үй › Навигаторлар › Сызықты емес бұрмалану коэффициенті қалай анықталады? Сызықты емес бұрмаланулар. Максималды ұзақ мерзімді қуат

Сызықты емес бұрмалану коэффициенті қалай анықталады? Сызықты емес бұрмаланулар. Максималды ұзақ мерзімді қуат

Кіріс сигналы, кіріс сигналының спектрлік компоненттерінің орташа квадраттық қосындысына кейде стандартты емес синоним қолданылады - айқын фактор(неміс тілінен алынған). SOI – өлшемсіз шама, әдетте пайызбен көрсетіледі. SOI-ге қосымша сызықтық емес бұрмалану деңгейін пайдалану арқылы көрсетуге болады гармоникалық бұрмалану коэффициенті.

Гармоникалық бұрмалану факторы- құрылғының (күшейткіштің және т.б.) сызықтық емес бұрмалану дәрежесін білдіретін шама, біріншіден басқа сигналдың жоғары гармоникаларының қосындысының түбірлік-квадраттық кернеуінің кернеуге қатынасына тең. құрылғының кірісіне синусоидалы сигнал берілген кездегі бірінші гармоника.

Гармоникалық коэффициент, SOI сияқты, пайызбен көрсетіледі. Гармоникалық бұрмалау ( КГ) CNI ( Қ Н) арақатынас:

Өлшемдер

Төмен жиілікті (ТЖ) диапазонында (100-200 кГц дейін) SOI өлшеу үшін сызықты емес бұрмалау өлшегіштері (гармоникалық бұрмалану өлшегіштері) қолданылады.
Жоғары жиіліктерде (MF, HF) жанама өлшеулер спектр анализаторлары немесе селективті вольтметрлер арқылы қолданылады.

Әдеттегі SOI мәндері

0% - толқын пішіні идеалды синус толқыны болып табылады.
3% - сигнал пішіні синусоидальдыдан ерекшеленеді, бірақ бұрмалану көзге байқалмайды.
5% - осциллограммада сигнал пішінінің синусоидадан ауытқуы көзге байқалады.
10% - UMZCH нақты қуаты (RMS) есептелетін стандартты бұрмалану деңгейі.
21% - мысалы, трапеция тәрізді немесе сатылы сигнал.
43% - мысалы, шаршы толқынды сигнал.

да қараңыз

Әдебиет

Радиоэлектрондық құрылғылардың анықтамалығы: 2 томда; Ред. Д.П.Линде - М.: Энергия,
Горохов П.К. Радиоэлектрониканың түсіндірме сөздігі. Негізгі терминдер- М: орыс. тіл,

Сілтемелер

ДЫБЫС БЕРУ АРНАСЫНЫҢ НЕГІЗГІ ЭЛЕКТРЛІК СИПАТТАМАСЫ

Викимедиа қоры. 2010.

Басқа сөздіктерде «» не екенін қараңыз:

гармоникалық бұрмалану коэффициенті- SOI Гармоникалық және комбинациялық компоненттердің сигнал сапасына әсерін есепке алуға мүмкіндік беретін параметр. Сандық түрде сызықтық емес бұрмаланулар қуатының бұрмаланбаған сигнал қуатына қатынасы ретінде анықталады, әдетте пайызбен көрсетіледі. [Л.М. Невдяев...

гармоникалық бұрмалану коэффициенті- 3,9 сызықты емес бұрмалану коэффициенті (жалпы бұрмалану): Кіріс сигналында жоқ акустикалық калибратордың шығыс сигналының спектрлік құрамдастарының түбірлік квадрат мәнінің орташа квадраттық шамаға қатынасы пайызбен құндылығы ......

гармоникалық бұрмалану коэффициенті- netiesinių iškreipių faktorius statusas T sritis fizika atitikmenys: ағылшын. сызықты емес бұрмалау факторы vok. Klirrfaktor, m rus. сызықты емес бұрмалану коэффициенті, m pranc. Taux de distorsion garmonique, m … Физико термині žodynas

UPS кіріс тогының THD синусоидалыдан UPS кіріс ток пішінінің ауытқуын сипаттайды. Бұл параметрдің мәні неғұрлым жоғары болса, сол электрмен жабдықтау желісіне және желінің өзіне қосылған жабдық үшін соғұрлым нашар болады, бұл жағдайда ол нашарлайды... ... Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық

UPS шығыс кернеуінің THD шығыс кернеу пішінінің синусоидалыдан ауытқуын сипаттайды, әдетте сызықтық (қозғалтқыштар, жарықтандыру құрылғыларының кейбір түрлері) және сызықты емес жүктемелер үшін берілген. Бұл мән неғұрлым жоғары болса, соғұрлым сапасы нашар… … Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық

күшейткіш THD- - [Суменко Л.Г. Ақпараттық технология бойынша ағылшынша-орысша сөздік. М.: ЦНМИС мемлекеттік кәсіпорны, 2003.] Тақырыптар ақпараттық технологияларжалпы EN күшейткішінің бұрмалану коэффициенті... Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық

Дауыс зорайтқыш THD- 89. Дауыс зорайтқыштың сызықты емес бұрмалану коэффициенті Ndp сызықты емес бұрмалану коэффициенті. Гармоникалық коэффициент Пайызбен өрнектеледі, шығарылатын спектрлік компоненттердің тиімді мәндерінің квадраттарының қосындысының қатынасының квадрат түбірі... ... Нормативтік-техникалық құжаттама терминдерінің сөздік-анықтамалығы

Ларингофон сызықты емес бұрмалану коэффициенті- 94. Ларингофонның сызықты емес бұрмалану коэффициенті Ауаның гармониялық қозғалысы кезінде ларингофонмен жасалған электр қозғаушы күшінің гармоникаларының тиімді мәндерінің квадраттарының қосындысының қатынасының квадрат түбірінің мәні пайызбен көрсетіледі. , үшін... ... Нормативтік-техникалық құжаттама терминдерінің сөздік-анықтамалығы

рұқсат етілген сызықтық емес бұрмалану коэффициенті- - [Суменко Л.Г. Ақпараттық технология бойынша ағылшынша-орысша сөздік. М.: Мемлекеттік кәсіпорын TsNIIS, 2003.] Тақырыптар ақпараттық технологиялар жалпы EN гармоникалық төзімділік ... Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық

- (гармоникалық бұрмалау өлшегіш) радиоқұрылғылардағы сигналдардың сызықтық емес бұрмалану (гармоникалық бұрмалану) коэффициентін өлшеуге арналған құрылғы. Мазмұны... Wikipedia

INДыбысты жаңғыртудың бүкіл тарихы иллюзияны түпнұсқаға жақындату әрекеттерінен тұрды. Үлкен қашықтықты жүріп өтсек те, біз әлі де жанды дыбысқа толық жақындаудан өте, өте алыспыз. Көптеген параметрлердегі айырмашылықтарды өлшеуге болады, бірақ олардың біразы әлі де жабдықты жасаушылардың көзқарасынан тыс қалады. Кез келген ортасы бар тұтынушы әрқашан назар аударатын негізгі сипаттамалардың бірі сызықтық емес бұрмалау коэффициенті (THD) .

Бұл коэффициенттің қандай мәні объективті түрде құрылғының сапасын көрсетеді? Шыдамсыз адамдар соңында бұл сұраққа жауап беру әрекетін бірден таба алады. Қалғаны үшін біз жалғастырамыз.
Бұл коэффициент, ол жалпы гармоникалық бұрмалану коэффициенті деп те аталады, ол құрылғының (күшейткіш, магнитофон және т.б.) шығысындағы гармоникалық компоненттердің тиімді амплитудасының тиімді амплитудасына пайызбен көрсетілген қатынасы болып табылады. құрылғының кірісіне осы жиіліктің синусоидалы сигналы қолданылған кездегі негізгі жиілік сигналы. Осылайша, кіріс сигналында жоқ спектрлік компоненттердің (гармониялардың) шығыс сигналында көрінуінде көрінетін беріліс сипаттамасының сызықты еместігін сандық түрде анықтауға мүмкіндік береді. Басқаша айтқанда, музыкалық сигналдың спектрінде сапалық өзгеріс бар.

