kn manji od 5%, odnosno ako harmonici koje dodaje pojačalo ne čine više od 5% prvog harmonika, tada uho ne primjećuje izobličenje. Kada je koeficijent nelinearne distorzije veći od 10%, promuklost zvuka i štropot već kvare dojam umjetničkih programa. Pri kH većem od 20%, izobličenje je neprihvatljivo, pa čak i govor postaje nerazumljiv.
Nelinearna izobličenja također nastaju kada se vibracije složenih oblika pojačaju tijekom prijenosa govora i glazbe. U tom se slučaju također iskrivljuje oblik pojačanih oscilacija i dodaju se nepotrebni harmonici. Same složene vibracije sastoje se od harmonika, koje pojačalo mora ispravno reproducirati. Ne treba ih brkati s dodatnim harmonicima koje stvara samo pojačalo. Harmonici ulaznog napona su korisni jer određuju boju zvuka, dok su harmonici koje unosi pojačalo štetni. Oni stvaraju nelinearna izobličenja.
Uzroci nelinearnih izobličenja u pojačalima su: nelinearnost karakteristika žarulja i tranzistora, prisutnost struje kontrolne mreže u žaruljama i magnetsko zasićenje jezgri transformatora ili niskofrekventnih prigušnica. Značajna nelinearna izobličenja također se stvaraju u zvučnicima, telefonima, mikrofonima i snimačima zvuka.
3. Druge vrste izobličenja. Prisutnost reaktancije u uređaju pojačala dovodi do pojave faznih izobličenja. Fazni pomaci između različitih oscilacija na izlazu pojačala nisu isti kao na ulazu. Pri reprodukciji zvukova ta izobličenja ne igraju nikakvu ulogu, jer ih ljudski slušni organi ne osjećaju, ali u nekim slučajevima, primjerice na televiziji, imaju štetan učinak.
Svako pojačalo proizvodi izobličenje dinamičkog raspona. Kompresiran je, tj. omjer najjače i najslabije vibracije na izlazu pojačala manji je nego na ulazu. To remeti prirodni zvuk. Kako bi se smanjila takva izobličenja, ponekad se uvodi poseban uređaj za proširenje dinamičkog raspona, koji se naziva ekspander. Kompresija dinamičkog raspona također se javlja u elektroakustičkim uređajima.
Osnovni parametri pojačala
Svako pojačalo dizajnirano za obradu medicinskih i bioloških signala može se predstaviti kao aktivni četveropol (slika 1.1). Izvor signala s EMF Evx i unutarnjim otporom Ri spojen je na ulaz pojačala. U ulaznom krugu teče ulazna struja Iin čija vrijednost ovisi o ulaznom otporu pojačala Rin i unutarnjem otporu izvora signala. Zbog pada napona na unutarnjem otporu izvora signala, ulazni napon, koji zapravo pojačava pojačalo, razlikuje se od EMF izvora signala:
Slika 1.1 - Ekvivalentni krug pojačala
Izlazna struja pojačala je struja opterećenja Rn. Veličina te struje ovisi o izlaznom naponu, koji se razlikuje od napona otvorenog kruga kUin zbog izlaznog otpora pojačala.
Za procjenu svojstava pojačala uvodi se niz parametara.
- Naponski i strujni dobici
Ovi koeficijenti pokazuju koliko se puta izlazni napon i vrijednosti struje mijenjaju u usporedbi s ulaznim vrijednostima. Dobitak snage može se pronaći kao
Svako pojačalo ima K P >>1, dok pojačanje struje i napona može biti manje od jedinice. Međutim, ako u isto vrijeme K I<1 и K U <1, устройство не может считаться усилителем.
Treba napomenuti da većina krugova pojačala sadrži reaktivne elemente (kapacitivnost i induktivitet), stoga će u općem slučaju pojačanje pojačala biti složeno
Gdje kut određuje količinu faznog pomaka signala dok prolazi od ulaza do izlaza.
Amplitudno-frekvencijski odziv (AFC) pojačala određuje ovisnost pojačanja o frekvenciji pojačanog signala. Približan prikaz frekvencijskog odziva pojačala prikazan je na sl. 1.2. Koeficijent pojačanja K 0 uzima se kao najveća vrijednost koeficijenta na takozvanoj "srednjoj" frekvenciji. Dvije karakteristične točke na frekvencijskom odzivu definiraju koncept "propusnog pojasa" pojačala. Frekvencije na kojima se pojačanje smanjuje za faktor (ili za 3 dB) nazivaju se granične frekvencije. Na sl. 1.2 f 1 je donja granična frekvencija f N, a f 2 je gornja granična frekvencija pojačanja (f B). Razlika:
F = f B – f H
naziva se propusnost pojačala, koja određuje radni frekvencijski raspon pojačala.
