في مواقع عشاق الموسيقى ، من المعتاد تخويف الزوار الذين يعانون من تشوهات التشكيل البيني ، ومع ذلك ، نظرًا لأن معظم المنشورات حول هذا الموضوع تستخدم على نطاق واسع تكنولوجيا لصق النسخ ، فمن الصعب جدًا فهم سبب ظهور هذه التشوهات ولماذا تكون مخيفة جدًا. اليوم سأحاول أن أعكس طبيعة هذه IMRs المخيفة إلى أفضل ما لدي من قدرات وحجم المقالة.تم طرح موضوع تشويه الإشارة في UMZCH في مقالتي السابقة ، ولكن في المرة الأخيرة لم نتطرق إلا قليلاً إلى التشوهات الخطية وغير الخطية. سنحاول اليوم أن نفهم أكثر الأشياء إزعاجًا من خلال الأذن ، ومن الصعب تحليلها وصعوبة على مصممي تشويه التضمين البيني لـ ULF. أسباب حدوثها والعلاقة مع ردود الفعل آسف للتورية .مضخم تشغيلي كمثلث أبيض
قبل الحديث عن التغذية المرتدة ، سنقوم برحلة قصيرة إلى مكبرات الصوت التشغيلية ، لأن مسارات مضخم الترانزستور بالكاد تستطيع الاستغناء عنها. يمكن أن تكون موجودة في شكل دوائر صغيرة منفصلة ، أو أن تكون جزءًا من رقائق أكثر تعقيدًا - على سبيل المثال ، مضخمات متكاملة منخفضة التردد - ULF .ضع في اعتبارك مكبر الصوت على شكل صندوق أسود أو بالأحرى مثلث أبيض ، حيث يتم الإشارة إليه عادةً في الدوائر ، بينما لا يدخل في تفاصيل جهازه.تعيين دبوس أمبير العمليات
مدخلات غير معكوسة: 
مدخلات معكوسة:
بالإضافة إلى إمدادات الطاقة: 
ناقص امدادات الطاقة: 
إذا قمت بزيادة جهد الدخل عند الإدخال غير العاكس ، فسيزداد الجهد عند الإخراج ، إذا كان في العاكس ، ثم العكس سينخفض.عادة ، يتم توفير جهد الدخل الذي يحتاج إلى تضخيم بين مدخلين ومن ثم يمكن التعبير عن جهد الخرج على النحو التالي:أين 
مكسب الحلقة المفتوحة
نظرًا لأن هدفنا ليس تضخيم الفولتية الثابتة ، ولكن الاهتزازات الصوتية ، فلنأخذ على سبيل المثال في اعتبار اعتماد LM324 op-amp غير مكلفة على تردد التذبذبات الجيبية الإدخال.
في هذا الرسم البياني ، يتم رسم الكسب عموديًا وترددًا أفقيًا على مقياس لوغاريتمي. نتائج المهندسين ليست مثيرة للإعجاب للغاية ومن غير المحتمل أنه سيكون من الممكن استخدام مثل هذا مكبر الصوت في الواقع. أولاً ، يظهر الخط الخطي الجيد فقط خارج نطاق التردد الذي تراه الأذن - أقل من 10 هرتز ، وثانيًا ، مكاسبه كبيرة جدًا - 10000 مرة في التيار المباشر!لذا ما يجب القيام به ، يجب أن يكون هناك مخرج! نعم هو كذلك. شارك في إشارة الخرج وطبّقها على الإدخال المعكوس - أدخل التعليقات.ردود الفعل بسيطة ومبهجة! دواء لكل العلل؟
في هذه المقالة ، لن نتطرق إلى أساسيات نظرية مكبرات الصوت التشغيلية ، إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك العثور على الكثير من المعلومات حول هذا الموضوع على الإنترنت ، على سبيل المثال ، في سلسلة من المقالات التي كتبها Igor Petrov KriegeR.
