Distorsiunea amplificatorului de putere audio se referă la distorsiunea formei de undă a semnalului audio reprodus, care este de obicei împărțită în două categorii: distorsiunea electrică și distorsiunea acustică. Distorsiunea electrică înseamnă că curentul semnalului produce distorsiuni în timpul procesului de amplificare, în timp ce distorsiunea acustică înseamnă că curentul semnalului trece prin difuzor, iar difuzorul nu reușește să reproducă fidel sunetul. Fie că este vorba de distorsiune electrică sau distorsiune acustică, în funcție de natura distorsiunii, există în principal două tipuri de distorsiuni de frecvență și distorsiuni neliniare. Dintre acestea, relația dintre amplitudinea și faza fiecărei componente de frecvență a semnalului este modificată și apare doar distorsiunea formei de undă și nu se adaugă nicio componentă de frecvență nouă, care este o distorsiune liniară. Distorsiunea armonică (THD), distorsiunea intermodulației (IMD) etc. pot produce noi componente de frecvență sau produse de modulație ale fiecărei componente de frecvență. Aceste produse nedorite sunt extrem de inarmonice cu semnalul original, provocând distorsiuni sonore și duritate. Aceste distorsiuni sunt distorsiuni neliniare. Aici, discutăm separat distorsiunea armonică, distorsiunea intermodulației, distorsiunea intermodulației tranzitorii (TIM) și distorsiunea interfeței AC (IHM).
1. Distorsiunea armonică
Distorsiunea armonică este un fel de distorsiune cauzată de componentele neliniare din amplificatorul de putere. Acest tip de distorsiune face ca semnalul audio să producă multe componente armonice noi, care sunt suprapuse semnalului original pentru a forma un semnal cu distorsiune a formei de undă. Adunarea distorsiunii cauzate de fiecare armonică este distorsiunea armonică totală, iar valoarea sa este de obicei exprimată ca procent din raportul dintre valoarea pătrată a rădăcinii medii a tuturor armonicilor din semnalul de ieșire și valoarea efectivă a tensiunii fundamentale. Aici, semnalul fundamental este semnalul de intrare, iar toate semnalele armonice sunt semnalele armonice de fiecare ordine introduse prin distorsiuni neliniare. Evident, cu cât procentul este mai mic, cu atât distorsiunea armonică este mai mică și performanța circuitului este mai bună. În prezent, distorsiunea armonică a amplificatoarelor de putere Hi-Fi este în general controlată sub 0.05%, iar distorsiunea armonică a multor amplificatoare de putere de înaltă calitate este mai mică de 0.01%, iar distorsiunea armonică a amplificatoarelor audio profesionale este în general controlată sub 0.03 %. De fapt, atunci când distorsiunea armonică totală este mai mică de 0.1%, este dificil pentru urechea umană să distingă. De asemenea, trebuie remarcat faptul că, pentru un amplificator de putere audio desemnat, de exemplu, indicele de distorsiune armonică totală a unui amplificator de putere audio este exprimat ca THD <0.009% (1W). La prima vedere, se pare că distorsiunea armonică totală este foarte mică, dar este doar distorsiunea armonică totală atunci când puterea de ieșire este de 1W, care este diferită de valoarea distorsiunii armonice totale obținută în condițiile de măsurare cerute de standardele relevante. Prin urmare, la marcarea indicelui de distorsiune armonică totală a amplificatorului de putere audio, condițiile de măsurare sunt în general indicate.
După cum știm cu toții, sistemul auditiv uman este extrem de complicat și, uneori, amplificatoarele de putere cu distorsiuni armonice reduse nu sunt la fel de rezistente la auz ca cele cu distorsiuni armonice mari. Există multe motive pentru acest fenomen. Printre acestea, este direct legată de gradul diferit de influență al fiecărei componente armonice asupra calității sunetului. Deși datele de testare a stării de echilibru ale mașinii de piatră și ale amplificatorului de tuburi sunt aceleași, oamenii simt întotdeauna că basul amplificatorului de tuburi este moale și captivant, gama medie este luminoasă și rotundă, iar înalte sunt subțiri și clare. Dar frecvența ridicată este păroasă, sunetul este rigid și tonul este rece. Prin analiza spectrului, se constată că mașinile de piatră conțin un număr mare de armonici ciudate, care provoacă o senzație dură și neplăcută urechilor umane; amplificatoarele de tuburi conțin armonici uniforme abundente, iar urechile umane nu sunt sensibile nici măcar la armonici. În plus, urechea umană are o rezoluție scăzută pentru distorsiuni armonice uniforme, dar este foarte sensibilă la armoniile superioare, care este, de asemenea, unul dintre motivele importante pentru fenomenul de mai sus.