Općenito, frekvencijski odziv pokazuje kako se mijenja amplituda izlaznog signala s konstantnom amplitudom ulaznog signala u frekvencijskom području, dok se pretpostavlja da se oblik signala ne mijenja. Za procjenu promjene pojačanja s promjenom frekvencije uvodi se koncept izobličenja frekvencije
M N = M B = . Frekvencijska izobličenja klasificiraju se kao linearna, tj. čija pojava ne dovodi do izobličenja oblika izvornog signala.
Na temelju vrste frekvencijskog odziva, pojačala se mogu podijeliti u nekoliko klasa.
DC pojačala: f H = 0 Hz, f B = (103 3 - 108 8) Hz;
Pojačala audio frekvencije: f H = 20 Hz, f B = (15 - 20) 10 Hz;
Visokofrekventna pojačala: f H = 20*103 Hz, f B = (200 - 300) · 103 3 Hz.
Uskopojasna (selektivna) pojačala. Posebnost potonjih je da praktički pojačavaju jedan harmonik iz cijelog frekvencijskog spektra signala, a njihov omjer gornje i donje granične frekvencije je:
Slika 1. 2- Frekvencijski odziv pojačala
Amplitudna karakteristika pojačala odražava karakteristike promjene veličine izlaznog signala kada se ulazni signal mijenja. Kao što se može vidjeti sa Sl. 1.3 izlazni napon nije nula (UOUTmin) u nedostatku ulaznog napona. To je zbog unutarnjeg šuma pojačala, koji ograničava minimalnu vrijednost ulaznog napona koji se može primijeniti na ulaz pojačala i određuje njegovu osjetljivost:
Značajno povećanje ulaznog napona (točka 3) dovodi do činjenice da amplitudna karakteristika postaje nelinearna i daljnji porast izlaznog napona prestaje (točka 5). To je zbog zasićenosti stupnjeva pojačala. Prihvatljivom vrijednošću ulaznog napona smatra se ona pri kojoj izlazni napon ne prelazi UOUTmax, koji se, kao što se vidi sa slike 1.3, nalazi na granici linearnog odsječka amplitudne karakteristike. Amplitudna karakteristika određuje dinamički raspon pojačala:
Ponekad se radi praktičnosti dinamički raspon izračunava u decibelima, kako slijedi:
Slika 1. 3 - Amplitudna karakteristika pojačala
Ukupno harmonično izobličenje (THD) pojačala određuje stupanj do kojeg je sinusoidalni valni oblik izobličen tijekom pojačanja. Izobličenje signala znači da se u njegovom spektru, uz glavni (prvi) harmonik, pojavljuju i harmonici viših redova. Na temelju toga faktor nelinearne distorzije može se pronaći kao:
gdje je U i napon harmonika s brojem i>1. Lako je vidjeti da je u nedostatku viših harmonika u izlaznom signalu K G = 0, tj. sinusoidni signal od ulaza do izlaza prenosi se bez izobličenja. Ulazna i izlazna impedancija imaju prilično primjetan učinak na rad pojačala. Kada se pojačavaju promjenjivi ili promjenjivi signali, otpori se mogu pronaći kao:
Kod istosmjerne struje, ti se parametri mogu odrediti pomoću pojednostavljenih formula
Prilikom određivanja ulaznog i izlaznog otpora, mora se imati na umu da u nekim slučajevima mogu biti složeni zbog reaktivnih elemenata kruga. U tom slučaju može doći do značajnog izobličenja frekvencije signala, osobito u području visokih frekvencija. Pojačanje mobilne mreže: pojačivač mobilnog signala gsm.
Pogledajmo glavne karakteristike pojačala.