ليس من السهل تقديم تعليقات في دائرة مكبر الصوت. دعنا لا نذهب بعيدًا ونفكر في كيفية القيام بذلك باستخدام المثال من مقالتي الأخيرة حول الحيل الصغيرة لدوائر التتبع على مضخمات التشغيل .يتم تغذية التغذية المرتدة في هذه الدائرة إلى الإدخال العاكس لمضخم المرجع عبر المقاوم R2 ، وبشكل أدق ، مقسم الجهد من R2 و R1.
من السهل إثبات أنه في هذه الدائرة سيكون لها كسب جهد يساوي اثنين ، ولن تتغير عند تضخيم الإشارات التوافقية في نطاق تردد واسع جدًا. مع زيادة تردد الإشارة ، ينخفض كسب مضخم التشغيل بدون نظام تشغيل ولكنه يبقى عدة مرات أكثر من مرتين ، ويتم تعويض هذا الانخفاض من خلال انخفاض تلقائي في مستوى إشارة التغذية المرتدة. ونتيجة لذلك ، يظل كسب الدائرة ككل دون تغيير. لكن هذا ليس كل شيء تحتوي هذه الدائرة على ممانعة دخل عالية جدًا ، مما يعني أنها لا تؤثر عمليًا على مصدر الإشارة. كما أن لديها مقاومة إخراج منخفضة للغاية ، مما يعني أنه ، من الناحية النظرية ، يجب أن تحتفظ بشكل الموجة حتى عند العمل بحمل مقاومة منخفضة بما فيه الكفاية ، ومع مقاومة معقدة ، حثي وسعة.هل هو حقا بهذه السهولة الحصول على مكبر للصوت المثالي؟لسوء الحظ ، لا ، مثل أي عملة لديها نسر وذيول ، وكذلك ردود الفعل من جانبها المظلم.ما هو جيد بالنسبة للروس هو للألماني - الموت أو القليل من معدات الراديو
في الهندسة الراديوية ، يُعرف تأثير تفاعل إشارات ترددين مختلفين يتم تطبيقهما على عنصر غير خطي يسمى التشكيل البيني . والنتيجة هي إشارة معقدة مع مجموعات من الترددات (التوافقيات) اعتمادًا على تردد الإشارات الأصلية f1 و f2 وفقًا للصيغة التالية:الترددات التي تم الحصول عليها أصغر في السعة من التوافقيات الأصلية ، وكقاعدة عامة ، ينخفض مستواها بسرعة مع زيادة المعاملات الصحيحة m و n.سيكون أكبر اتساع التوافقيات ، يسمى التوافقيات من الدرجة الثانية مع الترددات:وترددات التوافقيات من الدرجة الثالثة :في الهندسة الراديوية ، يستخدم هذا التأثير على نطاق واسع لتحويل التردد. بفضله ، تعمل أجهزة الاستقبال الحديثة. يحدث تحويل التردد في الخلاطات المبنية على أساس العناصر غير الخطية ، والتي غالبًا ما يتم استخدامها كوصلة pn للصمام الثنائي أو البئر أو الترانزستور. في الخلاط ، يتم استقبال الإشارة المفيدة المستقبلة والإشارة من المولد - المذبذب المحلي - في وقت واحد.عند الإخراج ، نحصل على مجموعة واسعة من الإشارات:ولكن بفضل مرشح النطاق الضيق لـ PLL ، نختار الإشارة التي نحتاجها بتردد وسيط f pr = f g -f s ونضخمها في مكبر IF. ثم هناك اكتشاف باستخدام العنصر غير الخطي التالي ، وعادة ما يكون الصمام الثنائي وعند الإخراج بعد مرشح التمرير المنخفض ، لا يظهر الرقم ، نحصل على إشارة تردد الصوت.IMD ( تشويه التشكيل البيني)
ومع ذلك ، إذا كان تأثير التشكيل البيني حيويًا للمستقبلات ، فإنه في مضخمات التردد المنخفض يتسبب في ظهور التشوهات غير الخطية ، والتي تسمى التشكيل البيني. بعد كل شيء ، تحتوي الإشارة الصوتية في وقت واحد على توافقيات عدد كبير من الترددات التي تختلف اختلافًا كبيرًا في السعة ، والترانزستورات التي تشكل مكبر الصوت ، مثل الثنائيات ، هي عناصر غير خطية. التشوهات التي تحدث بسبب الآلية المذكورة أعلاه، في الناطقة بالانكليزية المصدر أسماء التشكيل البيني تشويه يختصر في IMD ، والطريقة اختصار الروسي بالنسبة لهم IMI .هذا النوع من التشويه غير مريح عن طريق الأذن من حد السعة المبتذلة للإشارة ، ومصدر ظهورها في كل حالة معينة أكثر صعوبة في الكشف عنه ، والأهم من ذلك ، إزالته.إنهم يكافحون مع هذا التأثير باستخدام الترانزستورات الأكثر تقدمًا التي تعمل في الوضع الخطي واستخدام مكبرات الصوت المحلية داخل نفس سلسلة التضخيم أو ردود الفعل العامة العميقة - جاك لجميع الحرف! ومع ذلك ، كل شيء جيد في الاعتدال - إذا كانت ترددات التوافقيات الطفيلية للإشارة تكمن في منطقة الاضمحلال السريع لاستجابة التردد للمكبر ، فقد لا يكون للردود وقت للتعويض عن تشوه الإشارة وحتى بمثابة مصدر تشويه إضافي.حان الوقت بالنسبة لنا للبحث أخيرًا في الجانب المظلم من التعليقات
ملاحظات الجانب المظلم
من أجل اكتشافه ، سنقوم بتجميع مكبر الصوت وفقًا للرسم البياني أعلاه على مضخم الصوت LM324 ، ولكن مع تصنيفات مختلفة قليلاً لمقاومات التغذية المرتدة للحصول على كسب الوحدة.والآن دعنا نطعم مدخلاته نبضة مستطيلة ذات سعة صغيرة ، حوالي 100 ملي فولت.ما حصلنا عليه عند الإخراج لا يبدو إشارة إدخال على الإطلاق. ماذا حدث ولماذا لم تساعدنا التعليقات؟ كما هو الحال دائمًا ، يقع اللوم على الفيزياء ، وعالمه أكثر تعقيدًا بكثير من نماذجنا الرياضية القائمة على التقريبات التقريبية. الحقيقة هي أن مضخم الصوت لدينا هو جهاز معقد للغاية.
يحتوي على الكثير من السعات الشاردة الموجودة داخل الترانزستورات المتكاملة ومكوناتها وفي الاتصالات بين المراحل. تختلف طبيعة القدرات الطفيلية بشكل كبير ، على سبيل المثال ، بسبب وقت امتصاص ناقلات شحن الأقلية في أشباه الموصلات. إن الترانزستورات نفسها ، التي بُني عليها مضخم الصوت الخاص بنا ، تعمل على تضخيم الأجهزة مع عدم الخطية الكبيرة. علاوة على ذلك ، تتمتع عناصر لوحة الدوائر الكهربية بقدرتها أيضًا ، خاصةً إذا لم تؤخذ التوصيات الواردة في التتبع في الاعتبارفي مقالتي السابقة .في لحظة وصول الحافة السلبية للإشارة ، تكتشف التغذية المرتدة أن الجهد عند الإدخال لا يتطابق مع الإخراج. إنه يزيد بشكل حاد من إمكانات الإدخال العاكس بالنسبة إلى غير العاكس وذلك لنقل قفزة الجهد عند إدخال مكبر الصوت في أقرب وقت ممكن ، ولكن ليس لديه الوقت للقيام بذلك لأنه يحتاج أولاً لشحن السعات الطفيلية لمسار التضخيم بأكمله ونحصل على انسداد في واجهة الإشارة عند الإخراج. علاوة على ذلك ، عندما تتوقف إشارة الإدخال أيضًا عن التغيير المفاجئ ، تضطر التغذية المرتدة إلى تفريغ هذه السعات. ونتيجة لذلك ، نحصل على ناتج عند الإخراج ، والذي يتحول لاحقًا إلى عملية تذبذب مخمد. في الحالات الحزينة بشكل خاص ، يمكن أن تستمر هذه العملية التذبذبية لفترة طويلة إلى حد ما - سوف يدخل مكبر الصوت في حالة من الإثارة الذاتية.ونتيجة لذلك ، تظهر التوافقيات الجديدة غير الموجودة عند الإدخال - التشوهات غير الخطية - في الإشارة عند خرج مكبر الصوت..
