Gracias a las cadenas minoristas y las tiendas en línea, la variedad de equipos de audio que se ofrecen a la venta supera todos los límites razonables. ¿Cómo elegir un dispositivo que satisfaga sus necesidades de calidad sin pagar de manera significativa?Si no es un audiófilo y la selección de equipos no es el significado de la vida para usted, entonces la forma más fácil es navegar con confianza las características técnicas del equipo de amplificación y aprender a extraer información útil entre las líneas de pasaportes e instrucciones, crítica de generosas promesas. Si no siente la diferencia entre dB y dBm, no distingue la potencia nominal de PMPO y finalmente quiere saber qué es THD, también puede encontrar algo interesante debajo del corte.Espero que los materiales de este artículo sean útiles para comprender el siguiente, que tiene un tema mucho más complejo: "Distorsión cruzada y comentarios, como una de sus fuentes".Ganar ¿Por qué necesitamos logaritmos y qué son los decibelios?
Uno de los parámetros principales del amplificador es la ganancia: la relación del parámetro de salida del amplificador a la entrada. Dependiendo del propósito funcional del amplificador, los factores de amplificación se distinguen por voltaje, corriente o potencia:Ganancia de voltaje 
Ganancia actual 
Ganancia de potencia 
La ganancia de la ULF puede ser muy grande, incluso se expresan valores mayores en la amplificación de amplificadores operacionales y rutas de radio de varios equipos. Las figuras con una gran cantidad de ceros no son muy convenientes para operar, es aún más difícil mostrar en el gráfico varios tipos de dependencias que tienen valores que difieren en mil o más veces. Una salida conveniente es representar las cantidades en una escala logarítmica. En acústica, esto es doblemente conveniente, ya que el oído tiene una sensibilidad cercana a la logarítmica.Por lo tanto, la ganancia a menudo se expresa en unidades logarítmicas: decibelios (designación rusa: dB; internacional: dB)Inicialmente, se usó dB para estimar la relación de potencia, por lo que el valor expresado en dB implica el logaritmo de la relación de las dos potencias, y la fórmula calcula la ganancia de potencia:La situación con las cantidades "no energéticas" es un poco diferente. Por ejemplo, tome una corriente y exprese el poder a través de ella, usando la ley de Ohm:entonces el valor expresado en decibelios a través de la corriente será igual a la siguiente expresión:Del mismo modo para el voltaje. Como resultado, obtenemos las siguientes fórmulas para calcular la ganancia:Ganancia actual en dB: %20%3D%2020*lg%7BI_%7BOUT%7D%20%5Cover%20I_%7BIN%7D%7D)
Ganancia de voltaje en dB: %20%3D%2020*lg%7BU_%7BOUT%7D%20%5Cover%20U_%7BIN%7D%7D)
Volumen de sonido. ¿Cuál es la diferencia entre dB y dBm?
En acústica, un "nivel de intensidad" o simplemente un volumen de sonido L también se mide en decibelios, ¡y este parámetro no es absoluto, sino relativo! Esto se debe a que la comparación se lleva a cabo con el umbral mínimo de audibilidad para el oído humano del sonido de la oscilación armónica: la amplitud de la presión del sonido es de 20 μPa. Como la intensidad del sonido es proporcional al cuadrado de la presión del sonido, puedes escribir:donde no hay 
corriente, sino la intensidad de la presión sonora del sonido con una frecuencia de 1 kHz, que corresponde aproximadamente al umbral de audibilidad del sonido por parte de una persona.