Principalele modalități de reducere a distorsiunii armonice sunt:
1) Aplicați o cantitate adecvată de feedback negativ de tensiune sau feedback negativ curent; 2) Folosiți componente de amplificare fT ridicate, NF mici și liniaritate bună; 3) Îmbunătățiți cât mai mult posibil consistența tubului în fiecare unitate de circuit; 4) Utilizați metoda de amplificare a clasei A, selectați un program de circuit excelent; 5) Îmbunătățiți rezerva de alimentare a sursei de alimentare și îmbunătățiți performanța de filtrare a sursei de alimentare.
2. Distorsiunea intermodulației
Două sau mai multe semnale cu frecvențe diferite sunt modulate între ele după ce amplificatorul sau difuzorul sună pentru a produce frecvența sumă și frecvența diferenței, iar combinația fiecărei armonici produce semnalul frecvenței și diferenței de frecvență. Aceste componente de frecvență adăugate noi constituie o distorsiune neliniară numită distorsiune de intermodulație. De obicei, două semnale de înaltă și joasă frecvență cu un anumit raport de amplitudine (4: 1 în plus) sunt amestecate în circuit, iar raportul dintre valoarea pătrată medie a rădăcinii noului semnal neliniar generat și amplitudinea semnalului de frecvență superioară original se măsoară ca procentaj Distorsiune de intermodulare, adică magnitudinea distorsiunii de intermodulare, poate fi exprimată ca procent din nivelul produsului de intermodulare până la nivelul semnalului nominal. Cu cât valoarea este mai mare, cu atât distorsiunea intermodulației este mai mare. Evident, gradul de distorsiune a intermodulației este legat de puterea de ieșire. Deoarece aceste componente de frecvență recent generate nu au nicio asemănare cu semnalul original, distorsiunea intermodulației mai mică este ușor de observat de urechea umană și sună ascuțită și dură și este însoțită de un fenomen de „colorare a sunetului”. Cu alte cuvinte, efectele distorsiunii intermodulației vor face ca câmpul sonor al întregului sistem de redare să lipsească de un sentiment de ierarhie și să degradeze claritatea. În amplificatoarele de putere Hi-Fi, se speră întotdeauna că gradul de distorsiune a intermodulației este cât mai mic posibil. Este foarte greu să realizezi acest lucru. Prin urmare, amplificatoarele de putere de înaltă fidelitate necesită ca această valoare să fie mai mică de 0.1%. Desigur, distorsiunea intermodulației mașinii de piatră este mai mare decât cea a amplificatorului de tuburi, motiv pentru care sunetul mașinii de piatră nu este la fel de dulce ca amplificatorul de tuburi.
Metodele comune pentru a reduce distorsiunea intermodulației sunt:
1) Metoda de divizare a frecvenței electronice este utilizată pentru a limita lățimea de bandă de lucru a circuitului amplificatorului sau difuzorului; 2) Un filtru trece-înalt este adăugat la intrarea amplificatorului de putere audio pentru a elimina semnalul de frecvență joasă; 3) Se selectează structura tubului sau a circuitului cu liniaritate bună.
3. Distorsiuni tranzitorii
Distorsiunea tranzitorie este un indicator important al acusticii moderne. Reflectă capacitatea circuitului amplificatorului de putere de a ține evidența semnalelor tranzitorii, deci este numit și răspuns tranzitoriu. Un sistem de înaltă fidelitate cu distorsiuni tranzitorii, semnalul muzical de ieșire nu are stratificare și transparență. În general, cauzele distorsiunii tranzitorii sunt:
1) Efectul componentelor de reactanță din circuit este prea mare, iar gama de frecvențe nu este suficient de largă; 2) Acțiunea sistemului de vibrații a difuzoarelor nu poate ține pasul cu schimbarea semnalului electric tranzitoriu. Există două manifestări principale ale distorsiunii tranzitorii, și anume distorsiunea intermodulației tranzitorii și distorsiunea cauzată de o rată de rotire prea mică (SR).