يجبر اللاخطية المتأصلة في شلالات الترانزستور المطورين على استخدام ردود فعل سلبية قوية كأبسط حل لتناسب معلمات مكبر الصوت لتلبية متطلبات مستوى منخفض من التشويه التوافقي والتشكيل البيني ، بالطبع ، يقاس بالطرق القياسية . ونتيجة لذلك ، فإن مضخمات الطاقة الصناعية ذات عمق OOS البالغ 60 وحتى 100 ديسيبل ليست غير شائعة اليوم.سنصور الدائرة الحقيقية لمكبر طاقة ترانزستور بسيط. يمكننا القول أنها تتكون من ثلاث مراحل. أول شلال تضخيم على المرجع أمبير A1 ، والثاني على الترانزستورات T1-T2 والثالث أيضًا الترانزستور T3-T4. في هذه الحالة ، يتم تغطية مكبر الصوت بواسطة دائرة التغذية المرتدة العامة ، ويتم تمييزه باللون الأحمر، الذي يتم تغذيته من خلال المقاوم R6 إلى المدخلات غير العكسية لمضخم المرجع. الكلمة الرئيسية هنا شائعة - لا يتم تغذية الملاحظات هنا من خرج مضخم الصوت إلى مدخلاته ، ولكن من خرج مكبر الصوت بأكمله.
ونتيجة لذلك ، يجب أن يساعد مضخم الصوت بسبب مكاسبه الضخمة في التعامل مع أنواع مختلفة من اللاخطية والتداخل في مراحل مضخم الترانزستور. ندرج أدناه الرئيسية:- يمكن أن تعمل الترانزستورات في مثل هذا الإدراج في وضع غير خطي للغاية عندما تمر الإشارة من خلال الصفر وإشارات ضعيفة ؛
- عند الإخراج ، يتم تحميل مكبر الصوت على حمل معقد - نظام السماعات. تظهر الدائرة مكافئتها - المقاومة R15 والمحاثة L1 ؛
- تعمل الترانزستورات في وضع حراري صعب وتعتمد درجة حرارة قضيتها بشكل كبير على طاقة الإخراج ، وتعتمد معلماتها بشدة على درجة الحرارة ؛
- يمكن أن يكون لسعات التثبيت وأنواع مختلفة من التداخل قيمة لائقة ويمكن أن تؤدي أخطاء التتبع إلى ردود فعل إيجابية وإثارة ذاتية لمكبر الصوت بسهولة ؛
- يزيد بشكل كبير من دور التدخل الناجم عن السلطة ؛
ويساعد الملجأ ، ولكن كحمقاء ، تصلي إلى الله من قول مأثور معروف وهي في بعض الأحيان متحمسة للغاية. هناك مشاكل في قدرة التحميل الزائد للمراحل الفردية ، والتي تقع ترانزستوراتها في وضع تحديد الإشارة. ينتقلون من الوضع الخطي ، بالطبع ، إلى الوضع الخطي نسبيًا إلى أوضاع القطع أو التشبع. يخرجون بسرعة كبيرة ، ويعودون إليها بشكل أبطأ بكثير ، بسبب العملية الممتعة لارتشاف مصادر الشحن الثانوية في تقاطعات أشباه الموصلات. دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في هذه العملية وعواقبها.TIM. “”
إن سعة الحمل الزائد لمكبر الصوت هي معلمة تصف عدد الديسيبلات التي تختلف عن جهد أو طاقة الإخراج الاسمية عن الحد الأقصى عندما تبدأ قيود طاقة الخرج - لقطةلمضخمات الترانزستور لها سعة تحميل زائدة ، خاصة للمراحل الطرفية وما قبل النهائية. غالبًا ما تختلف القدرة المقدرة من الحد الأقصى بنسبة 40 بالمائة فقط ، وهذا أقل من 3 ديسيبل.تخيل أن مضخمنا يتكون من مضخم مصحح مثالي و UMZCH مغطى بتغذية مرتدة بمعامل B. من المهم ملاحظة أن الإشارة V1يمكن أن تحتوي على مكونات عالية التردد. يعمل المضخم C كمرشح تمرير منخفض ، وينتج إشارة دخل V2لمكبر الصوت A ، الذي يحتوي فقط على المكونات التي تقع في نطاق التردد الصوتي.