Por lo tanto, cuando dicen que el volumen del sonido es de 20 dB, esto significa que la intensidad de la onda de sonido es 100 veces mayor que el umbral de audibilidad de un sonido por parte de una persona.Además, en ingeniería de radio, el valor absoluto de la medición de potencia dBm (dBm ruso), que se mide en relación con una potencia de 1 mW , está extremadamente extendido . La potencia se determina a la carga nominal (para equipos profesionales, generalmente 10 kOhm para frecuencias inferiores a 10 MHz, para equipos de radiofrecuencia: 50 ohmios o 75 ohmios). Por ejemplo, "la potencia de salida de la etapa del amplificador es de 13 dBm" (es decir, la potencia liberada en la carga nominal para esta etapa del amplificador es de aproximadamente 20 mW).Divide y vencerás: descompone la señal en el espectro.
Es hora de pasar a un tema más complejo: la evaluación de la distorsión de la señal. Primero tienes que hacer una pequeña introducción y hablar sobre los espectros. El hecho es que en ingeniería de sonido no solo es habitual operar con señales sinusoidales. A menudo se encuentran en el mundo circundante, ya que una gran cantidad de sonidos crean vibraciones de varios objetos. Además, la estructura del sistema auditivo humano está perfectamente adaptada para la percepción de vibraciones sinusoidales.Cualquier oscilación sinusoidal se puede describir mediante la fórmula:donde la 
longitud del vector, la amplitud de las oscilaciones, 
es el ángulo inicial (fase) del vector en el tiempo cero, 
es la velocidad angular, que es igual a:
Es importante que utilizando la suma de señales sinusoidales con diferentes amplitudes, frecuencias y fases, sea posible describir periódicamente señales repetidas de cualquier forma. Las señales cuyas frecuencias difieren de la principal un número entero de veces se denominan armónicos de la frecuencia inicial. Para una señal con una frecuencia base f, señales con frecuenciasserán incluso armónicos, y las señalesarmónicos extrañosVamos a visualizar una señal de rampa para mayor claridad.Una representación precisa a través de armónicos requerirá un número infinito de términos. En la práctica, se utiliza un número limitado de armónicos con la mayor amplitud para el análisis de la señal. Puede ver claramente el proceso de construcción de una señal de diente de sierra a partir de armónicos en la figura a continuación.Y así es como se forma el meandro, exacto al quincuagésimo armónico ...Se puede encontrar más información sobre los armónicos en un maravilloso artículo de dlinyj , y es hora de que finalmente pasemos a las distorsiones.El método más simple para evaluar la distorsión de la señal es alimentar una o la suma de varias señales armónicas a la entrada del amplificador y analizar las señales armónicas observadas en la salida.Si en la salida del amplificador hay señales de los mismos armónicos que en la entrada, las distorsiones se consideran lineales, ya que se reducen a un cambio en la amplitud y fase de la señal de entrada.Las distorsiones no lineales agregan nuevos armónicos a la señal, lo que conduce a la distorsión de la forma de las señales de entrada.Distorsión lineal y ancho de banda.
La ganancia K de un amplificador ideal es independiente de la frecuencia, pero en la vida real esto está lejos de ser el caso. La dependencia de la amplitud de la frecuencia se llama característica de amplitud-frecuencia: respuesta de frecuencia y a menudo se representa en forma de un gráfico donde la ganancia de voltaje se representa verticalmente y la frecuencia horizontalmente. Tracemos la respuesta de frecuencia de un amplificador típico.Se toma la respuesta de frecuencia, suministrando secuencialmente al amplificador señales de diferentes frecuencias de cierto nivel y midiendo el nivel de señal en la salida.El rango de frecuencia ΔF , dentro del cual la potencia del amplificador disminuye no más de dos veces desde el valor máximo, se denomina banda de paso del amplificador .Sin embargo, en un gráfico, la ganancia generalmente se representa para el voltaje, no para la potencia . Si designamos la ganancia de voltaje máxima como 
, entonces, dentro de la banda de paso, el coeficiente no debería ser inferior a:
Los valores de la frecuencia y el nivel de las señales con las que opera el ULF pueden variar de manera muy significativa, por lo que la respuesta de frecuencia generalmente se construye en coordenadas logarítmicas, a veces se llama LACH.La ganancia del amplificador se expresa en decibelios, y en el eje de abscisas las frecuencias se posponen después de una década (el rango de frecuencia es diez veces diferente). ¿No es así como se ve el gráfico no solo más bonito, sino también más informativo?El amplificador no solo amplifica de manera desigual las señales de diferentes frecuencias, sino que también cambia la fase de la señal por diferentes valores, dependiendo de su frecuencia. Esta dependencia refleja la característica de frecuencia de fase del amplificador.Al amplificar oscilaciones de una sola frecuencia, esto no parece ser aterrador, pero para señales más complejas conduce a distorsiones de forma significativas, aunque no genera nuevos armónicos. La siguiente imagen muestra cómo se distorsiona la señal de doble frecuencia.Distorsión no lineal. CED, OIG, THD.
Las distorsiones no lineales agregan armónicos previamente inexistentes a la señal y, como resultado, cambian la forma de onda original. Quizás el ejemplo más obvio de tal distorsión es la limitación de amplitud de la señal sinusoidal, que se muestra a continuación.El gráfico de la izquierda muestra las distorsiones causadas por la presencia de un armónico uniforme adicional de la señal, lo que limita la amplitud de una de las medias ondas de la señal. La señal sinusoidal original tiene el número 1, la oscilación del segundo armónico es 2 y la señal distorsionada resultante es 3. La figura de la derecha muestra el resultado del tercer armónico: la señal se "corta" desde dos lados.En los días de la URSS, la distorsión no lineal del amplificador se expresaba habitualmente utilizando el coeficiente de distorsión armónica del THD. Se determinó de la siguiente manera: una señal de cierta frecuencia, generalmente 1000 Hz, se alimentó a la entrada del amplificador. Luego, se calculó el nivel de todos los armónicos de la señal en la salida. La correlación del voltaje rms de la suma de los armónicos más altos de la señal, excepto el primero, con el voltaje del primer armónico, el mismo cuya frecuencia es igual a la frecuencia de la señal sinusoidal de entrada, se tomó para la OIG.Un parámetro extraño similar se denomina 
distorsión armónica total para la frecuencia fundamental.
Factor de distorsión armónica (THP o 
)
Tal técnica funcionará solo si la señal de entrada es perfecta y contiene solo el armónico fundamental. Esta condición no siempre se puede cumplir; por lo tanto, en la práctica internacional moderna, otro parámetro para evaluar el grado de distorsión no lineal, el SOI, se ha generalizado mucho más.Contraparte extranjera 
: distorsión armónica total para el cuadrado medio raíz.
Factor de distorsión (THD o 
)
SOI: un valor igual a la relación de la suma rms de los componentes espectrales de la señal de salida que no están en el espectro de la señal de entrada a la suma rms de todos los componentes espectrales de la señal de entrada.Tanto SOI como OIG son valores relativos que se miden en porcentaje.Los valores de estos parámetros están relacionados por la relación:Para formas de onda simples, la cantidad de distorsión se puede calcular analíticamente. A continuación se muestran los valores de THD para las señales más comunes en tecnología de audio (el valor de THD se indica entre paréntesis).0% (0%): la forma de onda es una onda sinusoidal perfecta.3% (3%): la forma de onda es diferente de la sinusoidal, pero la distorsión es invisible para el ojo.5% (5%): la desviación de la forma de onda de la sinusoidal visible en el ojo por la forma de onda.10% (10%): el nivel estándar de distorsión en el que consideran que la potencia real (RMS) del UMZCH es notable por el oído.12% (12%) es una forma de onda triangular perfectamente simétrica.El 21% (22%) es una forma de onda trapezoidal o escalonada "típica". [3]El 43% (48%) es una onda cuadrada perfectamente simétrica (meandro).63% (80%) es una forma de onda de diente de sierra ideal.Hace veinte años, se utilizaron instrumentos complejos y costosos para medir la distorsión armónica de la ruta de baja frecuencia. Uno de ellos SK6-13 se muestra en la figura a continuación.Hoy en día, una tarjeta de audio de computadora externa con un conjunto de software especializado con un costo total de no más de 500 USD es mucho mejor en esta tarea.El espectro de la señal en la entrada de la tarjeta de sonido cuando se prueba un amplificador de baja frecuencia.Amplitud característica. Muy brevemente sobre el ruido y la interferencia.
