Проблема(?) линейных/векторных искажений

[Teoretic]

Тема линейных искажений возникает с завидной регулярностью в различных топиках, вызывая эмоциональные перепалки и захламляя оффтопиками чужие ветки.

Давайте расставим все точки над "i" здесь.

Итак.

Линейными искажениями здесь мы называем искажения, которые не вносят дополнительных гармонических составляющих в спектр сигнала.

По-другому их всегда называли частотными (или амплитудо-частотными, или амплитудо-фазочастотными, в зависимости от степени педантизма.)

Линейные искажения полностью характеризуются АФЧХ - амплитудо-фазочастотной характеристикой устройства. Грубо говоря, известна АФЧХ - известны частотные искажения. По АФЧХ определяется и ГВЗ, и переходная характеристика, и ее параметры: время задержки, время нарастания, время установления и т.д.

Теперь, что касается "векторных" искажений. Тут некоторые авторы смешивают два совершенно разных вида искажений. Как я понял, один вид "векторных искажений" берет свое начало из книги И. Достала об операционных усилителях, где он рассматривает динамическую ошибку в частотной области. Тут рассматриваются линейные искажения.

Второй вид "векторных" искажений происходит от векторного индикатора нелинейных искажений (компенсационный способ измерения нелинейных искажений осциллографом).Здесь как раз речь идет о нелинейных искажениях, поскольку в векторном индикаторе сам принцип измерения основан на компенсации линейных искажений измеряемой цепи.

Следовательно, огульно применяемый термин "векторные" искажения (имея в виду противоположные явления) просто провоцирует ненужные споры, и от него следовало бы отказаться. Зачем лишние запутывающие сущности, когда уже есть давно всем известные и понятные термины: линейные, частотные, фазовые, нелинейные искажения?

Теперь об актуальности рассмотрения линейных искажений применительно к звуковым УНЧ.
Нельзя сказать, чтобы АФЧХ усилителя была так неважна. Она важна, вернее ее горизонтальность и гладкость в диапазоне воспроизводимых частот. Просто получение требуемой АФЧХ для современных УНЧ не является проблемой.

Если уж так трепетно относиться к АФЧХ, то начинать, конечно, надо с колонок и комнаты для прослушивания (КДП). Вот уж где линейные искажения! Куда там усилителям.

Что касается рассуждений о "векторных" искажениях, присущих исключительно усилителям с ООС, о нулевых "задержках" в петле ОС и т.п, то это безграмотная ерунда, и рассматривать ее нет никакого смысла.

[свернуть]

[Игорь Гапонов]

Не, не буду. ящитаю, с вашими, земляне, уэмзэче и цапками практически всё ништяк. а што неништяк (цензорэд) написано здесь прямо выше.

Ваш
кола-бельды

[Hennady]

2. АЧХ - как амплитудно частотная характеристика для синусоидальных сигналов есть однозначно линейный параметр, т.к. синусы в нелинейном объекте превращаются во "многие синусы" и АЧХ становится определённой лишь с точностью до той самой нелинейности.

я даже знал что будет подобный комментарий )))).

Линейность АЧХ имеет свои пределы , т.е. границы частотного диапазона относительно частоты 1кГц, и тут надо отдать должное Петрову, который таки раскопал определение этих значений.
Не вдаваясь в подробности теоретических выкладок, получаем для сверху частотный диапазон - это на декаду выше от границы слышимого диапазона, т.е. 200кГц, отсюда и предельное значение скорости нарастания на выходе усилителя, которая с одной стороны пропорциональна амплитуде на выходе усилителя, т.е. с учетом нагрузки выходной мощности, с другой стороны ограничена значением SR предварительного каскада, т.е. его току и емкости следующего каскада....

если брать низкочастотную область, то этот диапазон всего на октаву ниже границы субоктавы , т.е. это ИМХО в какой то степени объясняет почему необязательно иметь УПТ для качественного звуковоспроизведения, но есть как всегда одно но - это ГВЗ ))).

---------- Сообщение добавлено 06:47 ---------- Предыдущее сообщение было 06:31 ----------

Ясень пень, что в "первом порядке" (не учитывая "движение" нелинейного продукта в пространстве выходного сигнала) эрэмэс нелинейных продуктов определяет эту точность.

тут "ясный пень" несколько в другом, если мы исследуем ПХ, то тестовый прямоугольный (да и треугольный, как его его интегральное значение) имеет пик-фактор равный 0дб !!!, т.е. область ПХ малого сигнала - это и есть "ареал обитания" векторных искажений , т.е. по сути всей нелинейности схемы. И естественно в никаких всплесков выше верхней планки быть не должно, это перегруз системы.....
Синусоидальный сигнал имеет пик-фактор 3дБ, т.е. если смотрим Кг по амплитудному значению, в реалии все будет на эрэмэс )))....

[Игорь Гапонов]

Ну, вот. Опять я прав. Из пустого в порожнее. уэмзэче и хэзэчэ.

Скрытый текст

точку поставил Букварёв почти пять лет назад, когда измерил продукт нелинейности на реальном сигнале в реальных комнате и колонках при эрэмэс уровнях океоло 1Ватта. На два порядка выше, чем этот ваш кагэ на полной моще

[свернуть]

И ни одной буквы про нелинейность воздуха при нормальных условиях.

[Svjatoslav_]

для вас 5%.... поверьте это не много...

А как насчёт других?
Вполне возможно, что они тоже не заметят спад 0,4 дБ на 20 кГц.
Но как-то больше принято нормировать полосу большого сигнала по уровню -3 дБ.

Оно то конечно можно и дальше академически жевать сопли за виртуальной кафедрой, обсуждая экзистенциальную сущность бИтия, или кто был большим софистом, Кант или Каутский. Но хорошо бы как-то ближе к реальности, с циферками, опытом и те де. Темка-то хорошая

[Hennady]

да на фоне линейных искажений АС и комнаты - это капля в море.

"капля не капля", но для линейных искажений в 5% (т.е. неравномерности АЧХ относительно ширины диапазона) , предельное значение нелинейных искажений как минимум на два порядка должны быть ниже и это предельное значение, при снижении значения линейных искажений увеличивается порядок нелинейных искажения, т.е. для 2,5% процентов искажений - уже 3 порядка нелинейных, для 1,25% линейных - 4 порядка нелинейных (т.е. 0,000125%)....

---------- Сообщение добавлено 07:01 ---------- Предыдущее сообщение было 06:56 ----------

А как насчёт других?

для тех кто не сталкивается с разработкой и тестированием аппаратуры - намного сложнее, слух ведь тоже тренируется...)))

....Но как-то больше принято нормировать полосу большого сигнала по уровню -3 дБ.

так а кто ж против? 8Гц - 200кГц и "вперед" .....

[belka]

Offтопик:

Не, не буду. ящитаю, с вашими, земляне, уэмзэче и цапками практически всё ништяк. а што неништяк (цензорэд) написано здесь прямо выше.

Ваш
кола-бельды

Ага, понял, сказано втирать, пока волосы на макушке опять не вырастут

[Svjatoslav_]

"капля не капля", но для линейных искажений в 5% (т.е. неравномерности АЧХ относительно ширины диапазона) , предельное значение нелинейных искажений как минимум на два порядка должны быть ниже и это предельное значение, при снижении значения линейных искажений увеличивается порядок нелинейных искажения, т.е. для 2,5% процентов искажений - уже 3 порядка нелинейных, для 1,25% линейных - 4 порядка нелинейных (т.е. 0,000125%)....

На симуляторах всё смазливо - глаз не отрвать.
Закручиванием гайки глубины ОООС так и происходит. Расширяется диапазон и давятся гармоники. При том, что ухудшается и становится более нестабильной, непредсказуемой, устойчивость при работе на комплексную нагрузку, сужается диапазон исходного усилителя, не охваченного этой самой ОООС.

для тех кто не сталкивается с разработкой и тестированием аппаратуры - намного сложнее, слух ведь тоже тренируется...)))

Точнее - слух зомбируется, подстраиваясь под результат. Двойной слепой метод далеко не всегда применяется.

так а кто ж против? 8Гц - 200кГц и "вперед" .....

Ну наконец то! ))) И пяти страниц не прошло.
Стандартный рабочий диапазон звукового генератора по стандарту DIN.
Только вот различит ли кто (двойным слепым) 8-100 кГц и 8-200 кГц при работе на акустику с полосой 16 кГц по минус четыре, с четырехкратным ростом импеданса на верхнем краю диапазона, или на акустику с резстивным импедансом, и полосой до 50 кГц?
Наверняка за бугром косточка этот вопроса давно уже отполирована до блеска, и помещена под стекло в музей.

[Hennady]

Только вот различит ли кто (двойным слепым) 8-100 кГц и 8-200 кГц при работе на акустику с полосой 16 кГц по минус четыре, с четырехкратным ростом импеданса на верхнем краю диапазона, или на акустику с резстивным импедансом, и полосой до 50 кГц?

это недостаточное условие для однозначного ответа.

[hydr]

Ежели без шуток про радиогубителей то:

- Описание переходных процессов в линейных цепях осуществляется линейными дифференциальными уравнениями отсюда и термин линейные искажения.
Последнее конечно не означает линейную связь между входным и выходным сигналом.
Порядок дифференциального уравнения , описывающего переходный процесс, определяется числом реактивных элементов а это не только физические емкости и индуктивности это и схемотехника активных элементов. Но радикальнее всего изменяет порядок уравнения обратная связь!
В свою очередь порядок уравнения определяет вид ПХ, отклонения которой от пропорциональности между входным и выходным сигналами на порядки больше чем НИ современных аппаратов.
Может быть нам неприятен на слух нечетный порядок дифференциальных уравнений и приятен четный?

С уважением hydr.

[Teoretic]

Это АЧХ усилителя в процентах (как будто мы измеряли нелинейные искажения
(Проценты показывают искажения, поэтому положительные)



Частота среза усилителя в модели - примерно 2 МГц, крутизна спада за срезом - 40 дБ/декаду, по входу разделительный конденсатор 100 мк на входное сопротивление 2 к (частота среза 0.8 Гц)



А это усилитель с частотой среза 140 кГц и крутизной спада 20 дБ/декаду (входная цепь с такой же постоянной времени).

Вот и вопрос: такие отличия могут быть слышны?

[domician]

Почему-то после прочтения данной ветки вылезло стойкое deja vu - когда-то нечайно залез в сайт, где между собой спорили плоскоземельцы о правильной ее плоскости.

Каких бы и сколько не было искажений, шумов и.т.д. в системе, важно только одно - чтоб они не создавали дискомфорта личного прослушивания музыки (иногда некоторые виды искажений даже этот комфорт повышает). Прослушивания именно музыки, а не аппаратуры.

[anatol0]

Каких бы и сколько не было искажений, шумов и.т.д. в системе, важно только одно - чтоб они не создавали дискомфорта личного прослушивания музыки (иногда некоторые виды искажений даже этот комфорт повышает).

Дополню, вопрос с "векторным" искажениями возник в связи с очень простым и очевидным фактом - существующие приборные методы измерений параметров звуковоспроизводящей аппаратуры не полностью соответствуют субъективным оценкам. Тут и начинаются поиски панацеи и философского камня Это ж как заманчиво - приложил некий "измеритель" и сразу получил вердикт, "векторные" искажения XYZ% , хорошо звучит или нет.
Потому и пошли TIM, шумовые, многочастотные, тепловые, интермодуляционные, формантные, транзисторные и т.д. и т.п.
Однако, основным вопросом является корреляция объективно измеренных параметров и субъективной оценки. Я уже даже не упоминаю о том, что для начала, прежде, чем изучать проблему, хотелось бы получить чёткое определение "векторных" искажений.

[shkal]

Жаль, что мы так и не услышали начальника транспортного цеха/определение понятия "векторные искажения"

[ViktKors]

Жаль, что мы так и не услышали определение понятия "векторные искажения"

Вообще говоря, это печально. Это фактически означает, что смысла начинать разговор нет никакого.

Собственно как-бы понятно, что что-то такое "интуичится". Но о чем можно говорить, пока нет способности выразить сущность словами?

Можно кончено переливать из пустого в порожнее, попутно замечая, что в контексте (и в книжках) "вектор" - это чаще всего свойство описания амплитуды и фазы одной частоты (потому рациональный подход чаще всего сбивается именно на линейные искажения; ну а какие еще могут быть искажения, если они сказываются только на амплитуде и фазе сигнала одной частоты?), ну и заодно, рациональный подход теряет дар речи, когда в этот "вектор" пытаются впихнуть нелинейные искажения (как предполагается рисовать вектор второй/N-той гармоники на диаграмме для синуса основной частоты?).

С другой стороны, "векторный индикатор искажений" - вероятно, куда ближе к искомому. Только вот он (в правильном случае) полностью игнорирует линейные искажения. Показывая, фактически нелинейность передаточной функции (которая прямая, в идеале). Т.е. координаты "вектора" в этом случае, это не "амплитуда и фаза", а "амплитуда и амплитуда". Фазовые дела конечно сказываются, но не как сигнал по одной из осей.
Важное отличие "векторного индикатора" - он показывает не только нелинейные искажения, но и нестабильность линейных искажений. А это тот самый фактор, который многие пытаются вычленить иными хитрыми методиками (порой не отдавая себе отчета).
В принципе, нестабильность линейных искажений (например, изменение полосы пропускания в зависимости от выходного уровня) сводится к банальным нелинейным искажениям. Только вот едва ли реально глядя на спектр опознать, какие именно искажения (например банальная нелинейность на ВЧ или модуляция полосы) обуславливают наблюдаемый спектр. Так что если нет возможности сделать УНЧ не_искажающим, остается только копаться в сортах искажений. И тогда спектры оказываются не очень информативны.

И можно было бы, наверное, заморочиться обсуждением чего-то подобного.
Мое имхо (!) - это не Грааль хорошего звука. В конце концов, возможно получить разность вход-выход на необнаружимом уровне, а звук разных реализаций все равно чуть разный.
Но с другой стороны, нельзя сказать, что это трата времени даром.
Только вот о чем говорить, когда фоном идут "искажения на первом периоде", "искажения треугольного сигнала" и тому подобные завороты про то, что меандр нельзя сводить к сумме синусов.

[shkal]

ViktKors Попробуй формально (мат. выражениями) написать то, что ты написал словами.

[ViktKors]

ViktKors Попробуй формально (мат. выражениями) написать то, что ты написал словами.

Что именно?
Что "вектор" нужен тогда, когда одной амплитуды для описания одночастных колебаний недостатотчно, и синусоиду заменяют экспонентой от комплексного аргумента - exp(iwt)?
И что тогда компоненты векторы на комплексной плоскости представляется как
exp(iwt) = sin(wt) + i*cos(wt)
т.е. что "экспонента - это тоже линейная штука для гармонического колебания"?
(на диаграмме конечно речь только о дополнительной фазе, "wt" опускают)

Или что вычитание входа из выхода (что получить в векторном индикаторе нелинейные искажения в чистом виде) получается только если АФЧХ стабильна (т.к. стабильно все, что ее определяет, включая "тонкие эффекты" вроде плавания полюсов)? Это реально нужно пояснять формулой?
Ну вычтете выходной синус из входного с учетом того, что выходной синус пропущен через RC цепь, где R или C нестабилен. Тогда разница вход-выход будет падение напряжения на резисторе.
Delta = R * I
Если считать потребитель в бесконечным входным сопротивлением, ток через него - ноль, и задаться нестабильностью емкости конденсатора, вроде как у варикапа, остается только ток через конденсатор:
Q = CU
d/dt(Q) = d/dt (CU)
I = C*dU/dt + U*dC/dt

Т.е. разность:
Delta = RC*dU/dt + R*U*dC/dt

Первое - обычные линейные искажения, второе (поскольку и напряжение и емкость синусоидальны) содержит квадрат синуса, т.е. вторую гармонику.

Т.е. плавающий полюс дает искажения. Вроде как банальность. Нет?

Поставьте этот R или C функцией от выходного напряжения - получите обычные нелинейные искажения.
Выберете какой-то другой фактор - получите, например, влияние температуры, наводок от сети или еще чего.




Или вопрос в том, что при наличии плавающей полосы не выйдет точной компенсации вход-выход? Я право же не знаю, что сюда писать. Если выход нелинейно зависит от входа, то Uout != (не равно) К*Uin. Тогда и Uout - K*Uin != (не равно) 0

[Teoretic]

возможно получить разность вход-выход на необнаружимом уровне, а звук разных реализаций все равно чуть разный.

Разницы нет, но она есть!

[shkal]

ViktKors, Простите, но не надо пересказывать буквари, у меня есть высшее образование по специальности "радиотехника"
Я имел в виду "векторные искажения (допустим, обозначим их V), V= и далее формула, которую можно обсуждать.

[ViktKors]

не надо пересказывать буквари, у меня есть высшее образование

Каков вопрос "Попробуй формально (мат. выражениями) написать то, что ты написал словами", таков и ответ.

Я имел в виду "векторные искажения (допустим, обозначим их V), V= и далее формула, которую можно обсуждать.

Э.. Может тут было определение (дефиниция), а я пропустил - тогда простите великодушно. Но увы, или у меня проблемы с пониманием написанного, или такого определения никто никогда (не только в ветке) не давал.

[shkal]

ViktKors, я вас неправильно понял. Я подумал, что у вас есть какое-то более-менее формальное определение этого термина, котрое можно обсуждать. (поскольку люди , которые этот термин активно используют, это не сделали).