الجهد عند مدخل مضخم الطاقة V 2 له وقت ارتفاع يحدده مضخم الصوت ، ويظهر الرسم البياني أنه سلس. ومع ذلك ، يحتوي الجهد V 3 الذي يعمل عند خرج المصراع على شاذ ناتج عن رغبة التغذية المرتدة للتعويض عن السرعة المنخفضة لمضخم الطاقة A مع السعة V maxيمكن أن تكون الزيادة في إشارة V 3 مئات أو حتى آلاف المرات أعلى من المستوى الاسمي لإشارة الإدخال في السعة. يمكن أن يتجاوز بشكل كبير النطاق الديناميكي لمكبر الصوت. أثناء هذا الحمل الزائد ، ينخفض كسب الإشارات الأخرى الموجودة عند الإدخال ، مما يتسبب في اندفاع فوري لتشويه التشكيل البيني. يسمى هذا الرشقة TID تشوه التشكيل البيني الديناميكي ، لأنه يؤدي إلى تأثير إشارة واحدة على سعة التشكيل البيني الآخر ، ويعتمد أكثر على خصائص السعة والوقت لإشارة الإدخال أكثر من خصائص السعة ، كما هو الحال في تشوهات التشكيل البيني البسيطة.
في الدائرة الموضحة ، يتمتع مضخم op-op بأعلى كسب للجهد ، على الرغم من أنه يتمتع بسعة حمل زائدة جيدة - فهو يحتفظ بتشوهات صغيرة غير خطية عندما يكون نطاق جهد الخرج قريبًا من جهد الإمداد. الوضع مع التتالي على الترانزستورات T1 و T2 أسوأ بكثير - هذه مضخمات حالية ، وهي بسيطة جدًا لإخراجها من التشغيل العادي ، وقد يستغرق الأمر وقتًا طويلًا نسبيًا لاستعادتها. يمكن أن يكون لارتفاعات الجهد المرتجعة التي يتم تضخيمها بواسطة مضخمات تشغيلية ويتم تغذيتها لمدخلات هذه الترانزستورات قيمًا كبيرة جدًا. تؤدي إلى زيادة الحمل في مرحلة التضخيم الثانية. يمكن لـ T1 و T2 الدخول إلى وضع التشبع ، وفقدان خصائص التضخيم ، والبقاء فيه لبعض الوقت حتى بعد اختفاء الحافة الحادة لإشارة الإدخال ،حتى تتبدد الشحنة على جميع أنواع الحاويات الشاردة. يتم عرض السعات الزائفة والعناصر المحتملة لتصحيح استجابة التردد هنا بمساعدة العنصرين R و C.يظهر الرسم البياني أعلاه تأثيرًا مزعجًا للغاية ، والذي يسمى "قطع" مكبر الصوت وهو نتيجة للتغذية المرتدة. عند خرج A1 ، نحصل على تأثير تحديد السعة ، وعند خرج مكبر الصوت إشارة مشوهة.طرق قياس تشوه التشكيل البيني وطرق التعامل معها
وفقًا للطريقة القياسية لقياس تشوه التشكيل البيني ، يتم إدخال إشارتين في وقت واحد إلى الجسم المقاس: الترددان المنخفضان f 1 و f 2 العاليان. لسوء الحظ ، تستخدم دول مختلفة ترددات قياس مختلفة. توفر المعايير المختلفة ترددات مختلفة - 100 و 5000 هرتز و 50 و 1000 هرتز ...