Дыбыстық дыбыстық сигналда болатын объективті гармоникалық бұрмаланулардан басқа, нақты дыбыста жоқ, бірақ жоғары деңгейде ортаңғы құлақ кохлеясында пайда болатын субъективті гармонияға байланысты сезілетін бұрмалану мәселесі бар. дыбыс қысымының мәндері. Адамның есту аппараты сызықты емес жүйе болып табылады. Естудің сызықты еместігі құлақ қалқанына f жиілігі бар синусоидалы дыбыс әсер еткенде көрінеді. есту аппаратыбұл дыбыстың гармоникасы 2f, 3f және т.б. жиіліктермен жасалады. Бұл гармоникалар бастапқы әсер етуші тонда болмағандықтан, оларды субъективті гармоникалар деп атайды.

Әрине, бұл дыбыс жолындағы гармоникалардың максималды рұқсат етілген деңгейі туралы идеяны одан әрі қиындатады. Бастапқы тонның интенсивтілігі жоғарылаған сайын субъективті гармоникалардың шамасы күрт артады және тіпті бастапқы тонның қарқындылығынан асып кетуі мүмкін. Бұл жағдай 100 Гц-тен аз жиіліктегі дыбыстар өздігінен сезілмейді, бірақ 100 Гц-тен жоғары жиілік диапазонына түсетін субъективті гармонияға байланысты деп болжауға негіз береді, яғни. естудің сызықты еместігіне байланысты. Әртүрлі құрылғылардағы аппараттық бұрмаланулардың физикалық себептері әртүрлі сипатта болады және олардың әрқайсысының бүкіл жолдың жалпы бұрмалануына қосқан үлесі бірдей емес.

Қазіргі CD ойнатқыштарының бұрмалануы басқа блоктардың бұрмалануымен салыстырғанда өте төмен және дерлік байқалмайды. Дауыс зорайтқыш жүйелер үшін басс басынан туындаған төмен жиілікті бұрмалану ең маңызды болып табылады және стандарт тек 250 Гц-ке дейінгі жиілік диапазонындағы екінші және үшінші гармоникаларға қойылатын талаптарды анықтайды. Және өте жақсы дыбыс үшін динамик жүйесіолар 1% немесе одан да көп болуы мүмкін. Аналогтық магнитофондарда негізгі мәселе байланысты физикалық негіздерімагниттік таспаға жазу - үшінші гармоника, оның мәндері әдетте араластыру нұсқауларында берілген. Бірақ, мысалы, шу деңгейін өлшеу әрқашан қабылданатын максималды мән 333 Гц жиілік үшін 3% құрайды. Магнитофондардың электронды бөлігінің бұрмалануы әлдеқайда төмен.
Акустикада да, аналогтық магнитофондарда да бұрмалаулар негізінен төмен жиілікті болғандықтан, олардың субъективті байқалуы маскировка эффектісіне байланысты айтарлықтай төмендейді (бұл бір уақытта дыбыс беретін екі сигналдан тұрады, соғұрлым жоғары -бір жиілік жақсы естіледі).

Сонымен, сіздің тізбегіңіздегі бұрмаланудың негізгі көзі қуат күшейткіші болады, ол өз кезегінде белсенді элементтердің: транзисторлар мен вакуумдық түтіктердің берілу сипаттамаларының сызықты еместігі, ал трансформатор күшейткіштерінде трансформатордың сызықты емес бұрмалануы болып табылады. магниттелу қисығының сызықты еместігімен байланысты да қосылады. Бір жағынан, бұрмалану беріліс сипаттамасының сызықты еместігінің пішініне, сонымен қатар кіріс сигналының сипатына байланысты екені анық.

Мысалы, үлкен амплитудаларда тегіс кескіш күшейткіштің беріліс сипаттамасы кесу деңгейінен төмен синусоидалы сигналдар үшін ешқандай бұрмалануды тудырмайды, бірақ сигнал осы деңгейден жоғарылаған сайын бұрмалау пайда болады және артады. Шектеудің бұл түрі негізінен түтік күшейткіштеріне тән, бұл белгілі бір дәрежеде тыңдаушылардың мұндай күшейткіштерге артықшылық беру себептерінің бірі болуы мүмкін. Бұл мүмкіндікті NAD 80-ші жылдардың басынан бастап шығарылған «жұмсақ шектеуі» бар танымал күшейткіштер сериясында пайдаланды: түтіктерді кесуге еліктеу режимін қосу мүмкіндігі осы компанияның транзисторлық күшейткіштердің жанкүйерлерінің үлкен армиясын құрды. .
Керісінше, транзисторлық үлгілерге тән күшейткіштің орталық кесу (қадамды бұрмалау) сипаттамасы музыкалық және шағын синустық сигналдарда бұрмалануды тудырады және сигнал деңгейі жоғарылаған сайын бұрмалану азаяды. Осылайша, бұрмалану тек беріліс сипаттамасының пішініне ғана емес, сонымен қатар кіріс сигнал деңгейлерінің статистикалық таралуына байланысты, ол үшін музыкалық бағдарламаларшу сигналына жақын. Сондықтан синусоидалы сигналды пайдаланып SOI өлшеуге қосымша үш синусоидалы немесе шу сигналдарының қосындысын пайдаланып күшейткіш құрылғылардың сызықты емес бұрмалануларын өлшеуге болады, бұл жоғарыда айтылғандарды ескере отырып, бұрмаланулардың объективті көрінісін береді.

Сызықты емес бұрмалану коэффициенті(SOI немесе Қ Н) - сызықтық емес бұрмалауларды сандық бағалауға арналған мән.

Анықтама [ | ]

Сызықты емес бұрмалану коэффициенті кіріс сигналының спектрінде жоқ шығыс сигналының спектрлік құрамдастарының түбірлік квадраттық қосындысының кірістің барлық спектрлік құрамдастарының орташа квадраттық қосындысына қатынасына тең. сигнал

K H = U 2 2 + U 3 2 + U 4 2 + … + U n 2 + … U 1 2 + U 2 2 + U 3 2 + … + U n 2 + … (\displaystyle K_(\mathrm (H)) )=(\frac (\sqrt (U_(2)^(2)+U_(3)^(2)+U_(4)^(2)+\ldots +U_(n)^(2)+\ldots ))(\sqrt (U_(1)^(2)+U_(2)^(2)+U_(3)^(2)+\ldots +U_(n)^(2)+\ldots ))) )

SOI өлшемсіз шама және әдетте пайызбен көрсетіледі. SOI-ден басқа, сызықтық емес бұрмалану деңгейі жиі арқылы көрсетіледі гармоникалық бұрмалану коэффициенті(KGI немесе КГ) - құрылғының (күшейткіштің және т.б.) сызықты емес бұрмалану дәрежесін өрнектейтін және біріншіден басқа сигналдың жоғары гармоникаларының қосындысының орташа квадраттық кернеудің біріншінің кернеуіне қатынасына тең шама. құрылғының кірісіне синусоидалы сигнал берілгенде гармоникалық.

K Γ = U 2 2 + U 3 2 + U 4 2 + … + U n 2 + … U 1 (\displaystyle K_(\Гамма )=(\frac (\sqrt (U_(2)^(2)+U_) (3)^(2)+U_(4)^(2)+\ldots +U_(n)^(2)+\ldots ))(U_(1))))

KGI, KNI сияқты, пайызбен көрсетіледі және онымен қатынас арқылы байланысты

K Γ = K H 1 − K H 2 (\displaystyle K_(\Гамма )=(\frac (K_(\mathrm (H) ))(\sqrt (1-K_(\mathrm (H) )^(2)) ))

Кішігірім мәндер үшін THI және SOI бірінші жуықтаумен сәйкес келетіні анық. Бір қызығы, батыс әдебиетінде әдетте CGI қолданылады, ал орыс әдебиетінде CNI дәстүрлі түрде таңдалады.

Сондай-ақ, KNI және KGI тек қана екенін ескеру маңызды бұрмалаудың сандық өлшемдері, бірақ жоғары сапалы емес. Мысалы, 3% тең THD мәні бұрмалану сипаты туралы ештеңе айтпайды, яғни. сигнал спектрінде гармоника қалай таралатыны туралы және, мысалы, төмен жиілікті немесе жоғары жиілікті компоненттердің үлесі қандай. Осылайша, UMZCH түтіктерінің спектрлерінде әдетте төменгі гармоникалар басым болады, бұл жиі құлаққа «жылы түтік дыбысы» ретінде қабылданады, ал транзисторлы UMZCH-де бұрмаланулар спектр бойынша біркелкі таралады және ол тегіс болады, бұл көбінесе «типтік транзисторлық дыбыс» ретінде қабылданады (бірақ бұл пікірталас көбінесе адамның жеке сезімдері мен әдеттеріне байланысты).

CGI есептеу мысалдары[ | ]

Көптеген стандартты сигналдар үшін THD аналитикалық жолмен есептелуі мүмкін. Сонымен, симметриялы тікбұрышты сигнал үшін (меандр)

K Γ = π 2 8 − 1 ≈ 0,483 = 48,3% (\displaystyle K_(\Гамма )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(8))-1\ ,))\шамамен\,0,483\,=\,48,3\%)

Идеал ара тіс сигналы KGI бар

K Γ = π 2 6 − 1 ≈ 0,803 = 80,3% (\displaystyle K_(\Гамма )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(6))-1\ ,))\шамамен\,0,803\,=\,80,3\%)

және симметриялы үшбұрыш

K Γ = π 4 96 − 1 ≈ 0,121 = 12,1% (\displaystyle K_(\Гамма )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(4))(96))-1\ ,))\шамамен \,0,121\,=\,12,1\%)

Импульс ұзақтығының периодқа қатынасы тең симметриялы емес тікбұрышты импульстік сигнал μ KGI бар

K Γ (μ) = μ (1 − μ) π 2 2 sin 2 ⁡ π μ − 1 , 0< μ < 1 {\displaystyle K_{\Gamma }\,(\mu)={\sqrt {{\frac {\mu (1-\mu)\pi ^{2}\,}{2\sin ^{2}\pi \mu }}-1\;}}\,\qquad 0<\mu <1} ,

кезінде минимумға (≈0,483) жетеді μ =0,5, яғни. сигнал симметриялы меандрға айналғанда. Айтпақшы, сүзгілеу арқылы сіз осы сигналдардың THD-нің айтарлықтай төмендеуіне қол жеткізе аласыз және осылайша пішіні синусоидаға жақын сигналдарды ала аласыз. Мысалы, симметриялық тікбұрышты сигнал (меандр) бастапқы THD 48,3%, екінші ретті Баттерворт сүзгісінен өткеннен кейін (іргелі гармоника жиілігіне тең кесу жиілігімен) THD 5,3%, ал егер төртінші ретті сүзгі - онда THD = 0,6% . Айта кету керек, сүзгі кірісіндегі сигнал неғұрлым күрделі болса және сүзгінің өзі неғұрлым күрделі болса (дәлірек айтсақ, оны беру функциясы), TCG есептеулері соғұрлым ауыр және уақытты қажет етеді. Осылайша, бірінші ретті Баттерворт сүзгісі арқылы өткен стандартты ара тісінің сигналы бұдан былай 80,3% емес, 37,0% THD мәніне ие, ол келесі өрнекпен дәл берілген.

K Γ = π 2 3 − π c t h π ≈ 0,370 = 37,0% (\displaystyle K_(\Гамма )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(3))- \pi \,\mathrm (cth) \,\pi \,))\,\шамамен \,0,370\,=\,37,0\%)

Дәл сол сүзгіден өткен, бірақ екінші ретті сигналдың TCG-і өте қиын формуламен беріледі.

K Γ = π c t g π 2 ⋅ c t h 2 π 2 − c t g 2 π 2 ⋅ c t h π 2 − c t g π 2 − c t h π 2 2 (c t g 2 π 2 + π2.) 0,181 = 18,1% (\displaystyle K_(\Гамма)\,=(\sqrt (\pi \,(\frac (\,\mathrm (ctg) \,(\dfrac (\pi )(\sqrt (2\,)) ) )\cdot \,\mathrm (cth) ^(2\{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}-\,\mathrm {ctg} ^{2\!}{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}\cdot \,\mathrm {cth} \,{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}-\,\mathrm {ctg} \,{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}-\,\mathrm {cth} \,{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}\;}{{\sqrt {2\,}}\left(\mathrm {ctg} ^{2\!}{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}+\,\mathrm {cth} ^{2\!}{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}\!\right)}}\,+\,{\frac {\,\pi ^{2}}{3}}\,-\,1\;}}\;\approx \;0.181\,=\,18.1\%} !}

Егер Баттерворт сүзгісі арқылы өткен жоғарыда аталған симметриялық емес тікбұрышты импульстік сигналды қарастырсақ. б- бұдан кейін

K Γ (μ , p) = csc ⁡ π μ ⋅ μ (1 − μ) π 2 − sin 2 π μ − π 2 ∑ s = 1 2 p c t g π z s z s 2 ∏ l s z s 2 ∏ l s − 1s z l + π 2 R e ∑ s = 1 2 p e i π z s (2 μ − 1) z s 2 sin ⁡ π z s ∏ l = 1 l ≠ s 2 p 1 z s − z l (\di\ma K)(\di\splay) \mu ,p)=\csc \pi \mu \,\cdot \!(\sqrt (\mu (1-\mu)\pi ^(2)-\,\sin ^(2)\!\pi \ mu \,-\,(\frac (\,\pi )(2))\sum _(s=1)^(2p)(\frac (\,\mathrm (ctg) \,\pi z_(s) )(z_(s)^(2)))\prod \limits _(\scriptstyle l=1 \үстіңгі \scriptstyle l\neq s)^(2p)\!(\frac (1)(\,z_(s) )-z_(l)\,))\,+\,(\frac (\,\pi )(2))\,\mathrm (Re) \sum _(s=1)^(2p)(\frac (e^(i\pi z_(s)(2\mu -1)))(z_(s)^(2)\sin \pi z_(s)))\prod \limits _(\scriptstyle l=1 \atop \scriptstyle l\neq s)^(2p)\!(\frac (1)(\,z_(s)-z_(l)\,))\,)))

мұнда 0<μ <1 и

z l ≡ exp ⁡ i π (2 l − 1) 2 p , l = 1 , 2 , … , 2 p (\displaystyle z_(l)\equiv \exp (\frac (i\pi (2l-1)))( 2p))\,\qquad l=1,2,\ldots ,2p)

есептеулер туралы толық ақпаратты Ярослав Благушин мен Эрик Мородан қараңыз.

Өлшемдер [ | ]

Төмен жиілікті (ТЖ) диапазонында SOI өлшеу үшін сызықты емес бұрмалау өлшегіштері (гармоникалық бұрмалану өлшегіштері) қолданылады.
Жоғары жиіліктерде (MF, HF) жанама өлшеулер спектр анализаторлары немесе селективті вольтметрлер арқылы қолданылады.

Электрондық күшейткіштің негізгі параметрі - күшейту коэффициенті К. Қуатты күшейту (кернеу, ток) шығыс сигналының қуатының (кернеу, ток) кіріс сигналының қуатына (кернеу, ток) қатынасымен анықталады және тізбектің күшейткіш қасиеттерін сипаттайды. Шығыс және кіріс сигналдары бірдей сандық бірліктерде көрсетілуі керек, сондықтан күшейту өлшемсіз шама болып табылады.

Тізбекте реактивті элементтер болмаған кезде, сондай-ақ оның жұмысының белгілі бір режимдері кезінде олардың әсерін алып тастаған кезде күшейту жиілікке тәуелді емес нақты мән болып табылады. Бұл жағдайда шығыс сигнал кіріс сигналының пішінін қайталайды және одан тек амплитудасы бойынша K рет ерекшеленеді. Материалды одан әрі таныстыруда біз арнайы ескертулер болмаса, кіріс модулі туралы айтатын боламыз.

Айнымалы ток сигналының күшейткішінің шығыс параметрлеріне қойылатын талаптарға байланысты күшейту факторлары бөлінеді:

а) шығыс кернеуінің айнымалы құраушысының амплитудасының кіріс кернеуінің айнымалы құраушысының амплитудасына қатынасы ретінде анықталатын кернеу бойынша, яғни.

б) шығыс тоғының айнымалы құраушысының амплитудасының кіріс тоғының айнымалы құраушысының амплитудасына қатынасымен анықталатын ток бойынша:

в) билік арқылы

болғандықтан, қуат өсімін келесі түрде анықтауға болады:

Тізбекте реактивті элементтер (конденсаторлар, индукторлар) болса, күшейтуді кешенді шама ретінде қарастыру керек.

мұндағы m және n – кіріс сигналының жиілігіне байланысты нақты және ойдан шығарылған компоненттер:

К күшейту кіріс сигналының амплитудасына тәуелді емес деп есептейік. Бұл жағдайда күшейткіштің кірісіне синусоидалы сигнал берілгенде, шығыс сигнал да синусоидалы пішінге ие болады, бірақ амплитудасы бойынша кірістен K рет және фаза бойынша бұрышпен ерекшеленеді.

Фурье теоремасы бойынша күрделі пішінді периодтық сигналды амплитудалары, жиіліктері және фазалары әртүрлі гармоникалық құрамдас бөліктердің соңғы немесе шексіз көп санының қосындысы ретінде көрсетуге болады. K күрделі шама болғандықтан, күшейткіш арқылы өткенде кіріс сигналының гармоникалық құраушыларының амплитудалары мен фазалары әртүрлі өзгереді және шығыс сигнал кірістен пішіні бойынша ерекшеленеді.

Күшейткіштің параметрлерінің жиілікке тәуелділігінен және кіріс сигналының амплитудасына тәуелсіз болатын күшейткіш арқылы өткен сигналдың бұрмалануы сызықтық бұрмалану деп аталады. Өз кезегінде сызықтық бұрмалануларды жиілік бұрмалануларына бөлуге болады (тізбектегі реактивті элементтердің әсерінен жиілік жолағында К күшейту модулінің өзгеруін сипаттайтын); фаза (реактивті элементтердің әсерінен шығыс және кіріс сигналдары арасындағы фазалық ығысудың жиілікке тәуелділігін сипаттайтын).

Сигналдың жиілік бұрмалануын кернеудің күшейту модулінің жиілікке тәуелділігін білдіретін амплитудалық-жиілік сипаттамасы арқылы бағалауға болады. Күшейткіштің амплитудалық-жиілік реакциясы суретте жалпы түрде көрсетілген. 1.2. Күшейткіштің жұмыс жиілігінің диапазоны, оның шегінде күшейтуді белгілі бір дәлдікпен тұрақты деп санауға болады, ең төменгі және ең жоғарғы шекті жиіліктер арасында жатады және өткізу жолағы деп аталады. Кесілген жиіліктер ортаңғы жиіліктегі максималды мәннен берілген шамаға өсудің төмендеуін анықтайды.

Берілген жиілікте жиілікті бұрмалау коэффициентін енгізу арқылы,

мұндағы кернеудің берілген жиіліктегі күшеюі, күшейткіштің жұмыс жиілігінің кез келген диапазонында жиіліктің бұрмалануын анықтау үшін амплитудалық-жиілік сипаттамасын пайдалануға болады.

Бізде жұмыс диапазонының шекараларында ең үлкен жиілік бұрмаланулары болғандықтан, күшейткішті есептеу кезінде, әдетте, жиіліктің бұрмалану коэффициенттері ең төменгі және ең жоғары шекаралық жиіліктерде орнатылады, яғни.

мұндағы сәйкесінше ең жоғары және ең төменгі кесу жиіліктеріндегі кернеудің өсуі.

Әдетте қабылданады, яғни шекаралық жиіліктерде кернеудің өсуі орташа жиіліктегі күшейту мәнінің 0,707 деңгейіне дейін төмендейді. Мұндай жағдайларда сөйлеу мен музыканы жаңғыртуға арналған аудио күшейткіштердің өткізу қабілеті 30-20 000 Гц диапазонында болады. Телефонияда қолданылатын күшейткіштер үшін 300-3400 Гц тар жолақ ені қолайлы. Импульстік сигналдарды күшейту үшін өткізу қабілеті ондаған немесе герц бірліктерінен ондаған немесе тіпті жүздеген мегагерцке дейінгі жиілік диапазонында болатын кең жолақты күшейткіштерді пайдалану қажет.

Күшейткіштің сапасын бағалау үшін жиі параметр қолданылады

Сондықтан кең жолақты күшейткіштер үшін

Кең жолақты күшейткіштерге қарама-қарсы болып селективті күшейткіштер табылады, олардың мақсаты тар жиілік диапазонында сигналдарды күшейту болып табылады (1.3-сурет).

Еркін төмен жиіліктегі сигналдарды күшейтуге арналған күшейткіштер тұрақты ток күшейткіштері деп аталады. Анықтамадан мұндай күшейткіштің өткізу жолағының ең төменгі шекті жиілігі нөлге тең екені анық. Тұрақты ток күшейткішінің амплитудалық-жиілік реакциясы суретте көрсетілген. 1.4.

Фазалық жиілік сипаттамасы жиілік өзгерген кезде шығыс және кіріс сигналдары арасындағы фазалық ығысу бұрышының қалай өзгеретінін көрсетеді және фазалық бұрмалануды анықтайды.

Фазалық жиілік сипаттамасы сызықты болған кезде фазалық бұрмаланулар болмайды (1.5-суреттегі үзік сызық), өйткені бұл жағдайда кіріс сигналының әрбір гармоникалық құрамдас бөлігі күшейткіш арқылы өткен кезде уақыт бойынша бірдей интервалға ығысады. Кіріс және шығыс сигналдар арасындағы фазалық ығысу бұрышы жиілікке пропорционал

мұндағы сипаттаманың абсцисса осіне еңкею бұрышын анықтайтын пропорционалдық коэффициенті.

Нақты күшейткіштің фазалық жиілік сипаттамасы суретте көрсетілген. 1,5 тұтас сызықпен. Суреттен. 1.5-тен күшейткіштің өту жолағында фазалық бұрмалану минималды, бірақ шекаралық жиіліктер аймағында күрт өсетінін көруге болады.

Егер күшейту кіріс сигналының амплитудасына тәуелді болса, онда күшейткіште сызықты емес ток-кернеу сипаттамалары бар элементтердің болуына байланысты күшейтілген сигналдың сызықты емес бұрмалануы пайда болады.

Өзгеріс заңын көрсету арқылы белгілі бір қасиеттері бар сызықты емес күшейткіштерді жобалауға болады. Күшейткіш тәуелділікпен анықталсын , мұндағы пропорционалдық коэффициенті.

Содан кейін күшейткіштің кірісіне синусоидальды кіріс сигналы берілгенде, күшейткіштің шығыс сигналы

мұндағы – кіріс сигналының амплитудасы мен жиілігі.

(1.6) өрнектегі бірінші гармоникалық компонент пайдалы сигналды білдіреді, қалғандары сызықты емес бұрмаланулардың нәтижесі болып табылады.

Сызықты емес бұрмалануды гармоникалық бұрмалау деп аталатын әдіс арқылы бағалауға болады

мұнда сәйкесінше гармоникалық компоненттердің қуат, кернеу және ток амплитудалық мәндері.

Индекс гармоникалық санды анықтайды. Әдетте екінші және үшінші гармоникалар ғана ескеріледі, өйткені жоғары гармоникалардың қуаттарының амплитудалық мәндері салыстырмалы түрде аз.

Сызықтық және сызықтық емес бұрмаланулар күшейткіштің кіріс сигналының пішінін қайта шығару дәлдігін сипаттайды.

Кез келген мәнде тек сызықтық элементтерден тұратын төрт терминалды желілердің амплитудалық сипаттамасы теориялық тұрғыдан көлбеу түзу болып табылады. Іс жүзінде максималды мән төртполюсті желі элементтерінің электрлік беріктігімен шектеледі. Электрондық құрылғыларда жасалған күшейткіштің амплитудалық сипаттамасы (1.6-сурет) негізінен сызықты емес, бірақ қисық жоғары дәлдікпен шамамен сызықты болатын OA бөлімдерін қамтуы мүмкін. Кіріс сигналының жұмыс ауқымы күшейткіштің амплитудалық сипаттамасының сызықтық бөлігінен (ЛА) аспауы керек, әйтпесе сызықтық емес бұрмалану рұқсат етілген деңгейден асып түседі.

Жалпы гармоникалық бұрмалау (THD)
Ирина Альдошина
Барлық электроакустикалық түрлендіргіштер (дауыс зорайтқыштар, микрофондар, телефондар және т.б.), сондай-ақ тарату арналары жіберілетін дыбыстық сигналға өздерінің бұрмалануларын енгізеді, яғни қабылданатын дыбыстық сигнал әрқашан түпнұсқамен бірдей болмайды. 60-жылдары High-Fidelity, тірі дыбысқа «жоғары адалдық» деп аталатын дыбыстық жабдықты жасау идеологиясы негізінен өз мақсатына жете алмады. Сол жылдары жабдықтағы дыбыстық сигналдың бұрмалану деңгейлері әлі де өте жоғары болды және оларды азайту үшін жеткілікті болып көрінді - және жабдық арқылы шығарылатын дыбыс іс жүзінде түпнұсқадан ерекшеленбейді.
Дегенмен, дыбыстық жабдықтағы бұрмаланудың барлық түрлерінің деңгейлерінің айтарлықтай төмендеуіне әкелген технологияны жобалау мен дамытудағы жетістіктерге қарамастан, табиғи дыбысты қайталанатын дыбыстан ажырату әлі де қиын емес. Сондықтан қазіргі уақытта әртүрлі елдерде, ғылыми-зерттеу институттарында, университеттерде және өндірістік компанияларда есту қабылдауын зерттеу және әртүрлі бұрмалау түрлерін субъективті бағалау бойынша үлкен жұмыс жүргізілуде. Осы зерттеулердің нәтижелері бойынша көптеген ғылыми мақалалар мен баяндамалар жарияланады. AES конгрестерінің барлығы дерлік осы тақырып бойынша баяндамалар ұсынады. Осы мақалада аудиожабдықтағы дыбыстық сигналдың сызықты емес бұрмалануын субъективті қабылдау және бағалау мәселелері бойынша соңғы екі-үш жылда алынған кейбір заманауи нәтижелер ұсынылатын болады.
Музыкалық және сөйлеу сигналдарын дыбыстық аппаратура арқылы жазу, беру және ойнату кезінде сигналдың уақытша құрылымында сызықтық және сызықты емес деп бөлуге болатын бұрмаланулар пайда болады.
Сызықтық бұрмаланукіріс сигналының бар спектрлік компоненттері арасындағы амплитудалық және фазалық қатынастарды өзгерту және осыған байланысты оның уақытша құрылымын бұзу. Бұрмалаудың бұл түрі субъективті түрде сигнал тембрінің бұрмалануы ретінде қабылданады, сондықтан оларды төмендету мәселелеріне және олардың деңгейін субъективті бағалауға мамандар аудиотехниканың бүкіл даму кезеңінде көп көңіл бөлді.
Дыбыстық жабдықта сызықтық сигналдың бұрмалануының болмауына қойылатын талап келесі түрде жазылуы мүмкін:
Y(t) = K x(t - T), мұндағы x(t) - кіріс сигналы, y(t) - шығыс сигнал.
Бұл шарт тек K коэффициенті бар шкаладағы сигналдың өзгеруіне және оның T шамасына уақыт ығысуына мүмкіндік береді. Ол кіріс және шығыс сигналдар арасындағы сызықтық байланысты анықтайды және H(ω) беру функциясын талап етеді, гармоникалық әсерлер кезінде жүйенің шығысы мен кірісіндегі күрделі сигнал амплитудаларының жиілікке тәуелді қатынасы ретінде түсініледі шамалары тұрақты және аргументтің (яғни фазаның) жиілікке сызықтық тәуелділігі бар | H(ω) | = K, φ(ω) = -T·ω. 20·lg | функциясы болғандықтан H(ω) | жүйенің амплитудалық-жиілік реакциясы (AFC) деп аталады, ал φ(ω) фазалық жиілік реакциясы (PFC), содан кейін микрофондарда қайта шығарылатын жиілік диапазонында AFC тұрақты деңгейін қамтамасыз етеді (оның біркелкі еместігін азайтады), акустикалық жүйелері және т.б. олардың сапасын арттырудың басты талабы болып табылады. Олардың өлшеу әдістері барлық халықаралық стандарттарға енгізілген, мысалы, IEC268-5. 2 дБ біркелкі емес Маранц заманауи басқару блогының жиілік реакциясының мысалы 1-суретте көрсетілген.

Marantz басқару мониторының жиілік реакциясы
Айта кету керек, жиілік реакциясының біркелкі еместігінің шамасының мұндай төмендеуі дыбыстық жабдықты жобалаудағы үлкен жетістік (мысалы, 1956 жылы Брюссельде өткен көрмеде ұсынылған басқару мониторларының біркелкілігі 15 дБ болды), бұл мүмкін болды. жаңа технологияларды, материалдарды және жобалау әдістерін қолдану нәтижесінде.
Дыбыс тембрінің субъективті түрде қабылданатын бұрмалануына біркелкі емес жиілік реакциясының (және фазалық жауаптың) әсері жеткілікті түрде егжей-тегжейлі зерттелген. Алдағы уақытта негізгі нәтижелерді қарастыруға тырысамыз.
Сызықты емес бұрмаланубастапқы сигналда жоқ жаңа компоненттердің сигнал спектрінде пайда болуымен сипатталады, олардың саны мен амплитудалары кіріс деңгейінің өзгеруіне байланысты. Спектрде қосымша компоненттердің пайда болуы шығыс сигналдың кіріске сызықты емес тәуелділігінен, яғни тасымалдау функциясының сызықты еместігіне байланысты. Мұндай тәуелділіктің мысалдары 2-суретте көрсетілген.

Аппараттық құралдағы сызықты емес тасымалдау функцияларының әртүрлі түрлері
Сызықты еместіктің себебі электроакустикалық түрлендіргіштердің конструкциясы мен технологиялық ерекшеліктері болуы мүмкін.
Мысалы, электродинамикалық дауыс зорайтқыштарда (3-сурет) негізгі себептерге мыналар жатады:

Электродинамикалық дауыс зорайтқыштың дизайны
Суспензия мен орталықтандыру шайбасының сызықты емес серпімді сипаттамалары (дауыс зорайтқыштағы суспензиялардың икемділігінің дауыс катушкасының жылжу шамасына тәуелділігінің мысалы 4-суретте көрсетілген);

Суспензия икемділігінің дауыс катушкасының орын ауыстыру мәніне тәуелділігі
Катушканың магнит өрісімен әрекеттесуі және дыбыс зорайтқыштардағы жылу процестеріне байланысты берілген кернеуге дауыс катушкасының орын ауыстыруының сызықты емес тәуелділігі;
- әсер етуші күштің үлкен шамасы бар диафрагманың сызықты емес тербелістері;
- корпус қабырғаларының тербелісі;
- акустикалық жүйедегі әртүрлі эмитенттердің әрекеттесуі кезіндегі доплер эффектісі.
Сызықты емес бұрмаланулар дыбыс жолының барлық дерлік элементтерінде кездеседі: микрофондарда, күшейткіштерде, кроссоверлерде, эффекті процессорларында және т.б.
2-суретте көрсетілген кіріс және шығыс сигналдары арасындағы қатынасты (мысалы, динамик үшін қолданылатын кернеу мен дыбыс қысымы арасындағы) көпмүшелік ретінде жуықтап алуға болады:
y(t) = h1 x(t) + h2 x2(t) + h3 x3(t) + h4 x4(t) + … (1).
Егер мұндай сызықты емес жүйеге гармоникалық сигнал қолданылса, яғни x(t) = A sin ωt, онда шығыс сигналда ω, 2ω, 3ω, ..., nω және т.б. жиіліктері бар компоненттер болады. Мысалы, егер біз өзімізді тек квадраттық мүшемен шектейміз, сонда екінші гармоникалар пайда болады, өйткені
y(t) = h1 A sin ωt + h2 (A sin ωt)² = h1 A sin ωt + 0,5 h2 A sin 2ωt + const.
Нақты түрлендіргіштерде гармоникалық сигнал берілгенде екінші, үшінші және одан жоғары дәрежелі гармоникалар, сонымен қатар субгармоникалық (1/n) ω пайда болуы мүмкін (5-сурет).

Бұрмаланудың бұл түрін өлшеу үшін ең көп қолданылатын әдістер шығыс сигналындағы қосымша гармоника деңгейін өлшеу (әдетте тек екінші және үшінші).
Халықаралық және отандық стандарттарға сәйкес екінші және үшінші гармоникалардың жиілік реакциясы анекогенді камераларда тіркеледі және n-дәртібінің гармоникалық бұрмалану коэффициенті өлшенеді:
KГn = pfn / пав·100%
мұндағы pfn – n-гармоникалық компонентке сәйкес келетін орташа квадраттық дыбыс қысымының мәні. Ол жалпы гармоникалық бұрмалану коэффициентін есептеу үшін қолданылады:
Кг = (KG2² + KG3² + KG4² + KG5² + ...)1/2
Мысалы, IEC 581-7 талаптарына сәйкес, Hi-Fi дауыс зорайтқыш жүйелері үшін жалпы гармоникалық бұрмалану коэффициенті 250 ... 1000 Гц жиілік диапазонында 2% және 2000 Гц-тен жоғары диапазонда 1% аспауы керек. . Диаметрі 300 мм (12") сабвуфердің 10-нан 32 В-қа дейінгі әртүрлі кіріс кернеулері үшін жиілікке қарсы гармоникалық бұрмалану коэффициентінің мысалы 6-суретте көрсетілген.

Әр түрлі кіріс кернеу мәндері үшін THD жиілікке тәуелділігі
Есту жүйесі акустикалық түрлендіргіштерде сызықты емес бұрмаланулардың болуына өте сезімтал екенін атап өткен жөн. Гармоникалық құрамдастардың «көрінуі» олардың ретіне байланысты, атап айтқанда, есту тақ құрамдас бөліктерге ең сезімтал; Қайталап тыңдау кезінде сызықтық емес бұрмалауларды қабылдау, әсіресе жеке музыкалық аспаптарды тыңдау кезінде өткір болады. Бұрмалаулардың осы түрлеріне ең жоғары есту сезімталдығының жиілік аймағы 1...2 кГц диапазонында, мұнда сезімталдық шегі 1...2% құрайды.
Дегенмен, бейсызықты бағалаудың бұл әдісі нақты дыбыстық сигналды түрлендіру процесінде пайда болатын сызықтық емес өнімдердің барлық түрлерін есепке алуға мүмкіндік бермейді. Нәтижесінде 10% THD бар динамик жүйесі жоғары гармоника әсерінен 1% THD бар жүйеге қарағанда субъективті түрде дыбыс сапасы бойынша жоғары бағалануы мүмкін жағдай болуы мүмкін.
Сондықтан сызықтық емес бұрмалауларды және олардың субъективті бағалаулармен корреляциясын бағалаудың басқа жолдарын іздеу үнемі жалғасуда. Бұл әсіресе сызықты емес бұрмаланулардың деңгейлері айтарлықтай төмендеген және оларды одан әрі азайту үшін естудің нақты шектерін білу қажет болған қазіргі уақытта өзекті, өйткені жабдықтағы сызықтық емес бұрмалануларды азайту айтарлықтай экономикалық шығындарды талап етеді.
Электракустикалық жабдықты жобалау және бағалау тәжірибесінде гармоникалық компоненттерді өлшеумен қатар интермодуляциялық бұрмалануды өлшеу әдістері қолданылады. Өлшеу әдістемесі ГОСТ 16122-88 және IEC 268-5 ұсынылған және эмиттерге f1 және f2 жиіліктері бар екі синусоидалы сигналдарды беруге негізделген, мұнда f1< 1/8·f2 (при соотношении амплитуд 4:1) и измерении амплитуд звукового давления комбинационных тонов: f2 ± (n - 1)·f1, где n = 2, 3.
Бұл жағдайда жалпы интермодуляциялық бұрмалану коэффициенті келесі түрде анықталады:
Ким = (ΣnKimn²)1/2
мұндағы kim = /pcp.
Интермодуляция бұрмалануының себебі шығыс және кіріс сигналдары арасындағы сызықты емес байланыс, яғни сызықты емес тасымалдау сипаттамасы болып табылады. Егер мұндай жүйенің кірісіне екі гармоникалық сигнал берілсе, онда шығыс сигналда жоғары ретті гармоника және әртүрлі ретті қосынды-айырмалық тондар болады.
Жоғары ретті бейсызықты ескеретін шығыс сигналының түрі 5-суретте көрсетілген.

Дауыс зорайтқыштардағы сызықты емес бұрмалану өнімдері
Әртүрлі ұзындықтағы дауыс катушкалары бар төмен жиілікті дауыс зорайтқыш үшін интермодуляциялық бұрмалау коэффициентінің жиілікке тәуелділігінің сипаттамалары 7-суретте көрсетілген (а - ұзағырақ катушкалар үшін, b - қысқасы үшін).

Ұзын (а) және қысқа (b) катушкасы бар динамик үшін интермодуляциялық бұрмалаудың (IMD) жиілікке тәуелділігі
Жоғарыда айтылғандай, халықаралық стандарттарға сәйкес жабдықта тек екінші және үшінші ретті интермодуляциялық бұрмалау коэффициенттері өлшенеді. Интермодуляциялық бұрмалау өлшемдері гармоникалық бұрмалау өлшемдеріне қарағанда ақпараттылығырақ болуы мүмкін, себебі олар сызықты еместіктің неғұрлым сезімтал өлшемі болып табылады. Алайда, Р.Геддестің (Нью-Йорктегі 115-ші AES конгресіндегі баяндама) жұмыстарында жүргізілген эксперименттер көрсеткендей, акустикалық түрлендіргіштердің сапасын субъективті бағалау мен интермодуляциялық бұрмалану деңгейі арасындағы нақты корреляцияны анықтау мүмкін болмады - алынған нәтижелердегі шашырау тым үлкен болды (8-суреттен көруге болады).

Субъективті бағалаулар мен интермодуляциялық бұрмалау (IMD) мәндері арасындағы байланыс
Электракустикалық жабдықтағы сызықты емес бұрмалануларды бағалаудың жаңа критерийі ретінде көп тонды әдіс ұсынылды, оның тарихы мен қолдану әдістері A. G. Voishvillo және т AES конгрестері). Бұл жағдайда кіріс сигналы ретінде ерікті амплитудалық таралу және 1-ден 10 кГц диапазонында логарифмдік жиілікті таратумен 2-ден 20-ға дейінгі гармоника жиынтығы қолданылады. Гармоникалық фазаның таралуы көп тонды сигналдың крест факторын азайту үшін оңтайландырылған. Кіріс сигналының жалпы көрінісі және оның уақытша құрылымы 9а және 9б суреттерінде көрсетілген.

Көп тонды сигналдың спектрлік (а) және уақытша (б) көрінісі
Шығыс сигналы барлық реттердің гармоникалық және интермодуляциялық бұрмалануларын қамтиды. Дауыс зорайтқыш үшін мұндай бұрмаланудың мысалы 10-суретте көрсетілген.

Көп тонды сигналды қолданғанда жалпы гармоникалық бұрмалану өнімдері
Құрылымындағы көп тонды сигнал нақты музыкалық және сөйлеу сигналдарына әлдеқайда жақын, ол сызықты емес бұрмаланулардың (ең алдымен интермодуляция) айтарлықтай әртүрлі өнімдерін анықтауға мүмкіндік береді және акустикалық жүйелердің дыбыс сапасын субъективті бағалаумен жақсы сәйкес келеді. Гармоникалық құрамдас бөліктердің саны артқан сайын бұл әдіс барған сайын егжей-тегжейлі ақпарат алуға мүмкіндік береді, бірақ сонымен бірге есептеу шығындары артады. Бұл әдісті қолдану қосымша зерттеулерді қажет етеді, атап айтқанда олардың субъективті бағалауы тұрғысынан сызықты емес бұрмаланулардың таңдалған өнімдері үшін критерийлер мен қолайлы стандарттарды әзірлеу.
Акустикалық түрлендіргіштердегі сызықтық емес бұрмалануларды бағалау үшін Вольтер сериялары сияқты басқа әдістер де қолданылады.
Бірақ олардың барлығы белгілі объективті әдістердің кез келгенімен өлшенетін түрлендіргіштердің (микрофондар, дауыс зорайтқыштар, акустикалық жүйелер және т.б.) дыбыс сапасын бағалау және олардағы сызықты емес бұрмалану деңгейі арасындағы нақты байланысты қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан соңғы AES конгресінде Р.Геддестің баяндамасында ұсынылған жаңа психоакустикалық критерий айтарлықтай қызығушылық тудырады. Ол кез келген параметрді объективті бірліктермен немесе субъективті критерийлер бойынша бағалауға болады, мысалы, температураны градуспен немесе сезіммен: суық, жылы, ыстық ретінде өлшеуге болады деген ойлардан шықты. Дыбыстың қаттылығын дБ-дегі дыбыс қысымының деңгейімен немесе субъективті бірліктермен бағалауға болады: фон, ұйқы. Сызықты емес бұрмаланулардың ұқсас критерийлерін іздеу оның жұмысының мақсаты болды.
Психоакустикадан белгілі болғандай, есту аппараты негізінен сызықты емес жүйе болып табылады және оның сызықтылығы жоғары және төмен сигнал деңгейлерінде көрінеді. Сызықты еместіктің себептері кохлеядағы гидродинамикалық процестер, сондай-ақ сыртқы шаш жасушаларының ұзаруының арнайы механизміне байланысты сызықты емес сигналдың қысылуы болып табылады. Бұл гармоникалық немесе толық гармоникалық сигналдарды тыңдау кезінде субъективті гармоникалардың және комбинациялық тондардың пайда болуына әкеледі, олардың деңгейі кіріс сигнал деңгейінің 15...20% жетуі мүмкін. Сондықтан есту аппараты сияқты күрделі сызықты емес жүйеде электроакустикалық түрлендіргіштер мен тарату арналарында жасалған сызықты емес бұрмалану өнімдерін қабылдауды талдау күрделі мәселе болып табылады.
Есту жүйесінің тағы бір іргелі маңызды қасиеті – маскировка эффектісі, ол басқа сигнал болған кезде есту шегін бір сигналға өзгертуден тұрады (маскер). Есту жүйесінің бұл қасиеті дыбыстық ақпаратты әртүрлі арналар арқылы (MPEG стандарттары) беру кезінде қысу үшін заманауи жүйелерде кеңінен қолданылады. Естуді бүркемелеу қасиеттерін пайдалана отырып, қысу арқылы берілетін ақпарат көлемін азайтудағы жетістіктер бұл әсерлердің сызықтық емес бұрмалануларды қабылдау және бағалау үшін де үлкен маңызы бар екенін көрсетеді.
Естуді бүркемелеудің белгіленген заңдары мынаны айтуға мүмкіндік береді:
- жоғары жиілікті компоненттерді маскировкалау (маскер сигналының жиілігінен жоғары орналасқан) төмен жиіліктер бағытына қарағанда әлдеқайда күштірек жүреді;
- жақын маңдағы жиіліктер үшін маскировка айқынырақ (жергілікті әсер, 11-сурет);
- маскер сигналының деңгейінің жоғарылауымен оның әсер ету аймағы кеңейеді, ол барған сайын асимметриялы болады және ол жоғары жиіліктерге қарай жылжиды.
Бұдан есту жүйесіндегі сызықтық емес бұрмалануларды талдау кезінде келесі ережелер сақталады деп болжауға болады:
- іргелі жиіліктен жоғары сызықты емес бұрмалану өнімдерінің қабылдау үшін маңыздылығы төмен (олар жақсы маскирленген) төмен жиілікті құрамдастарға қарағанда;
- сызықты емес бұрмаланулардың туындылары іргелі тонға неғұрлым жақын орналасса, соғұрлым олардың көрінбейтін және субъективті мағынаға ие болмауы ықтималдығы жоғары болады;
- бейсызықтықтан туындайтын қосымша сызықтық емес құрамдас бөліктер сигналдың төмен деңгейінде қабылдау үшін жоғары деңгейлерге қарағанда әлдеқайда маңызды болуы мүмкін. Бұл 11-суретте көрсетілген.

