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]

[Teoretic]

Делаю вывод, что частотные характеристики достаточны.
А вот динамические...

А разве это не одно и то же?

[Vinni]

А разве это не одно и то же?

У меня есть подозрения, что нет.
Подготовлю графики, чуть позже выложу свою гипотезу.

[buratino]

позже выложу свою гипотезу.

Опережая события.
Глядя на совокупность линий АФЧХ, вкрадывается подозрение, что d(Ку)/d(f)="фи_ФЧХ". В связи с чем появляется два очевидных вопроса: 1)что из себя представляет первообразная "Ку" и 2)что из себя представляют d(фи_ФЧХ)/d(f) и d^2(фи_ФЧХ)/d(f)^2.
Подозреваю, что физический/практический смысл имеют и производные более высокого порядка.

[оператор]

оператор, Можете ответить на пару вопросов
1) Каков спектр идеального прямугольника?
2) Каков спектр и форма прямоугольника, пропущенного через простейший RC ФНЧ 1 -ого порядка?

У меня уже просто кровь из глаз от той хрени, которую ты пишешь.

Насчет крови к доктору.
А, по спектрам сигналов - в учебники.
Гуглить умеете?

---------- Сообщение добавлено 11:29 ---------- Предыдущее сообщение было 11:27 ----------

Понятно.

Коллеги, интерес у меня к теме не праздный, стоит куча старой аналоговой техники SANSUI.
Паспортный диапазон везде 70 кГц -3 дб, по факту до 1 мГц.
Просимулировал предусилитель, даже искажухи получились 0.024%, по паспорту 0.03%
Короче, ничего с диапазоном делать не буду, вообще со схемой, только EMC и хорошие детальки.
Выше 12 кГц основного тона инструментов нет, обертоны аж до 50 кГц по 0 дб закрываются.
( SONY писали, что как раз хотели сохранить в DSD до 50 кГц свои студийные аналоговые заиси, т.е. точно передать амплитуду обертонов)
200-300 кГц студийного магнитофона с учётом динамического диапазона 60 дБ, это 15-16 гармоник от 12 кГц тоже закрывает.
В цифре эквивалентно PCM 768/32, DSD512 - выше крыши, лучше записей практически нет.
Делаю вывод, что частотные характеристики достаточны.
А вот динамические...

Понятно.

[shkal]

А, по спектрам сигналов - в учебники.

Ну шож, начнём с учебников:
Вот это https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2798936 прямоугольник, прошедший через цепь с апериодической переходной характеристикой и одним доминирующим полюсом, который почему-то вызвал у вас истерику. Более того, по нему сразу можно прикинуть частоту первого полюса.
А вот это https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2799177 математический меандр, который разложили в ряд фурье, отбросили все гармоники с номером больше N и сложили взад наместо )).

А теперь внимание, вопрос:

1) Почему у вас первый сигнал непонятно что, а второй прямоугольник?
2) у какого из этих сигналов шире спектр?

[eksaedr]

Опережая события.
Глядя на совокупность линий АФЧХ, вкрадывается подозрение, что d(Ку)/d(f)="фи_ФЧХ". В связи с чем появляется два очевидных вопроса: 1)что из себя представляет первообразная "Ку" и 2)что из себя представляют d(фи_ФЧХ)/d(f) и d^2(фи_ФЧХ)/d^2(f).
Подозреваю, что физический/практический смысл имеют и производные более высокого порядка.

если процесс синусоидальный, почти неважно, производная или первообразная, просто процесс сдвигается или -90, или +90.

[fagos]

- Забудьте про всякие измерения меандром, поскольку у Вас его просто нет. Есть некие сигналы, неизвестным спектром и формой. А толку от этого никакого.
- Перестаньте показывать эти картинки на выходе. если сами не знаете, что на входе!
Вы хоть понимаете, что для такого теста нужно сравнить сигнал на входе и на выходе. Это же не синус! Тут, тест проводится по форме сигнала, а для этого нужно смотреть и вход и выход. Это элементарно для понимания на уровне детского сада.

Извините, а у вас есть?) Если да, отсыпьте и мне немного. А если серьезно, то нет никакой проблемы посмотреть форму с генератора на входе и с выхода усилителя. На входе сигнал с заведомо более крутым фронтом, чем на выходе. Все это видели и я думал это само собой разумеется и не нуждается в демонстрации картинок. И вот лично у меня генератор меандра собран на КМОП логике и дает неплохой такой фронт без выброса, который позволяет мне не просыпаться в холодном поту и судорожно не тыкать щупом осциллографа, каждый раз перепроверяя его качество.

Отдельно уточню, что я не переходил на личности, никого не оскорблял.

На личности не переходил, это да. Но оскорбил всех собравшихся своим тоном. Прекращайте это уже...

Сигнал ошибки я изучал еще в далекой молодости.
А, вот в своем усилителе - топологии ОС мы уделили отдельное внимание в симметричном и МПП решении.

Звучит так, словно все должны знать что это за усилитель и кто эти "мы". Может поделитесь ссылкой для ознакомления, а то я вот, например, не в курсе. Простите заранее, если вас это оскорбит.

[Petr-1951]

Вот совсем не симметричный каскад. Я подал на него меандр 100 кГц. На выходе наблюдаем переходную характеристику.

Вложение 375836 Вложение 375837

Никакой асимметрии времени нарастания и спада не наблюдается. И почему это так?

каскад работает на холостом ходу, без нагрузки. Достаточно нагрузить его на емкость и несмотря на петлевое более 20 дБ появляется асимметрия...

[Nabludatel]

Просто потому, что подавать на вход мы должны сигнал с заведомо более крутим фронтом, чем может усилитель.

И чем те сигналы, с которыми ему придётся работать... Ладно, сделаем 5-кратный запас, проверим синусом 100кГц полной амплитуды. Зачем городить 30-50-кратный? Для чемпионских цифр, разве что.

Иначе что подали - то и увидим. Ну и какие тогда выводы мы сможем сделать?

Что усилитель правильно отрабатывает ту полосу частот, на которую рассчитан. Рассчитывали на те же 100кГц при полной мощности без значительного роста искажений - он их честно выдал.

Что можете рассказать нам о работе усилителя по сигналам ,снятым в точках суммирования общей и местных оос.Частота 10кгц. Есть там змейки , выбросы , признаки возбуда ?
офф и ч то там видно на 10кгц ?

А зачем смотреть реакцию на сигналы, которые даже теоретически не могут появиться на входе УНЧ?

Попробуйте рассмотреть форму фронта при низкой частоте на аналоговом осциллографе, когда у вас будет экран обновляться раз в столетие.

На 10 кГц экран так обновляется? Это что у вас за аналоговый осциллограф такой?

Т.е. если мафон не записывает, значит Человек не слышит.

Offтопик:
Если человек начинает дурачка включать - значит, сказать ему нечего.

Может кто из форумчан играет на фортепиано, скрипке?

Ну я бывший скрипач. Какое это имеет отношение к частотным ограничениям человеческого слуха?

Так вот для полного и натурального восприятия инструмента частотный диапазон натурального звукоряда рассматривается до 16 гармоники основного тона.

Рассматривать можно лишь то, что попадает в слышимую область, и неважно, сколько там гармоник попало в ультразвук. Именно поэтому синус, прямоугольник и треугольник с одинаковой амплитудой первой гармоники и частотой, скажем, 7 кГц и выше на слух не отличаются.

Правда с целью удовлетворения массового потребителя при оптимальной цене звукоусилительного оборудования при ограниченных технических возможностях,
полосу фонограмм режут сверху в районе 20 кГц или чуть выше

Полно хайрезов с полосой 40 кГц и повыше. И там шевелятся реальные гармоники. Вот только что с ними, что без них, звучит-то абсолютно одинаково. Можно рубануть всё, что ниже 20 кГц, и послушать только ультразвук, можно поднимать уровень его пиков хоть до 0 дБ. Если оборудование честно это воспроизводит, а не наваливает интермодов, ничего не слышно. Отсутствие какого-либо сигнала и "ор" на ультразвуке воспринимаются одинаково, как полная тишина (между делом не спалите пищалки). Неужели Вы, как и Гапонов, это не проверяли?
Если уж говорить о натуральности. Создав наш слуховой аппарат в области 20-22 кГц как исключительно мощный ФНЧ, природа недвусмысленно подсказывает - в процессе эволюции более высокие звуковые частоты оказались ненужными. Сколь не усиливай, не воспроизводи ультразвук, нулевая его слышимость такой и останется.

[.Васильев]

А зачем смотреть реакцию на сигналы, которые даже теоретически не могут появиться на входе УНЧ?

Cтранно, но именно на разностных сигналах вы сможете понять каков отклик у вашего усилителя. Я устал трындеть вам всем про змейку.Спецом показав её на графике в точке суммирования общей оос и входного сигнала. Ноль эмоций.
блин мне неудобно поучать взрослых людей с образованием. Но блин внимательно гляньте график из поста928 на 48 странице . Прямо перед глазами же небольшой артефакт.
https://forum.vegalab.ru/attachment....1&d=1594135149

[shkal]

А зачем смотреть реакцию на сигналы, которые даже теоретически не могут появиться на входе УНЧ?

Естествнно для того, чтобы посмотреть по виду ПХ коррекцию и запас по фазе в районе пересечения АЧХ с 0дб, а так же наличие неучтённых полюсов на ВЧ. Для измерения полосы полной мощности. Входной ФНЧ при этом отключают.

[Валет]

Я сделаю еще одну попытку.

Вот совсем не симметричный каскад. Я подал на него меандр 100 кГц. На выходе наблюдаем переходную характеристику.

Вложение 375836 Вложение 375837

Никакой асимметрии времени нарастания и спада не наблюдается. И почему это так?

При таком малом размахе меандра в вашей симуляции девиация входной емкости и входного сопротивления каскада невелики, поэтому несимметрия фронтов не заметна.

В симуляции Петрова несимметрия объясняется не только емкостной нагрузкой, но и значительно большим размахом меандра.

[Игорь Гапонов]

Если уж говорить о натуральности. Создав наш слуховой аппарат в области 20-22 кГц как исключительно мощный ФНЧ, природа недвусмысленно подсказывает - в процессе эволюции более высокие звуковые частоты оказались ненужными. Сколь не усиливай, не воспроизводи ультразвук, нулевая его слышимость такой и останется.

профан полный, недвусмысленный.

Если экстраполировать то, что достоверно получено при определении КРГ, вниз и вверх до тактильного порога слышимости (130дБ), то диапазон именно слуховых ощущений составит 2-200кГц (ограничения снизу - порог по громкости, сверху - тактильных ощущений, совпадающих на крайних частотах с порогом по громкости). Верхняя частота очень хорошо соответствует порогу пространственного разрешения человеческого слуха, определённого совершенно по другой методике - 1-3 градуса по азимуту для широкополосных звуков (щелчки, корреляция с шириной спектра более чем убедительная, на синусах пространственное разрешение нулевое). Считаем, что нам просто повезло, потому что дело не в относительной бинауральной разности времён или амплитуд, а в пространственных частотах акустического поля вокруг головы слушателя. Это позволяет человеку очень точно оценивать движение источников звука в трёх измерениях в некоторой, достаточно близкой к голове области пространства.

[fagos]

Что усилитель правильно отрабатывает ту полосу частот, на которую рассчитан. Рассчитывали на те же 100кГц при полной мощности без значительного роста искажений - он их честно выдал.

Хотите посмотреть полосу частот-тестируйте синусом, пожалуйста. А меандр подают по причине, которую уже указал Shkal - ПХ, устойчивость. А Васильев вам показывает графики симуляции настойчиво тоже непросто так. На них четко видна не совсем апериодическая реакция, соответствующая фронту на выходе УМ.

На 10 кГц экран так обновляется? Это что у вас за аналоговый осциллограф такой?

Я не говорил о 10кГц - это уже ваш домысел относительно моих слов. Вы лично можете использовать цифровой осцилл и меандр любой частоты, вам никто не запрещает. Хоть 10Гц. Но это все сугубо ваше решения и я к нему вас не подталкивал

[.Васильев]

На них четко видна не совсем апериодическая реакция, соответствующая фронту на выходе УМ.

А причина банальна. Недокорректирован ун был . схема в теме термостабильного усилителя рядом в подфоруме

[Teoretic]

Достаточно нагрузить его на емкость и несмотря на петлевое более 20 дБ появляется асимметрия...

Асимметрия здесь совсем не от емкости, а от того, что большим сигналом транзистор загнали в отсечку - грубо говоря, в клип.
Можешь посмотреть, на фронте выходного сигнала ток коллектора равен нулю.

Вообще, это должно быть очевидно: как только появилась асимметрия на переходной характеристике - ищи, какой каскад перегрузился.

---------- Сообщение добавлено 23:00 ---------- Предыдущее сообщение было 22:56 ----------

При таком малом размахе меандра в вашей симуляции девиация входной емкости и входного сопротивления каскада невелики, поэтому несимметрия фронтов не заметна.

Ерунда. Пока не загоните транзистор в отсечку/насыщение, никакой асимметрии добиться не сможете.

Но, конечно, "усердие все превозмогает".

На 100 кГц нелинейность каскада около 1%. Такого порядка несимметрию намерить, наверное, можно, если сильно постараться. Но, вообще-то, есть более простые способы измерения нелинейности.

[свернуть]

[uriy]

Offтопик:

то диапазон именно слуховых ощущений составит 2-200кГц

Блин не везёт же людям, слышать до 200кГц.
Вы хотите сказать что вы слышите звуки с частотой 30кГц и выше? Чёт мне в это совсем не верится.
З.Ы.
Помнится мне случай из моей практики, работал я в помещении с одним стариком, который приходя на работу включал цифровой вольтметр В7-40 и садился на целый день разгадывать кроссворды, меня через пару часов "писк" издаваемый вольтметром начинал выводить из себя, в итоге в один "прекрасный день" я его спросил - на кой ляд включать вольтметр если им не пользуешься? На что получил встречный вопрос - а что он тебе мешает? Я ответил - конечно мешает, он зараза пищит постоянно, в ответ я увидел удивительное лицо с утверждением - ни хрена он не пищит, я не слышу. Вот везёт же человеку, не слышит как пищит В7-40 на 6кГц и сидит спокойно разгадывает кроссворды. Я вот как представлю как тяжко живётся тому человеку который до 200кГц слышит, то мне становится его искренне жаль.

[Petr-1951]

Асимметрия здесь совсем не от емкости, а от того, что большим сигналом транзистор загнали в отсечку - грубо говоря, в клип.

увеличил сигнал и убрал емкость, меандр выровнялся

[Teoretic]

увеличил сигнал и убрал емкость, меандр выровнялся

Ну, а вывод сам сделать не смог?
Перегрузка устранена.

[eksaedr]

А нахрена человеку слышать больше чем надо.