La dependencia de la tensión de salida del amplificador en su entrada, a una frecuencia de señal fija (generalmente 1000 Hz), se denomina característica de amplitud.La característica de amplitud de un amplificador ideal es una línea recta que pasa por el origen, ya que su ganancia es un valor constante en cualquier voltaje de entrada.La respuesta de amplitud de un amplificador real tiene al menos tres secciones diferentes. En la parte inferior, no llega a cero, ya que el amplificador tiene su propio ruido, que a bajos niveles de volumen se vuelve comparable con la amplitud de la señal útil.En la parte media (AB), la característica de amplitud es cercana a la lineal. Esta es un área de trabajo, dentro de sus límites la distorsión de la forma de onda será mínima.En la parte superior del gráfico, la característica de amplitud también tiene una curva, que se debe a una limitación en la potencia de salida del amplificador.Si la amplitud de la señal de entrada es tal que el amplificador opera en secciones dobladas, entonces aparecen distorsiones no lineales en la señal de salida. Cuanto mayor es la no linealidad, más distorsionada es la tensión sinusoidal de la señal, es decir Aparecen nuevas oscilaciones (armónicos más altos) en la salida del amplificador.Los ruidos en los amplificadores vienen en muchas formas y son causados por varios factores.
Ruido blanco
El ruido blanco es una señal con una densidad espectral uniforme en todas las frecuencias. Dentro del rango de frecuencia de funcionamiento de los amplificadores de baja frecuencia, el ruido térmico causado por el movimiento aleatorio de electrones puede considerarse un ejemplo de dicho ruido. El espectro de este ruido es uniforme en un rango de frecuencia muy amplio.Ruido rosa
El ruido rosa también se conoce como parpadeo (ruido de parpadeo). La densidad de potencia espectral del ruido rosa es proporcional a 1 / f (la densidad es inversamente proporcional a la frecuencia), es decir, está disminuyendo uniformemente en la escala de frecuencia logarítmica. El ruido rosa es generado por componentes electrónicos pasivos y activos, los científicos aún discuten sobre la naturaleza de su origen.Antecedentes de fuentes externas
Una de las principales causas del ruido es el fondo inducido por fuentes extrañas, por ejemplo, de una red de CA de 50 Hz. Tiene un armónico fundamental de 50 Hz y múltiplos de él.Autoexcitación
La autoexcitación de etapas individuales del amplificador es capaz de generar ruido, generalmente de cierta frecuencia.ULF y estándares de potencia de salida acústica
Potencia nominal
GOST 23262-88 definió el análogo occidental de RMS (Root Mean Squared) en la URSS como el valor promedio de la potencia eléctrica de entrada de una señal sinusoidal con una frecuencia de 1000 Hz, lo que causa distorsiones de señal no lineales que no exceden el valor THD especificado. Está indicado tanto para altavoces como para amplificadores. Típicamente, la potencia indicada se ajustó a los requisitos GOST para la clase de complejidad de ejecución, con la mejor combinación de características medidas. Para diferentes clases de dispositivos, el SOI puede variar significativamente, del 1 al 10 por ciento. Puede resultar que el sistema se declare a 20 vatios por canal, pero las mediciones se realizaron a 10% THD. Como resultado, escuchar la acústica a una potencia dada es imposible. Los sistemas acústicos son capaces de reproducir una señal a potencia RMS durante mucho tiempo.Ruido de pasaporte
A veces también se llama sinusoidal. El análogo occidental más cercano de DIN es la energía eléctrica, limitada únicamente por daños térmicos y mecánicos (por ejemplo: deslizamiento de la bobina de la bobina de voz por sobrecalentamiento, quemado de conductores en los lugares de torcedura o soldadura, rotura de cables flexibles, etc.) cuando el ruido rosa se alimenta a través del circuito de corrección para 100 horas Por lo general, DIN es 2-3 veces mayor que RMS.Máxima potencia a corto plazo
