|
В идеальном случае, все и всегда могли бы выполнять измерения нелинейных искажений одинаковым образом, используя одинаковую
аппаратуру, и идентично интерпретировать результаты. Все результаты были бы сопоставимы, позволяя утверждать, что, например,
устройство «А» лучшее, чем устройство «В» о критерию нелинейных искажений.
Практически существует много различных методов измерений. Например, измерение уровней комбинационных (интермодуляционных)
составляющих требует подачи на вход испытуемого устройства двух (или больше) гармонических колебаний на различных частотах
(см. предыдущий параграф). Какие частоты должны быть выбраны, и каковы должны быть их относительные амплитуды? На практике
существуют, по крайней мере, три разновидности этого измерения. Точно так же, какая частота гармонического колебания должна
быть использована для измерения нелинейных искажений методом определения уровней высших гармоник? Должны ли производиться
измерения более чем на одной частоте? Какие результаты измерений нужно учитывать, а какие исключить? Ответы на эти вопросы
пытаются дать стандарты на различную аппаратуру и методы измерений, что позволяет сравнивать результаты.
При разработке оборудования, чаще всего заранее известно, где вероятнее всего будут возникать проблемы, поэтому планируются
испытания для их исключения. Это позволяет измерить ошибки, внести изменения в разработку, и в дальнейшем увидеть, привело
ли это к улучшению результатов.
Предыдущий параграф показывает суть проблем измерений нелинейных искажений, а теперь самое время заострить внимание на
некоторых более тонких моментах:
• необходимо знать ограничения поверочной аппаратуры. Нет никакого смысла в
попытке измерить искажение усилителя, если их уровень меньше собственных искажений, создаваемых измерительным оборудованием;
• всегда нужно четко представлять уместность тех или иных измерений. Например,
измерение коэффициента детонации в аналоговом магнитофоне или проигрывателе виниловых грампластинок полезно, потому что это
измерение выявляет известные погрешности в механической части такого оборудования. Измерение же коэффициент детонации на
плеерах компакт-дисков бессмысленно, потому что они, вследствие цифрового способа записи данных, не страдают от этой проблемы;
• проектировщик, стремящийся улучшить показатели разрабатываемого оборудования,
всегда проводит критические испытания. Маркетинговый же отдел наоборот, проводит испытания, которые устройство пройдет заведомо
хорошо;
• при проведении измерений всегда предполагается, что проектировщик как никто
другой разбирается в разработанном им оборудовании и лучше всех может решить, какие испытания должны быть сделаны в обязательном
порядке;
• в большинстве случаев измерения проводят сами проектировщики. По этим причинам,
измерения указанные другими изготовителями или сертификационными центрами далеко не всегда обязательны — это одна из причин
субъективного взгляда. Другая причина отклонения от требований стандартов на измерения тех или иных показателей
в любительских условиях — хорошее испытательное оборудование слишком дорого. Однако тщательно
выбранные измерения на недорогом испытательном оборудовании и их тщательная интерпретация могут быть очень полезны, при проектировании
и создании в частности ламповых усилителей, являющихся основным объектом внимания.
Выбор измерений.
В отличие от ламповых, транзисторные усилители обычно имеют много глубоких отрицательных обратных связей, чтобы уменьшать
искажения. Так как применение обратной связи может легко превратить усилитель в генератор, усилитель, перед применением обратной
связи, преднамеренно делают с неравномерной амплитудно-частотной характеристикой, которая имеет завал в области верхних частот.
Поскольку отрицательная обратная связь уменьшает линейные и нелинейные искажения, то частотная характеристика выпрямляется,
и нелинейные искажения уменьшаются. Так как частотная характеристика усилителя падала с частотой перед применением обратной
связи, то на высоких частотах возможна меньшая отрицательная обратная связь, чтобы скорректировать нелинейные искажения.
Это означает, что усилители с глубокой обратной связью должны иметь неравномерный по частоте суммарный коэффициент
гармоник (СКГ), который повышается с частотой, вследствие чего, измерение СКГ на одной отдельно взятой частоте является
неуместным, и требуется проведение нескольких измерений на разных частотах.
Если же испытывается усилитель, не охваченный глубокой отрицательной обратной связью (например, ламповый усилитель),
то измерение СКГ на одной частоте вполне может оказаться приемлемым.
Электронная лампа является нелинейным элементам и вносит нелинейные искажения, поскольку ее проходная характеристика
нелинейна. Эту нелинейность можно считать одинаковой на всех звуковых частотах, поскольку у подавляющего большинства электронных
ламп частотная зависимость их характеристик наступает лишь в области достаточно высоких радиочастот. Исходя из этого свойства
ламп, для оценки нелинейных искажений усилителя методом измерения уровня высших гармоник при испытании гармоническим колебанием,
в первом приближении достаточно одного измерения на произвольной частоте испытательного гармонического колебания, не забывая,
конечно, о том, чтобы по крайней мере третья гармоника этого колебания укладывалась в пределы верхней частоты воспроизводимого
усилителем диапазона. Казалось бы удобно выбрать для испытаний, например совсем невысокую частоту 50 Гц или 60 Гц, исходя
из удобства измерений, поскольку на эти «промышленные» частоты имеются цифровые вольтметры с точностью измерений 0,1 дБ.
Однако, на этих частотах в исследуемый усилитель поступает множество помех через питающую электросеть, что вызовет ложные
показания измерительных приборов. Также возможны биения между частотой питающей сети и частотой измерительного генератора.
Следовательно, необходимо увеличивать поверочную частоту для того, чтобы устранить помехи от частоты сети электроснабжения
и ее гармоник.
Как уже говорилось выше, не следует использовать и высокие частоты, иначе высшие гармоники, уровень которых как раз и
характеризует искомые нелинейные искажения, попадут на область спада амплитудно-частотной характеристики усилителя, что даст
заведомо ложный излишне хороший результат измерения.
Некоторым общепринятым компромиссом между этими двумя противоречиями является частота 1 кГц. В единицах октав 1 кГц находится
в середине диапазона звуковых частот. Эта частота отнесена достаточно далеко от помехи промышленной частоты переменного
тока, и в то же время, ее высшие гармоники укладываются в диапазон частот, воспроизводимый большинством усилителей звуковой
частоты, что позволяет избежать ошибок в измерениях.
|