الأكثر شيوعًا هو استخدام الترددات 400 و 4000 هرتز ، المعتمدة في المعيار DIN 45403 و GOST 16122-88 و IEC 60268-5. يكون اتساع الإشارة بتردد f 1 أكبر بمقدار 12 ديسيبل 4 مرات من اتساع الإشارة بتردد f 2 . اعتمادًا على اللاخطية للخاصية ، في نقطة التشغيل يكون متناظرًا فيما يتعلق بالتردد f 2يتم تشكيل الاختلافات والتذبذبات الإجمالية لرامان f 2 ± f 1 و f 2 ± 2f 1 للأوامر الأعلى. تميز الاهتزازات الناتجة من الدرجة الثانية مع الترددات f 2 ± f 1 الاهتزازات التربيعية والثالثة بالترددات f 2 ± 2f 1 - التشوهات المكعبة لجسم القياس.كما يتم استخدام زوج من الترددات 19 و 20 كيلوهرتز مع مستوى إشارة متساوٍ على نطاق واسع ، وهو مناسب في المقام الأول لأن التوافقي الرئيسي الذي يقع في نطاق الصوت ، في هذه الحالة ، هو إشارة بتردد 1 كيلوهرتز ، يسهل قياس مستواه.لتوفير إشارات القياس ، لا يتم استخدام المولدات فقط ، ولكن أيضًا قياس الأقراص المضغوطة المسجلة خصيصًا في الاستوديو وحتى تسجيلات الفينيل.قبل حوالي 30 عامًا ، لقياس معامل تشوه التشكيل البيني ، كانت هناك حاجة إلى أدوات معقدة ومكلفة ، متوفرة فقط في المختبرات والاستوديوهات ، على سبيل المثال ، تكوين حامل القياس لمكبر الصوت:- القرص الدوار
- لوحة قياس
- بيك اب.
- مضخم تصحيح
- مرشح تمرير النطاق ؛
- كاشف الخط
- مرشح تمرير منخفض.
- وبالطبع ، V هو مقياس الفولتميتر الذي يمكنه قياس القيمة الفعالة للتذبذبات الجيبية!
اليوم ، حتى بطاقة موسيقى الكمبيوتر البسيطة ذات 16 بت بسعر يصل إلى 30 دولارًا ، كاملة مع برنامج قياس خاص ودوائر مطابقة بسيطة ، يمكن أن توفر جودة قياس أفضل بكثير.المعايير الموصوفة ملائمة للغاية لمصنعي معدات إعادة إنتاج الصوت دون أي صعوبة ، يمكنك الحصول على أرقام صغيرة جميلة في بيانات جواز السفر ، ولكن لا تعكس الجودة الحقيقية لمسار مكبر الصوت بشكل جيد للغاية. والنتيجة ، بالطبع ، هي تطوير الذاتية - عندما يكون مضخمان أو حتى بطاقات صوتية باهظة الثمن تحتوي على نفس المعلمات بشكل رسمي ، "صوت" على إشارة موسيقية معقدة بطرق مختلفة تمامًا ، لا يمكنك الاستغناء عن الاستماع قبل الشراء.يحاول هواة هواة الصوت عالي الجودة والمصنعون الفرديون للمعدات عالية الجودة الترويج لطرق القياس الخاصة بهم بناءً على التقريبات التي تكون أقل انفصالًا عن الواقع. هناك تقنيات متعددة الترددات ، تقنيات تستكشف تفاعل التردد التوافقي والنبض الواحد ، بناءً على إشارات الضوضاء وغيرها. ومع ذلك ، هذه المرة لن يكون لدينا الوقت لمناقشتها بالتفصيل.
سنتطرق بإيجاز أيضًا إلى طرق مكافحة تشويه التشكيل البيني:
, , !