Análogo
occidental de PMPO (Peak Music Power Output - potencia musical de salida pico). - la potencia eléctrica que soportan los altavoces sin daños (verificada por falta de sonajero) durante un corto período de tiempo. El ruido rosa se utiliza como señal de prueba. La señal se alimenta al altavoz durante 2 segundos. Las pruebas se llevan a cabo 60 veces con un intervalo de 1 minuto. Este tipo de potencia permite juzgar las sobrecargas a corto plazo que un altavoz puede soportar en situaciones que surgen durante la operación. Por lo general, 10-20 veces más alto que DIN. ¿De qué sirve si una persona descubre que su sistema es posible?transferirá un seno de baja frecuencia corto de menos de un segundo con alta potencia? Sin embargo, los fabricantes son muy aficionados a citar este parámetro en particular en el empaque y las etiquetas de sus productos ... Las grandes cantidades de este parámetro a menudo se basan únicamente en la tormentosa imaginación del departamento de marketing de los fabricantes, y aquí los chinos están sin duda por delante del resto.Máxima potencia a largo plazo
Esta es la potencia eléctrica que los altavoces pueden soportar sin daños durante 1 minuto. Las pruebas se repiten 10 veces con un intervalo de 2 minutos. La señal de prueba es la misma.La potencia máxima a largo plazo está determinada por la violación de la fuerza térmica de los altavoces de los altavoces (el deslizamiento de los giros de la bobina de voz, etc.).La práctica es el mejor criterio de verdad. Enfrentamiento con centro de audio
Intentemos poner nuestro conocimiento en práctica. Miremos una tienda en línea muy famosa y busquemos el producto de una compañía aún más famosa de la Tierra del Sol Naciente.Sí, el centro musical de diseño futurista se vende por solo 10,000 rublos. para la próxima promoción: apartir de la descripción descubrimos que el dispositivo está equipado no solo con potentes altavoces, sino también con un subwoofer.“Proporciona una claridad de sonido excelente en cualquier nivel de volumen. Además, esta configuración ayuda a hacer que el sonido sea rico y envolvente ”.
Emocionante, quizás vale la pena echar un vistazo a las opciones. "El centro contiene dos altavoces frontales, cada uno con una potencia de 235 vatios y un subwoofer activo con una potencia de 230 vatios". Además, el tamaño del primero es de solo 31 * 23 * 21 cm.Sí, es el ruiseñor, un ladrón de algún tipo, además, tanto en términos de voz como de tamaño. En el lejano 96, detendría mi investigación sobre esto, y más tarde, mirando mi S90 y escuchando el amplificador Ageev hecho a sí mismo, discutiría violentamente con mis amigos hasta qué punto nuestra industria soviética estaba detrás de los japoneses, por 50 años o lo mismo para siempre. Pero hoy, con la disponibilidad de la tecnología japonesa, la situación es mucho mejor y muchos mitos relacionados con ella se han derrumbado, por lo que antes de comprar intentaremos encontrar datos más objetivos sobre la calidad del sonido. No hay una palabra sobre esto en el sitio. ¡Quién lo dudaría! Pero hay un manual de instrucciones en formato pdf.Descargue y continúe la búsqueda. Entre la información extremadamente valiosa está que "se obtuvo una licencia para la tecnología de codificación de sonido de Thompson" y con qué fin es difícil insertar baterías, pero aún es posible encontrar algo parecido a parámetros técnicos. Muy poca información está oculta en las entrañas del documento, más cerca del final.Lo traigo al pie de la letra, en forma de captura de pantalla, ya que, a partir de este momento, comencé a tener serias preguntas, tanto a las cifras dadas, a pesar del hecho de que están confirmadas por un certificado de conformidad , como a su interpretación.El hecho es que se escribió un poco más bajo que la potencia del primer sistema consumido desde la red de CA es de 90 vatios, y el segundo generalmente es de 75. Hmm.
¿Inventó la máquina de movimiento perpetuo del tercer tipo? ¿O tal vez las baterías se esconden en el cuerpo del centro de música? Sí, no parece que el peso pretendido del dispositivo sin acústica sea de solo tres kilos. Luego, al igual que consume 90 vatios de la red, puede obtener 700 vatios misteriosos (como referencia) o al menos una salida nominal miserable, pero bastante tangible de 120. De hecho, al mismo tiempo, el amplificador debería tener una eficiencia de alrededor del 150 por ciento, ¡incluso con el subwoofer apagado! Pero en la práctica, este parámetro rara vez excede los 75 bares.Intentemos poner en práctica la información obtenida del artículo.
La potencia declarada para referencia 235 + 235 + 230 = 700 - esto es claramente PMPO. Con claridad nominal es mucho menor. A juzgar por definición, esta es la potencia nominal , pero no puede ser 60 + 60 para solo dos canales principales, excluyendo el subwoofer, con un consumo de potencia nominal de 90 vatios. Esto se parece cada vez más a una estratagema de marketing, sino a una mentira absoluta. A juzgar por las dimensiones y la regla no escrita, la proporción de RMS y PMPO, la potencia nominal real de este centro debe ser de 12-15 vatios por canal, y el total no debe exceder de 45. Surge una pregunta lógica: ¿cómo se puede confiar en los datos de pasaporte de los fabricantes taiwaneses y chinos, incluso los famosos japoneses? se permite la empresa?Si comprar o no un dispositivo de este tipo depende de usted. Si para poner en la mañana en los oídos de los vecinos en el país, sí. De lo contrario, sin escuchar primero varias composiciones musicales en diferentes géneros, no lo recomendaría.Tetera de alquitrán en un tarro de miel.
Parece que tenemos una lista casi exhaustiva de parámetros necesarios para evaluar la potencia y la calidad del sonido. Pero, con más atención, esto está lejos del caso, por varias razones:- Muchos parámetros son más adecuados, no tanto para una reflexión objetiva de la calidad de la señal como para la conveniencia de la medición. La mayoría se realizan a una frecuencia de 1000 Hz, lo cual es muy conveniente para obtener los mejores resultados numéricos. Se encuentra lejos de la frecuencia de fondo de la red eléctrica a 50 Hz y en la parte más lineal del rango de frecuencia del amplificador.
- . , , , , . , , - 10%!
- , PMPO. , . !
- , , .
No es sorprendente que, en tales circunstancias, muchos compradores caigan en la subjetividad y se guíen cuando compren, en el mejor de los casos, exclusivamente sobre los resultados de una breve escucha, en el peor sobre el precio.Es hora de redondear, ¡el artículo ha resultado ser excesivamente largo!
Continuaremos la discusión sobre la evaluación de la calidad y las causas de distorsión de los amplificadores de baja frecuencia en el próximo artículo. Armado con una cantidad mínima de conocimiento, puede pasar a temas tan interesantes como la distorsión de intermodulación y su relación con la profundidad de la retroalimentación.
En conclusión, me gustaría expresar mi sincero agradecimiento a Roman Parpalak parpalak por su proyecto de editor en línea con soporte para latex y Marchdown . Sin esta herramienta, el difícil trabajo de introducir fórmulas matemáticas en un texto se habría vuelto realmente infernal.