Amplitudna karakteristika je ovisnost amplitude izlaznog napona (struje) o amplitudi ulaznog napona (struje) (slika 9.2). Točka 1 odgovara naponu šuma izmjerenom na Uin=0, točka 2 odgovara minimalnom ulaznom naponu pri kojem se signal može razlikovati od pozadinskog šuma na izlazu pojačala. Sekcija 2-3 je radna sekcija u kojoj se održava proporcionalnost između ulaznog i izlaznog napona pojačala. Nakon točke 3 uočavaju se nelinearna izobličenja ulaznog signala. Stupanj nelinearnog izobličenja procjenjuje se nelinearnim koeficijentom
izobličenje (ili harmonično izobličenje):
,
gdje su U1m, U2m, U3m, Unm amplitude 1. (osnovnog), 2., 3. i n-tog harmonika izlaznog napona.
Veličina 
karakterizira dinamički raspon pojačala.
Riža. 9.2. Amplitudni odziv pojačala
Amplitudno-frekvencijski odziv (AFC) pojačala je ovisnost modula pojačanja o frekvenciji (slika 9.3). Frekvencije fn i fv nazivaju se donja i gornja granična frekvencija, a njihova razlika
(fn–fv) – širina pojasa pojačala.
Riža. 9.3. Frekvencijski odziv pojačala
Kada se pojača harmonijski signal dovoljno male amplitude, ne dolazi do izobličenja oblika pojačanog signala. Kada se pojača složeni ulazni signal koji sadrži niz harmonika, pojačalo nejednako pojačava harmonike jer reaktancije kruga variraju s frekvencijom, što rezultira iskrivljenim valnim oblikom pojačanog signala.
Takva se izobličenja nazivaju izobličenja frekvencije i karakterizirana su koeficijentom izobličenja frekvencije:
Gdje je Kf veličina pojačanja na danoj frekvenciji.
Koeficijenti izobličenja frekvencije
Nazivaju se koeficijenti izobličenja na donjoj i gornjoj graničnoj frekvenciji.
Frekvencijski odziv također se može iscrtati na logaritamskoj skali. U ovom slučaju se naziva LFC (slika 9.4), pojačanje pojačala se izražava u decibelima, a frekvencije se crtaju duž apscisne osi kroz dekadu (frekvencijski interval između 10f i f).
Riža. 9.4. Logaritamski amplitudno-frekvencijski odziv
pojačalo (LAFC)
Obično se kao referentne točke biraju frekvencije koje odgovaraju f=10n. LFC krivulje imaju određeni nagib u svakom frekvencijskom području. Mjeri se u decibelima po desetljeću.
Fazno-frekvencijski odziv (PFC) pojačala je ovisnost faznog kuta između ulaznog i izlaznog napona o frekvenciji. Tipični fazni odziv prikazan je na sl. 9.5. Može se iscrtati i na logaritamskoj skali.
U srednjofrekventnom području dodatno fazno izobličenje je minimalno. Fazni odziv omogućuje procjenu faznih izobličenja koja nastaju u pojačalima iz istih razloga kao i frekvencijska izobličenja.
Riža. 9.5. Fazno-frekvencijski odziv (PFC) pojačala
Primjer pojave faznih izobličenja prikazan je na sl. 9.6, koji prikazuje pojačanje ulaznog signala koji se sastoji od dva harmonika (isprekidana linija), koji podliježu faznim pomacima kada se pojačavaju.
Riža. 9.6. Fazno izobličenje u pojačalu
Prijelazni odziv pojačala je ovisnost izlaznog signala (struja, napon) o vremenu pod naglim ulaznim djelovanjem (slika 9.7). Frekvencija, faza i prijelazne karakteristike pojačala jedinstveno su povezane jedna s drugom.
Riža. 9.7. Prijelazni odziv pojačala
Područje visoke frekvencije odgovara prijelaznom odzivu u području malih vremena, a područje niske frekvencije odgovara prijelaznom odzivu u području velikih vremena.
Na temelju prirode pojačanih signala razlikuju se:
o Kontinuirani pojačivači signala. Ovdje se zanemaruju procesi uspostavljanja. Glavna karakteristika je prijenos frekvencije.
o Pojačala impulsnog signala. Ulazni signal se mijenja tako brzo da su prijelazni pojavi u pojačalu odlučujući u određivanju izlaznog valnog oblika. Glavna karakteristika je karakteristika prijenosa impulsa pojačala.
Prema namjeni pojačala se dijele na:
o pojačala napona,
o strujna pojačala,
o pojačala snage.
Svi oni pojačavaju snagu ulaznog signala. Međutim, sama pojačala snage moraju i sposobna su isporučiti danu snagu opterećenju uz visoku učinkovitost.
1. Sastavite programske fragmente u mnemoničkim kodovima i strojnim kodovima za sljedeće operacije:
