Автоматическая система контроля

Автоматизация технологических процессов

Нелинейности пассивных элементов УМЗЧ

Так называемые «интерфейсные» искажения связаны с взаимодействием реальной нагрузки - акустической системы (АС) и УМЗЧ. Дело в том, что проектирование и испытание УМЗЧ производят, как правило, на эквивалент нагрузки - резистор с активным сопротивлением, равным номинальному сопротивлению (точнее, модулю полного сопротивления) АС Однако нагрузка в виде реальной АС имеет резко выраженный реактивный, притом нелинейный характер (реактивность обусловлена разделительными фильтрами, индуктивностью динамических головок и преобразованием энергии при движении диффузора, а нелинейность - зависимостью индуктивности головок от смещения катушки в магнитной системе). Ряд исследований последних лет показал, что ток, потребляемый АС при подаче на нее мощных импульсных периодических низкочастотных сигналов, характерных для современной музыки, значительно, в 4-8 раз, превышает ток при подаче синусоидального сигнала той же амплитуды. Другими словами, условно можно считать, что эквивалентное сопротивление АС в течение нескольких миллисекунд за период сигнала может уменьшиться в 4-8 раз (т. е. для АС с номинальным сопротивлением 8 Ом - до 1-2 Ом). Значительная же часть современных УМЗЧ не способна без искажений работать, даже кратковременно, на такую нагрузку.

Нелинейность сопротивления АС приводит к тому, что при соединении их с выходом УМЗЧ проводами длиной до 10 м (R = 0,2-1 Ом) коэффициент гармоник сигнала на входах АС может достигать 0,25-0,5 %, в то время как на выходных зажимах УМЗЧ он пренебрежимо мал.

Для уменьшения «интерфейсных» искажений испытывать УМЗЧ целесообразно на реактивный эквивалент нагрузки по стандарту IHF A202 (рисунок 2), позаботившись одновременно об обеспечении кратковременной работоспособности АС на нагрузку 1- 2 Ома. Целесообразно также использовать соединительные провода большого сечения или устройства компенсации их сопротивления.

Рисунок 2 - Реактивный эквивалент нагрузки по стандарту IHF A202

Известно, что проявление нелинейности любого элемента УМЗЧ может быть уменьшено в Кпетл раз при охвате этого элемента цепью ООС глубиной Кпетл. Однако ряд нелинейных элементов и каскадов не обладают усилением по напряжению (конденсаторы, каскады с ОК, контактные группы и др.), поэтому с целью снижения коэффициента гармоник приходится охватывать весь УМЗЧ цепью общей ООС. Весьма желательно, например, охватить общей ООС выходной каскад УМЗЧ, построенный по схеме с ОК и имеющий коэффициент усиления по напряжению менее 1. Именно этот каскад, как правило, является доминирующим источником нелинейности правильно спроектированного УМЗЧ. Кроме того, он вносит и «интерфейсные» искажения, поскольку без общей ООС его выходное сопротивление сравнительно велико.

Вероятность динамических интермодуляционных искажений в УМЗЧ может быть сведена к нулю при соблюдении во время проектирования трех условий: согласования максимальной скорости изменения выходного напряжения Vи вых со спектром входного сигнала, установкой на входе УМЗЧ ФНЧ первого порядка с частотой среза, в 2-3 раза превышающей высшую частоту рабочего диапазона входного сигнала, и введения коррекции по опережению в цепь общей ООС УМЗЧ.

Скорость изменения выходного напряжения УМЗЧ должна отвечать следующему требованию: Vи вых = 2π fm Um, где fm - максимальная частота входного сигнала, Um - амплитуда выходного напряжения УМЗЧ в режиме номинальной мощности. Выходной мощности 100 Вт на нагрузке 8 Ом соответствует амплитуда Um = 40 В. С другой стороны, максимальная частота сигнала на выходе ПКД, согласно теореме Котельникова, не может превышать половины частоты дискретизации, т. е. fm < fд/2 = 22 кГц. Поэтому УМЗЧ мощностью 100 Вт на нагрузке 8 Ом должен обеспечивать Vи вых ≥ 5,5 В/мкс. Полученное значение гарантирует солидный «запас прочности» по скорости нарастания, так как оно соответствует режиму максимальной выходной мощности на высшей частоте звукового диапазона, а спектральная плотность самых «жестких» реальных звуковых сигналов на частоте 20 кГц примерно на 10 дБ меньше, чем в области средних частот. Перейти на страницу: 1 2 3

Другие статьи по теме

Тепловой расчет аппарата с перфорированным корпусом Большинство радиотехнических устройств, потребляя от источников питания мощность, измеряемую десятками, а иногда и сотнями ватт, отдают полезной нагрузке от десятых долей д ...

Анализ на безопасность платы ТС2 ЦП ДЦ Минск цифровая схема моделирование интерфейсный Одним из эффективных инструментов проверки безопасности системы (элементов) является физическое и (или) логическое (имитационное) модел ...

Методика проектирования многослойной печатной платы 1. Погонная емкость сигнальных проводников . Число сигнальных проводников . Число потенциальных слоев . Технологические требования: 4.1. Пе ...