Маска әсерлері
Шынында да, негізгі сигнал деңгейі жоғарылаған сайын оның маскировка аймағы кеңейеді және оған көбірек бұрмалану өнімдері (гармониялар, жалпы және айырмашылық бұрмаланулары және т.б.) түседі. Төмен деңгейлерде бұл аймақ шектелген, сондықтан жоғары ретті бұрмалау өнімдері естілетін болады.
Таза тон бойынша сызықты емес өнімдерді өлшеу кезінде түрлендіргіштерде негізінен n f негізгі сигналдан жоғары жиіліктегі гармоникалар пайда болады. Дегенмен (1/n) f жиіліктері бар төмен гармоникалар динамиктерде де болуы мүмкін. Интермодуляциялық бұрмалануларды өлшеу кезінде (екі сигналды қолдану арқылы да, көп тонды сигналдарды қолдану арқылы да) толық айырмашылық бұрмалану өнімдері пайда болады - m f1 ± n f2 негізгі сигналдардың үстінде де, төмен де.
Аудиторлық маскировканың аталған қасиеттерін ескере отырып, келесі қорытындыларды жасауға болады: жоғары дәрежелі сызықтық емес бұрмалану өнімдері төменгі дәрежелі өнімдерге қарағанда естілетін болуы мүмкін. Мысалы, дауыс зорайтқышты жобалау тәжірибесі бесіншіден жоғары сандары бар гармоникалардың деңгейі бірінші екі гармоникадан әлдеқайда төмен болса да, екінші және үшіншіге қарағанда әлдеқайда жағымсыз қабылданатынын көрсетеді. Әдетте олардың сыртқы түрі діріл ретінде қабылданады және өндірісте дыбыс зорайтқыштардан бас тартуға әкеледі. Жартылай және төменгі жиіліктегі субгармоникалықтардың пайда болуын есту жүйесі тіпті өте төмен деңгейлерде де бірден байқайды.
Егер сызықты еместік тәртібі төмен болса, онда кіріс сигнал деңгейінің жоғарылауымен қосымша гармоникалар есту жүйесінде маскирленіп, бұрмалану ретінде қабылданбайды, бұл электроакустикалық түрлендіргіштерді жобалау тәжірибесімен расталады. Сызықты емес бұрмалану деңгейі 2% болатын динамик жүйелерін тыңдаушылар өте жоғары бағалай алады. Сонымен қатар, жақсы күшейткіштердің бұрмалану деңгейі 0,01% немесе одан төмен болуы керек, бұл, шамасы, динамикалық жүйелердің төменгі ретті бұрмалану өнімдерін жасайтындығына байланысты, ал күшейткіштер әлдеқайда жоғары.
Төмен сигнал деңгейлерінде пайда болатын сызықты емес бұрмалау өнімдері жоғары деңгейлерге қарағанда әлдеқайда естілетін болуы мүмкін. Бұл парадоксальды болып көрінетін мәлімдеменің практикалық салдары да болуы мүмкін, өйткені электроакустикалық түрлендіргіштер мен жолдардағы сызықтық емес бұрмаланулар сигналдың төмен деңгейінде де болуы мүмкін.
Жоғарыда айтылған ойларға сүйене отырып, Р.Геддес сызықтық емес бұрмалануларды бағалаудың жаңа психоакустикалық критерийін ұсынды, ол келесі талаптарды қанағаттандыруы керек: жоғары ретті бұрмалануларға неғұрлым сезімтал болу және төмен сигнал деңгейлері үшін маңыздырақ болу керек.
Мәселе бұл критерийдің қазіргі уақытта қабылданған бағалау әдістеріне қарағанда гармоникалық бұрмалануды субъективті қабылдауға сәйкес келетінін көрсету болды: жалпы гармоникалық бұрмалау коэффициенті және екі тонды немесе көп тонды сигналдардағы интермодуляциялық бұрмалау коэффициенті.
Осы мақсатта келесідей ұйымдастырылған бірқатар субъективті емтихандар жүргізілді: есту шегі сыналған (орташа жасы 21 жас) отыз төрт сарапшы музыкалық үзінділердің дыбыс сапасын бағалайтын эксперименттердің үлкен сериясына қатысты (мысалы, ер адамдар). симфониялық музыкасы бар вокал), онда сызықты емес бұрмалаулардың әртүрлі түрлері енгізілген. Бұл түрлендіргіштердің әртүрлі түрлеріне (дауыс зорайтқыштар, микрофондар, стерео телефондар және т.
Біріншіден, синусоидалы сигналдар тітіркендіргіш ретінде қолданылды, олар әртүрлі тасымалдау функцияларымен «қосарылды», гармоникалық бұрмалану коэффициенті анықталды. Содан кейін екі синусоидалы сигнал қолданылды және интермодуляциялық бұрмалау коэффициенттері есептелді. Соңында жаңадан ұсынылған Gm коэффициенті тікелей берілген беру функцияларынан анықталды. Айырмашылықтар өте маңызды болып шықты: мысалы, бірдей тасымалдау функциясы үшін SOI 1%, Ким - 2,1%, Gm - 10,4%. Бұл айырмашылық физикалық түрде түсіндіріледі, өйткені Kim және Gm көптеген жоғары ретті сызықты емес бұрмалау өнімдерін ескереді.
Аудиторлық тәжірибелер диапазоны 20 Гц...16 кГц, сезімталдығы 108 дБ, макс. SPL 122 дБ. Субъективті рейтинг әр музыкалық фрагмент үшін жеті балдық шкала бойынша берілген, анықтамалық фрагментке қарағанда «әлдеқайда жақсы» (яғни, музыкалық фрагмент сызықтық тасымалдау функциясы бар «құлап кетті») «әлдеқайда нашар». Аудиторлық бағалау нәтижелерін статистикалық өңдеу субъективті бағалаудың орташа мәндері мен 0,68-ге тең болып шыққан Gm коэффициентінің мәні арасында айтарлықтай жоғары корреляция коэффициентін орнатуға мүмкіндік берді. Сонымен бірге, SOI үшін 0,42, ал Ким үшін - 0,34 (осы эксперименттер сериясы үшін) болды.
Осылайша, ұсынылған критерий мен дыбыс сапасының субъективті бағалаулары арасындағы байланыс басқа коэффициенттерге қарағанда айтарлықтай жоғары болып шықты (12-сурет).

Gm коэффициенті мен субъективті бағалаулар арасындағы байланыс
Эксперименттік нәтижелер сонымен қатар Gm 1%-дан аз электроакустикалық түрлендіргішті дыбыс сапасы бойынша айтарлықтай қанағаттанарлық деп санауға болатынын көрсетті, өйткені ондағы сызықтық емес бұрмаланулар іс жүзінде естілмейді.
Әрине, бұл нәтижелер ұсынылған критерийді гармоникалық бұрмалау коэффициенті және интермодуляциялық бұрмалау коэффициенті сияқты стандарттарда бар параметрлермен ауыстыру үшін әлі жеткіліксіз, бірақ егер нәтижелер келесі тәжірибелермен расталса, онда дәл солай болуы мүмкін. .
Басқа да жаңа критерийлерді іздеу белсенді түрде жалғасуда, өйткені бар параметрлер (әсіресе тек алғашқы екі гармониканы бағалайтын гармоникалық бұрмалау коэффициенті) мен субъективті түрде қабылданатын дыбыс сапасы арасындағы сәйкессіздік дыбыстық жабдықтың жалпы сапасы жақсарған сайын айқынырақ болады.
Бұл мәселені шешудің одан әрі жолдары сызықты емес процестерді және ондағы маска әсерлерін ескере отырып, есту жүйесінің компьютерлік модельдерін құруға бағытталатын сияқты. Германиядағы Байланыс акустикасы институты осы салада Д.Блауерттің жетекшілігімен жұмыс істейді, бұл туралы қазірдің өзінде AES 114-ші конгрессіне арналған мақаласында жазылған. Осы үлгілерді пайдалана отырып, нақты музыка мен сөйлеу сигналдарындағы сызықтық емес бұрмаланулардың әртүрлі түрлерінің естілуін бағалауға болады. Дегенмен, олар әлі жасалмағанымен, жабдықтағы сызықтық емес бұрмалануларды бағалау нақты есту процестеріне мүмкіндігінше жақын жеңілдетілген әдістерді қолдану арқылы жүзеге асырылады.