A. Distorsiuni intermodulare tranzitorii
Când introduceți un semnal tranzitoriu pulsat, datorită existenței condensatorilor în circuit (cum ar fi condensatorii de compensare întârziată, condensatori inter-electrod etc.), terminalul de ieșire nu poate obține imediat tensiunea de ieșire datorată (adică decalajul de fază) iar stadiul de intrare nu poate fi obținut în timp Datorită feedback-ului negativ, amplificatorul se află într-o stare de buclă deschisă în acest moment, provocând starea de intrare să se suprasolicite instantaneu. În acest moment, tensiunea de intrare este de câteva zeci de ori mai mare decât în mod normal, rezultând o decupare instantanee severă a etapei de intrare. Distorsiunea undelor se numește distorsiune intermodulară tranzitorie. Este în esență un fenomen de suprasarcină tranzitorie.
Deoarece amplificatorul are o capacitate puternică de supraîncărcare, mărire redusă, fără feedback negativ profund între etape și doar feedback negativ parțial, nu este ușor să se producă distorsiuni de intermodulare tranzitorie. În general, mașinile de piatră utilizează o rețea de feedback negativ cu buclă mare pentru a satisface cerințele de distorsiune redusă și bandă largă. Se poate observa că distorsiunea intermodulației tranzitorii apare în principal la mașinile de piatră. În plus, sursele de programe cu volum mare, frecvență înaltă și o gamă dinamică mare sunt cele mai susceptibile de a produce distorsiuni de intermodulație tranzitorii. Motivul este: rata de schimbare a timpului muzicii este cea mai mare în apropierea nivelului de semnal zero, ceea ce va face sunetul incomplet clar, în special în mașinile de piatră de ultimă generație, care apar adesea în partea de înaltă frecvență, rezultând o claritate , senzație dură, așa-numitul „sunet tranzistor” și „sunet metalic”.
Distorsiunea de intermodulare tranzitorie este un indicator dinamic propus în anii 1970, cauzat în principal de feedback negativ profund în interiorul amplificatorului de putere audio. Este recunoscut drept vinovatul care afectează calitatea sunetului mașinilor de piatră și provoacă „sunetul tranzistorului” și „sunetul metalului”, iar oamenii acordă o mare importanță acestui lucru. Îmbunătățirea TIM poate începe de la mecanismul său de formare, iar metodele utilizate în mod obișnuit sunt:
1) Controlați câștigul în buclă deschisă și feedback-ul negativ al amplificatorului la aproximativ 50dB și respectiv 20dB;
2) Alegeți tuburi cu conținut ridicat de fT și utilizați tuburi cu fT mai mare de 100MHz în scena din față. FT-ul tubului de putere final ar trebui să fie mai mare de 20 MHz. Extindeți cât mai mult posibil răspunsul de frecvență în buclă deschisă a circuitului și creșteți feedback-ul negativ curent al fiecărei trepte pentru a anula bucla mare. Feedback negativ pe drum. În prezent, există câțiva amplificatori de putere (cum ar fi clopoțelul JA-100) ai circuitului de expansiune de etapă finală care nu implică feedback negativ în buclă, unul dintre scopurile sale este acesta;
3) Adoptați un circuit simetric complet complementar pentru a crește curentul de lucru al etapei de ieșire a puterii și adăugați un amplificator tampon înaintea etapei de ieșire pentru a îmbunătăți răspunsul tranzitoriu al circuitului;
4) Anulați condensatorul de întârziere de fază, modificați compensarea de întârziere pentru a compensa compensarea plumbului, adică nu utilizați condensatorul de compensare de întârziere și conectați un condensator mic de capacitate adecvată în paralel cu rezistorul de feedback de buclă mare;
5) Creșteți în mod corespunzător curentul de repaus al etapei de intrare, creșteți gama sa dinamică și setați un filtru trece-jos în circuitul său de intrare pentru a elimina semnalele aglomerate de înaltă frecvență peste 80kHz și pentru a preveni semnalele de interferență de înaltă frecvență de a provoca o supraîncărcare instantanee a etapa de intrare.
B. Distorsiunea cauzată de o rată de conversie prea mică
Rata de conversie se referă la capacitatea echipamentelor audio de a urmări sau de a răspunde la semnale de sunet sau semnale de impuls și este un parametru important care reflectă capacitatea tranzitorie a circuitului amplificatorului de putere. Distorsiunea tranzitorie cauzată de o rată de rotire prea mică este cauzată de faptul că schimbarea semnalului de ieșire al amplificatorului nu poate ține pasul cu schimbarea rapidă a semnalului de intrare. Dacă un semnal de impuls suficient de mare este introdus în amplificator, rata maximă de modificare a tensiunii ar trebui să fie raportul dintre valoarea creșterii tensiunii și timpul necesar. Unitatea este numărul de volți pe secundă, scris ca o expresie digitală ca SR = V / μs. Pentru amplificatoarele de putere de înaltă fidelitate, SR afectează direct răspunsul tranzitoriu și viteza de răspuns a amplificatorului. Un amplificator de putere cu o valoare SR mare are o rezoluție bună, un sentiment de stratificare și poziționare și un bun simț al auzului, mai ales atunci când redați muzică populară. Valoarea SR este legată de tensiunea de ieșire a amplificatorului de putere și de frecvența de întrerupere de înaltă frecvență etc. Puterea de ieșire este mare, valoarea SR este mare; frecvența de întrerupere de înaltă frecvență este mare, valoarea SR este de asemenea mare, iar valoarea SR a unui amplificator de putere de înaltă calitate poate ajunge la 100V / μs. Pentru a crește valoarea SR a amplificatorului de putere, se folosesc de obicei tuburi cu viteză foarte mare și cu zgomot redus. Cu toate acestea, dacă valoarea SR este prea mare, circuitul este ușor de autoexcitat și stabilitatea devine slabă. În plus, valoarea SR a circuitului pre-etapă nu trebuie să fie mai mare decât cea a circuitului post-etapă, altfel este ușor să se producă distorsiuni de intermodulare tranzitorii. Apropo, SR-ul amplificatorului de putere poate fi estimat cu un osciloscop. Metoda este de a alimenta mai întâi un semnal de undă pătrată către amplificatorul de putere audio ca semnal de intrare. Timpul necesar pentru ca marginea anterioară a formei de undă a semnalului de ieșire să crească la valoarea nominală, rezultatul obținut este V / μs Reprezintă dimensiunea ratei de conversie. Evident, dacă amplificatorul de putere audio poate gestiona bine semnalele de undă pătrată, arată că are o rată de conversie bună și caracteristici de frecvență largă.
4. Interfața AC este distorsionată
Distorsiunea interfeței de curent alternativ este cauzată de EMF-ul posterior al difuzorului care este alimentat înapoi în circuit prin linie. Metodele de îmbunătățire a acestei distorsiuni includ: 1) reducerea numărului de etape ale circuitului și creșterea adecvată a curentului de funcționare a circuitului; 2) selectați difuzoare adecvate pentru a face coeficientul de amortizare mai rezonabil; 3) utilizați transformatoare de putere de înaltă calitate de mare capacitate și creșteți-le corespunzător. Pentru capacitatea condensatorului de filtru, conectați un condensator CBB de mică capacitate în paralel cu condensatorul de filtrare.
În plus, datorită selecției necorespunzătoare a punctului de funcționare CC al circuitului sau calității scăzute a componentelor, vor apărea alte distorsiuni neliniare, cum ar fi distorsiunea încrucișată și distorsiunea prin decupare, care pot provoca distorsiuni armonice și distorsiuni de intermodulare. Distorsiunea încrucișată se mai numește distorsiune încrucișată. Este pentru amplificatoare de putere push-pull. Este cauzată în principal de neliniaritatea conducției inițiale a tubului de putere din amplificatorul de putere push-pull de clasa B, în special în cazul curentului redus. Curentul produce distorsiuni neliniare la joncțiune și cu cât amplitudinea semnalului este mai mică, cu atât distorsiunea este mai gravă. Distorsiunea prin decupare este cauzată de un interval dinamic insuficient al tubului amplificatorului de putere, iar semnalul mare este decupat de conducerea saturată. Distorsiunea prin decupare generează o mulțime de unde ultrasonice, ceea ce face ca sunetul să fie neclar și nervos. Este o durere de cap pentru oameni să o asculte mult timp. Metoda utilizată în mod obișnuit pentru a reduce distorsiunea încrucișată este de a crește în mod corespunzător punctul de funcționare CC al tubului de ieșire push-pull; iar măsura de îmbunătățire a distorsiunii de tăiere este, în general, de a crește în mod corespunzător intervalul de funcționare liniar al circuitului.
alt produs nostru:
