Доработка бюджетного студийного конденсаторного микрофона или нестандартное схемное решение для стандарта фантома 48V, 6.8 кОм/6.8 кОм.

[Павлунчик]

ВНИМАНИЕ! - Данная схема НЕ РАБОТАЕТ с трансформаторным входом. Таковой проектировалась изначально и сознательно.
Вопросы о "пристройке транса" с ТС не обсуждаются.

Хочу поделиться с интересующимися довольно своеобразным схемным решением преобразователя импеданса студийного конденсаторного микрофона. Схема с успехом прошла испытания в десятках студий (любительских и профессиональных). Интересно ваше мнение, пожелания, критика основанная на реальных измерениях или эмуляции.
Идея (кстати родилась в Ташкенте) простая - два повторителя с раздельным питанием от резисторов источника фантома 48V звуковой карты + ПОС "слежения" с выхода усилителя в цепь питания первого каскада посредством двух конденсаторов.
Более полугода шло активное обсуждение этой идеи на другой площадке - где тема называлась "В помощь Самоделкину. "Нерадивый" конденсаторный микрофон зазвучит лучше!", её нетрудно найти в инете. Немало повторивших эту схему, тестов-сравнений, восторженных отзывов, здоровой критики и, куда без них - группа "вечно критикующих но не практикующих". Недавно вышел ролик, где эту схему тестирует один из увлечённых микрофонной тематикой. Естественно не "доктор акустических наук" но треки для сравнения любезно представил за что ему огромная благодарность.
https://www.youtube.com/watch?v=o6fv...ature=youtu.be
Схема -
Полевой транзистор можно выбрать из широкого списка маломощных - K30, 5457,305, 202, 5485 и т.п. Простая настройка - подбор R8 для установки на выходе "3" (он же третий контакт XLR разъёма) постоянного напряжения в пределах 20-21V.
Дроссели - ферритовые бусинки. Хотя можно и без них. Возбуждение схемы на ВЧ не замечалось.



---------- Сообщение добавлено 17:00 ---------- Предыдущее сообщение было 16:54 ----------

Тест в эмуляторе -


---------- Сообщение добавлено 19:09 ---------- Предыдущее сообщение было 17:00 ----------

Тест - коэффициент передачи -



Тест - эффективность компенсации паразитной ёмкости входа (сигнал подаётся на вход через очень малую ёмкость - 0.1 пФ). Как это отражается на КНИ и коэффициенте передачи -



---------- Сообщение добавлено 22:43 ---------- Предыдущее сообщение было 19:09 ----------

Далеко не во всех бюджетных КМ встроен высоковольтный преобразователь (варианты ВП рассмотрим позже) но и без него схема может "оставить" для питания капсюля около 46 Вольт, а вкупе с малыми потерями по передаче, после доработки "нерадивого" мика, мы получим ощутимый прирост чувствительности.
Капсюль обозначен на схеме, как C1.



---------- Сообщение добавлено 23:36 ---------- Предыдущее сообщение было 22:43 ----------

Тест - питание 24V -
Схема, сама по себе, достаточно линейна даже при значительном снижении напряжения питания и превосходно линейна от 40V вплоть до 60V.



По совету уважаемого semimat, для предотвращения резкого броска напряжения на выходе схемы, около 10 Вольт, в момент включения фантомного питания, схема дополняется диодом (1N4148 или аналогом) -



Для обеспечения наиболее плавного и безопасного запуска включать фантомное питание только после подключения устройства. Эта рекомендация относится и к другим КМ с фант.пит. 48В.

[semimat]

… С Noise, похоже, уже разобрались - не надо путать спектральную плотность шума с его RMS, и все будет в порядке.

Ты хочешь сказать, что при измерении THD+N используется спектральная плотность шума?! Иначе я трактовать эту фразу не могу. Я думаю, что используются полные (вероятно, взвешенные) шумы в звуковой полосе.

А с НИ тоже не все гуд. Вот у меня АЦП на CS4272, не самый плохой случай. Читаем даташит - действительно, THD+Noise -100дБ (не хуже -94 дБ) для уровня -1дБ. А для -20 дБ уже всего -91дБ типичных.
А я работаю с сигналом 283 мВ амплитуды, что составляет -20 дБ для шкалы 2,85В, то есть для такого сигнала THD+Noise по даташиту уже не 100 дБ, а 91.

Если входной сигнал уменьшать, то вклад шумов будет очевидно расти, поэтому и растет THD+N. Думаю, что это основная причина, почему у твоей карты при -20дБ сигнала THD+N больше, чем при полной шкале.
А вот будет ли при уменьшении сигнала расти вклад искажений в THD+N – неизвестно.
Для аналоговых устройств этот вклад с уменьшением входного сигнала, наоборот, падает. В результате часто возникает оптимальный диапазон входных сигналов, для которых THD+N минимален. При меньших сигналах он увеличивается из-за шумов, а при больших – из-за искажений.
Думаю, что и для АЦП при 24-битной оцифровке вклад нелинейных искажений в THD+N тоже падает при уменьшении уровня входного сигнала, по крайней мере, пока сигнал не опустится ниже -20…-30 дБ от полной шкалы (а то и меньше - очень большой запас по битам у 24-битного АЦП).
Твой сигнал еще удовлетворяет этому условию. Так что, скорее всего, чисто THD у АЦП при измерениях на уровнях -20 дБ от полной шкалы и 24 битах будут лишь меньше, чем на полной шкале.

Ну, а то, что у тебя родилась методика измерения искажений ниже 0,001% без использования двухчастотного метода – это здорово! Надеюсь, ты расскажешь о ней подробно.

[shura1959]

В качестве тестовой искажающей схемы была спаяна диодно-резистивная цепь, с прогнозом искажений 0,00037%.
Результат измерения по предложенной методике дал 0,00036%.

Фантастика! Оч интересное решение, надеюсь, будет описание метода.

[Гоша]

надеюсь, будет описание метода.

Так я его уже описал.
Понадобится знание RMS (амплитуд) гармоник ЗК.
Мне с ЗК не повезло, хваленый Behringer с его "прозрачными" Midas усилителями имеет очень большие искажения при использовании встроенных микрофонных предусилителей.
Так что пришлось пользоваться его входом INSERT, где все более-менее нормально.
Дополнительно на всякий случай отфильтровал выходной сигнал ЗК от всякого мусора и гармоник полосовым фильтром Саллена-Ки с усилением 1 и добротностью 20. Частоту выбрал 900 Гц, для этой частоты у меня есть прецизионные конденсаторы и резисторы.
Если сама ЗК дает чистый синусоидальный сигнал без мусора и гармоник, можно обойтись без фильтра.
Эскиз схемы фильтра прилагаю. ОУ поставил хороший, OPA2107, не по нужде, просто их есть у меня. Запитаться пришлось от аккумуляторов, купить два аккумулятора дешевле и быстрее, чем мастырить низкошумный блок питания.
Конденсаторы по питанию и бусинки на входе-выходе добавляются по вкусу.
Блок схема установки для измерения THD на рисунке.
Кроме ЗК и фильтра там есть еще потенциометры для установки уровня сигнала, чтобы был максимально возможный, но не загонял ни Пациента, ни ЗК в клип, и переключатель SW.
Собственно измерения происходят в три этапа.
На первом этапе при помощи программы, дающей возможность одновременно проигрывать файл на выход и записывать сигнал со входа (я пользуюсь Audacity), устанавливаем требуемые уровни сигнала.
SW в положение 1. Запускаем синус 900 Гц, потенциометром R1 устанавливаем номинальное входное напряжение Пациента, потенциометром R2 - уровень сигнала на входе ЗК без клипа.
Второй этап. SW в положении 1, записываем 900 Гц с выхода полосового фильтра в файл с условным названием 0.wav. Фрагмент должен быть длиннее 1 сек.
Третий этап. SW в положение 2, запускаем 900 Гц (пока без записи), потенциометром R2 устанавливаем "предклиповое" состояние на входе ЗК. Зависит от коэффициента усиления Пациента.
При SW в положении 2 записываем в файл с условным названием 1.wav сигнал с выхода Пациента.
Железки больше не нужны, дальше только анализ.
Разворачиваем файлы 0.wav и 1.wav в симуляторе LTSpice. В первом приближении можно воспользоваться директивой вычисления THD .four. Но точность при этом низкая, погрешность около 10% и абсолютные значения пугающие. Происходит это оттого, что сигнал на выходе ЗК хоть и кварцованный, но все же не совсем 900Гц. А в .wav файл пишется с точной частотой. Симулятор берет последний период сигнала и сравнивает его с мат. моделью идеальных 900Гц, и если есть хоть небольшая разница анализируемого и идеального сигнала по частоте, результат в абсолютных значениях THD получается сильно завышенный.
Более точный результат получаем вручную.
Получаем FFT развернутых сигналов 0 и 1, переключаем шкалу в вольты и, пользуясь зумом, находим RMS каждой из гармоник для каждого сигнала.
Далее THD вычисляется по формуле корень из суммы квадратов всех гармоник за исключением первой, деленный на корень из суммы квадратов всех гармоник, включая первую. Это по определению THD.
Я пользуюсь для этого табличкой Excel. Ее тоже прилагаю с результатом измерения THD моей реализации FIN. Там что-то не в порядке, THD превосходит все ожидания. Будем разбираться. Радует то, что в спектре присутствуют только 2 и 3 гармоника.
Получаем два числа - THD сигнала после полосового фильтра и THD сигнала после Пациента. THD Пациента равна разности второго и первого числа.
Следует отметить, что КНИ и THD считаются по разным формулам, но для малых их значений они практически совпадают.
Все.

P.S.: Еще показываю, как выглядят спектры на экране LTSpice в крупном масштабе в дБ и очень сильно увеличенную 2-ю и 3-ю гармонику в мкВ на фоне 2-й и 3-й гармоники сигнала после фильтра.

THD_FIN.xlsx

[Igor EV]

Гоша, супер! Не все понятно, но это ладно
Только один небольшой вопрос. Вы пишете:

Получаем два числа - THD сигнала после полосового фильтра и THD сигнала после Пациента. THD Пациента равна разности второго и первого числа.

А Вы уверены, что так можно считать? А что, если фазы гармоник пациента и полосового фильтра не совпадают? Тогда при их наложении может быть что угодно. Тут даже тема есть про генератор с компенсацией гармоник: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=90110
И еще я не совсем понял, как получается так, что можно измерять гармоники с уровнем меньшим, чем у АЦП карты. Я глянул на Ваш Excel файл. И получается, что у звуковой карты уровень первых двух гармоник существенно ниже, чем у карты+фильтра+FIN. Если так, то конечно так можно измерять. Но представим, что уровень второй гармоники у FIN будет в 10 раз ниже, чем у карты. Разве тогда можно будет ее вычислить? Только представьте, что фаза гармоники "гульнет" градусов на 10. Что тогда будет?

[tejinaji]

Не выгоняйте с форума, пожалуйста. Но как запитывается преобразователь со схемой фин?
И является ли конденсатор 75pF, на преобразователе, капсюлем?

[Гоша]

Igor EV,
Это хорошие вопросы.
Во первых, можно ли вычитать.
Да, THD величина относительная, такая-же, как децибелл. Вычитаем же мы децибеллы.
Про фазы гармоник.
В определении THD и КНИ ничего не говорится о фазах, только об амплитудах. И методика основана только на измерении амплитуд гармоник.
Конечно, существуют устройства с нелинейной амплитудно-фазовой характеристикой. Фильтры там всякие. Как только появилась частотная нелинейность амплитуды - тут же появился и фазовый сдвиг. С точки зрения THD это будет значить, что на каких-то частотах THD устройства будут меньше, чем в устройстве с линейной АЧХ. И это строго соответствует определению THD.
Возьмем, к примеру, идеальный режекторный фильтр. Идеальный в том смысле, что на какой-то частоте F он полностью подавляет сигнал. И делает он это исключительно за счет "кручения" фазы.
Для такого фильтра существует частота 1/F, на которой уровень второй гармоники будет равен 0. Какой бы сигнал не подавался на вход такого фильтра, как бы сильно сам фильтр не искажал сигнал, все равно будет 0.
С этим медицинским фактом приходится мириться.
Но если АЧХ устройства не слишком нелинейна, то фаза гармоники не может "гульнуть" просто так. А для устройств с нелинейной АЧХ метод измерения THD на одной частоте неприменим в целом ко всему диапазону частот. На каждой частоте THD будет другой.
Я попробую позже проиллюстрировать сказанное выше.
Теперь о возможности измерения малых THD при помощи измерительной системы с относительно большим THD.
Для простоты объяснения примем, что и измерительное устройство (ИИ), и Пациент имеют только вторую гармонику. Предположим также для простотывычислений, что амплитуда ИИ равна 1В, его THD равен 0,01%, а THD пациента в 10 раз меньше, то есть 0,001%.
В этом случае амплитуда второй гармоники ИИ составит 100 мкВ. А после прохождения через пациента амплитуда второй гармоники увеличится на 10 мкВ и составит 110 мкВ.
На спектрограмме эта разница будет четко видна.
Вот если взять пациента с THD 0,0001%, то разницу измерить будет уже сложно. Поэтому и нужно, чтобы THD ИИ был не слишком больше, чем THD пациента. Раз в 10 вполне прокатывает.

[Igor EV]

Гоша, спасибо. Если у меня будут вопросы, то я задам их позже. Нужно подумать.


tejinaji, да, конденсатор 75пФ на правой схеме - это капсюль.
Что касается преобразователя, то запитывается он от плюсового вывода С4 (см. 1-ю схему 1-го сообщения).
Про преобразователи см. страницы, начиная со страницы 48 (если интересует преобразователь на логической микросхеме). Или отсюда https://forum.vegalab.ru/showthread....=1#post2953716
если интересует преобразователь на одном или двух транзисторах.

[Гоша]

tejinaji,
Преобразователь в схеме FIN удобнее всего запитывать от плюсового вывода конденсатора С4. Но для преобразователя на 74HC14 нужен будет еще стабилизатор либо на стабилитроне, либо на транзисторах с лавинным пробоем. В общем, надо понизить напряжение 44В до 6...7В.
В схеме преобразователя есть ошибка - левый по схеме вывод резистора R2 должен быть соединен с выходом U1A. Конденсатор С3 75 пФ в схеме преобразователя - это не капсюль, а частотозадающий конденсатор генератора преобразователя.
Преобразователь на 74HC14 это только один из возможных вариантов преобразователя. На мой вкус не самый лучший. В этой же теме рассмотрены другие, более экономичные по энергопотреблению и простые в реализации схемы преобразователей.
А вот конденсатор С1 на схеме усилителя как раз и есть эквивалентная емкость капсюля.

[shura1959]

уже описал

Гоша, спасибо, с оказией попробуем применить.

[tejinaji]

Спасибо большущее) То есть, должно быть либо так

Либо так?


Я верно понял? ))

---------- Сообщение добавлено 23:18 ---------- Предыдущее сообщение было 23:03 ----------

Преобразователь на 74HC14 это только один из возможных вариантов преобразователя. На мой вкус не самый лучший. В этой же теме рассмотрены другие, более экономичные по энергопотреблению и простые в реализации схемы преобразователей.
А вот конденсатор С1 на схеме усилителя как раз и есть эквивалентная емкость капсюля.

Спасибо, за ответ, то есть правильнее будет так?

[Гоша]

tejinaji,

левый по схеме вывод резистора R2 должен быть соединен с выходом U1A.

Левый, а не правый! Сено-солома
То, что вы пытаетесь соединить - это выход поляризующего напряжения. А запитать преобразователь - значит подать на выводы питания микросхемы 14 и 7 потребное для этого напряжение.
На рисунке неправильно, и я так не умею рисовать.

---------- Сообщение добавлено 01:18 ---------- Предыдущее сообщение было 00:41 ----------

Igor EV,
Полчаса писал, потом нажал не ту кнопку
Начну сначала обещанный пример. Правда, здесь это злой оффтоп, заранее извиняюсь.
Пациент состоит из 2-х частей - искажающей и фазовращающей.
Искажающая часть на резисторах R2,R3, диоде D1 и повторителе B1. Имеет THD около 1% при амплитуде входного напряжения 1В. Повторитель нужен для идеальной работы фазовращателя.
Фазовращатель - режекторный фильтр L1,C1,R1 с частотой режекции 2кГц и глубиной режекции более 40 дБ. АФЧХ его представлена на рис. Example_АФЧХ, THD фазовращателя, естественно, 0.
Подадим на вход пациента сигнал 1000Гц и посмотрим распределение амплитуд гармоник в точках Dist (искажатель) и Rej (фазовращатель). На рис. Example_1000Гц приведена как схема пациента, так и таблица амплитуд гармоник для сигналов V(dist) и V(rej). В таблице обращаем внимание на амплитуду второй гармоники в правом столбце. Видим, что у V(rej) она подавлена на 3 порядка, чего и добивались.
И вуаля - общий THD внезапно в 2 раза меньше, чем THD искажателя, который находится внутри пациента.
Посмотрим на рис. Example_1000Гц минус 2 гармоника, ожидаемо видим практическое отсутствие сигнала на частоте 2 кГц, а это частота 2-й гармоники входного сигнала!
Интересно рассмотреть 3 гармонику с большим увеличением на рис. Example_3гармоника крупно. Разница амплитуд в 1% заметна плохо, но заметна. И да, между гармониками двух сигналов есть фазовый сдвиг 8 градусов. Но при расчете THD фазовый сдвиг не учитывается по определению.
Изменим частоту входного сигнала, например, на 133 Гц. Посмотрим на рис. Example_133Гц. И о чудо - все гармоники на месте, их амплитуды равны до третьего знака, и, естественно, равны общие THD.
В этом смысле можно сказать, что на частоте 133Гц пациент имеет THD равный THD его искажающей части.
Вот как-то так.

[Павлунчик]

Не выгоняйте с форума, пожалуйста.

Никого выгонять не собираемся.
Я тоже люблю "весёлые картинки"
Что непонятно на схеме - спрашивайте.
R8 обведён ромбиком - подбором этого резистора устанавливается напряжение 22V на выводе 3XLR, если конечно у Вашей карты с фантомом (48V) всё нормально.

[Tuvalu]

Offтопик:

Полчаса писал, потом нажал не ту кнопку

Буквально на днях написал многобукофный пост и по ошибке нажал F5 (обновить то есть). Плюнул и пошёл спать. Почему-то изменил своему правилу - если предполагается писать длинный текст, то писать его лучше в блокноте. И был наказан.

[IVX]

А метод простой. Сначала измеряется КНИ измерительного тракта, потом в тракт добавляется испытуемое устройство. Строится спектр, по разнице амплитуд гармоник вычисляется КНИ испытуемого. Таким образом легко измерить КНИ на порядок меньшие, чем сквозной КНИ измерительного устройства.

точно то же и с шумом, мне было смешно видеть довольно дорогие АР аналайзеры($30000), шум которых не позволяет замерить некоторые недорогие современные цапы! И как им в голову не приходит просто учитывать остаточный шум, чтобы оценить DUT?? У людей нынче напрочь атрофирована фантазия, вот сегодня исчезни ядерное оружие, снова всё придумать уже не смогли бы нипочём.. Мы пилим бесплатный ффт софт для ацп, в котором надеюсь применить все эти "финты ушами", а пока просто даю номограммы и ехелл для прикидки subresidul шума. В итоге тупой АР аналайзер замеряет 3 долларовый цап CS43131 как ДД 123(А), тогда как АЦП за 150 долларов увидит, с помощью ехелл листа, 128дб(А), что всего на 2дб меньше правды.

[semimat]

А метод простой. Сначала измеряется КНИ измерительного тракта, потом в тракт добавляется испытуемое устройство. Строится спектр, по разнице амплитуд гармоник вычисляется КНИ испытуемого. Таким образом легко измерить КНИ на порядок меньшие, чем сквозной КНИ измерительного устройства.

Здесь есть тонкость, о которой упомянул Igor EV.
Гармонические искажения имеют в некоторой степени «векторный» характер. Причем, даже если ФЧХ всех звеньев тракта равна нулю, то всё равно, при последовательном прохождении искажающих звеньев, создаваемые ими искажения могут или складываться или вычитаться. Поэтому простое сравнение (вычитание) амплитудных спектров выходных сигналов может не позволить узнать истинные искажения.
Пример: сам измерительный тракт создает вторую гармонику на уровне -90 дБ, а измеряемое устройство тоже создает вторую гармонику –90дБ, но её полярность противоположная. В результате на выходе вторая гармоника будет отсутствовать. Произойдет компенсация искажений, которой в значительной степени посвящена тема «Предусилители электретных микрофонов для работы с повышен…». Далее по ссылкам можно почитать об этом подробнее.
Это еще куда ни шло, поскольку можно сразу догадаться, что измеряемое устройство имеет такие же искажения, что и сам измерительный тракт, только другого знака.
Хуже, когда после подключения измеряемого устройства, выходной уровень второй гармоники изменится, например, на 10 процентов. В этом случае ошибочно думать, что измеряемое устройство имеет искажения в 10 раз меньше искажений тракта.
Возможна еще ситуация, когда измеряемое устройство имеет искажения примерно в два раза больше искажений тракта, только знак у искажений противоположный.
В теме «Предусилители электретных микрофонов для работы с повышен…» этот вопрос тоже поднимался. Там молодые ребята «смогли» найти наушники с искажениями менее 0.025% при создаваемом звуковом давлении 114dB, используя для измерений микрофон уровня B&K, дающий искажения 0,075% при этом давлении (пост #445)!. Я попытался дать объяснение таким «замечательным» результатам в постах #454 и #479, но те ребята, похоже, тогда так и не поняли.
Надо быть уверенным, что здесь не получится такая же ситуация. Для исключения этого нужно вычислять и вычитать друг из друга не амплитудные спектры выходных сигналов (без измеряемого устройства и с ним), а комплексные FFT спектры. К тому же надо добиться того, чтобы у сравниваемых (вычитаемых) FFT спектров фазы основной гармоники были одинаковы. И только после этого брать модуль разностного FFT. Тогда фазы (знаки) гармоник при вычислении искажений измеряемого устройства будут учтены.

[IVX]

semimat, если вы сбросите гармоники описанным Гошей методом в практический ноль т.е. скажем в -160дб на ффт, то вам какая разница совпала фаза DUT 3й гармоники с такой же у АЦП, или нет? Любое отклонение гармоники от сброшенного уровня будет означать рост гармоники, это тот же случай что замер резисторов мостом. Рассмотрите случай DAC->DUT->ADC, пара ADC/DAC скомпенсирована, вставляете DUT и видите практически только его гармонику.
Конечно, состояние сброшенных АЦП/ЦАП стабильным не будет, именно это и станет практическим лимитом точности замера.

[Гоша]

semimat,
Это все верно.
Но!
В определении (не в измерении) как КНИ так и THD присутствуют только амплитуды гармоник выходного сигнала. Никак не определяется, откуда они там взялись, входной сигнал в определении не присутствует.
Нормальный спектроанализатор работает с векторными величинами, значит амплитуда, как модуль комплексного числа , вычисляется с учетом векторности напряжений.
Фаза какой-либо спектральной составляющей не может просто так измениться. Тем более изменить знак на противоположный. Обязательно на этой частоте должен быть фазовый сдвиг, а значит и нелинейность АЧХ.
И даже если мы проинвертируем все гармоники, включая первую (инвертирующий пациент, сплошь и рядом), RMS этих гармоник всегда будет положительной по определению RMS.
Прошу указать пример устройства с достаточно линейной АФЧХ, в котором фазы гармоник сколь нибудь серьезно отличались бы от фаз гармоник входного сигнала.
И да, именно потому, что в устройствах с нелинейной АФЧХ, гармоники могут менять фазу, такой параметр устройства, как THD, к таким устройствам неприменим в целом. Недаром же всегда указывается частота, при которой измеряется THD. Это его недостаток, но другого нет.

Хуже, когда после подключения измеряемого устройства, выходной уровень второй гармоники изменится, например, на 10 процентов. В этом случае ошибочно думать, что измеряемое устройство имеет искажения в 10 раз меньше искажений тракта.

Этот тезис требует пояснений. Почему? В чем ошибка?

Возможна еще ситуация, когда измеряемое устройство имеет искажения примерно в два раза больше искажений тракта, только знак у искажений противоположный.

Непонятно, что такое противоположный знак искажений? КНИ и THD всегда положительны по определению.

[semimat]

Гоша, все эти вопросы обсуждались в темах "Выбираем измерительный микрофон" и "Предусилители электретных микрофонов для работы с повышенными...". Там как раз рассматриваются схемы предусилителей, компенсирующие собственные искажения мембраны капсюля. Темы разрослись, и сразу найти соответствующие посты непросто. Но мы с тобой любим и теорию. Поэтому основной наглядный пример компенсирующего действия цепи с искажениями (нелинейностью) противоположного знака, когда надо подавить вторую гармонику, в простейшем варианте выглядит так.
Пусть исходно имеется каскад с небольшой квадратичной нелинейностью вида U_вых=U_вх+ k₂*U_вх^2, где k₂ - малый параметр при квадратичном члене, отвечающем за образование второй гармоники в выходном сигнале (при подаче на вход гармонического сигнала). Это связь между мгновенными значениями входного и выходного сигналов. То есть, АЧХ здесь равна единице на малых сигналах и не является функцией частоты. ФЧХ также не является функцией частоты и равна нулю.
Тогда самым простым каскадом, который можно поставить вслед за исходным каскадом, чтобы на выходе почти исчезла вторая гармоника (при подаче на вход гармонического сигнала), будет каскад вида:
U_вых=U_вх- k₂*U_вх^2
Знак минус перед квадратичным членом мы и называем нелинейностью (искажениями) другого знака. Она проявляется в том, что фаза второй гармоники у такого каскада повернута на 180 градусов (имеет другой знак) по отношению к фазе второй гармоники исходного нелинейного каскада.
Нетрудно убедиться, что при последовательном соединении каскадов в итоговом выражении выходного сигнала будет отсутствовать квадратичный член. Правда, появится очень малый член четвертой степени, который тоже порождает вторую гармонику, но по уровню меньше на порядки. Корректировкой величины k₂ компенсирующего каскада можно добиться полного отсутствия второй гармоники в выходном сигнале (останется только очень малая четвертая гармоника).
Но можно придумать компенсирующий каскад, после которого вообще не будет никаких гармоник - сигнал вернется в исходный вид. Я это описал в посте #479. Мы это и называем обратной нелинейностью или условно нелинейностью противоположного знака. (Мы - это те, кто в указанных выше темах обсуждали компенсацию искажений, и для простоты надо было придумать краткие названия для некоторых понятий).

[Гоша]

Знак минус перед квадратичным членом мы и называем нелинейностью (искажениями) другого знака. Она проявляется в том, что фаза второй гармоники у такого каскада повернута на 180 градусов (имеет другой знак) по отношению к фазе второй гармоники исходного нелинейного каскада.

Сейчас мне некогда, улетаю в командировку.
Постараюсь показать, что знак при коэффициентах разложения в степенной ряд не имеет отношения к фазе.
Для начала Uвх+ k2*Uвх^2 +(Uвх- k2*Uвх^2) ==2Uвх.
Но это при сложении сигналов. На этом и строится компенсация.
При последовательном соединении каскадов их передаточные функции премножаются, и все выглядит совершенно иначе.

[IVX]

да работает это 100.00%, только хорошо бы в софт это интегрировать, чтоб вручную не возиться. Опять же многократные усреднения сильно улучшат точность.