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]

[wert]

Так и я об этом.
Это примитивная симуляция, чисто относительного характера.
...
В реальности все это будет немного не так, скорее всего совсем не так.
Без железных измерений, железных усилителей в реальном мире.

В реалии действительно многое не так,
и не потому что математика анализаторов совсем иная,
а по причине не достаточно реалистичных моделей элементов,
и вообще не реалистичных условий моделирования без огромного количества
влияющих на усилитель факторов в реалии.
У меня реализованы практически все измерения в железе, те что я использую в симуляторе.
Да это другие программы, да нужны знания по программированию приборов,
нужно программируемое измерительное оборудование с метрологическими характеристиками.
И простой приставки для "векторных" измерений сегодня не достаточно.
Как я вижу, имея некоторый опыт работы с векторными анализаторами,
такое оборудование может быть полезно в звукоусилении для обнаружения
- блуждающих полюсов и рождения такими полюсами также блуждающих
нелинейных искажений под действием сложных музыкальных сигналов.
- для определения эффектов амплитудно-фазовой конверсии от электрического тракта до звука,
- для модального анализа групповых воздействий на звукоусилительный комплекс,
от сложных сигналов до внешних воздействий,
-для оценки возможных межблочных отражений и переотражений, особенно в рамках взаимодействия с нагрузкой,
- оценки звукового поля, переотражений, стоячей волны, эффектов реверберации, точек деградации звукового поля,
краевых условий звукового поля.
В мире достаточно много исследований проводится в НЧ диапазонах при помощи векторного отображения и описания процессов,
но для таких исследований нужно понимать что мы ищем, какая цель поиска,
и как мы можем нашими новыми знаниями повлиять на качество звука.

[Nabludatel]

Лично меня ФЧХ не интересует.

Поэтому у Вас всё через ... пятую точку.
Для хорошей компенсации многочастотного сигнала нужно с исключительно высокой точностью выдержать и АЧХ и ФЧХ, причём отклонения ФЧХ влияет гораздо больше. Для информации: при совершенно равных амплитудах, но разнице фаз обычной синусоиды не 180, а 179 или 181 градусов погрешность при вычитании составит 1,25%. А при 179,8 или 180,2 (ничтожные 0,2 градуса!) - почти в 0,18 %, т.е. подавление всего -55 дБ... а сдвиг в 1 градус на 10кгц даёт ФНЧ с частотой среза 570 кГц по - 3дБ.

Задача любого измерителя искажений максимально подавить тестовый сигнал

Вы как раз делаете всё для того, чтобы хорошего подавления тестового сигнала не было. Можете прикручивать и вертеть задержку как угодно - для компенсации ФЧХ работать она может только на одной частоте, и только синусе. Разные частоты - разный сдвиг фазы, пренебрежимо малый для влияния на звучание, но очень большой для компенсации. Задержка для компенсации сдвига фаз двух- или многочастотного сигнала категорически не годится. Сколько раз Вам это писали?

Offтопик:
Человека характеризует не столько уровень знаний, сколько умение не считать оппонентов идиотами, проверять, искать и усваивать новую информацию. А Вам даже прямые намёки не помогают. Про балансную модуляцию я писал? Писал. Вы так и не удосужились найти 5 минут, подправить знания. Придётся прямым текстом - в том тестовом сигнале (модуляция 10 и 0,5 кГц), частоты 10 кГц НЕ ОСТАЛОСЬ, НЕТ ЕЁ ТАМ, а есть лишь частоты 9,5 и 10,5 кГц. Можете проверить. Вот каким образом задержкой, настроенной на компенсацию сдвига фазы частоты 10 кГц, можно скомпенсировать отклонение фазы сигналов с другими частотами? Как Вы себе это представляете?

P.S. Вся эта тема про векторные искажения - полная хрень. "Проблема" высосана из пальца, для УНЧ её просто не существует.

[variator]

Еще раз прошу набросать несложную приставку к скопу и генератору на современных деталях для векторного индикатора. Акулиничевский все же древний и в нынешних реалиях недостаточно информативен.

Присоединяюсь! И слово "векторный" всегда в кавычках.
В симуляциях Teoretic компенсационная цепь простейшая и генератор на входе идеальный. В реальном усилителе регулятор громкости (обычно) на входе. Может вносить разбаланс. Или нет?

[.Васильев]

Присоединяюсь! И слово "векторный" всегда в кавычках.
В симуляциях Teoretic компенсационная цепь простейшая и генератор на входе идеальный. В реальном усилителе регулятор громкости (обычно) на входе. Может вносить разбаланс. Или нет?

За основу взять митрофановский компенсатор и к нему обвязку нужную. радио5/86 год

[киса]

Offтопик:
Просьба к больным корона-вирусом в голове: до полного окончания пандемии здесь не появляться.

Ну так и не появляйся. Лечи свой корона-вирус. А то Петро-корона уже жать начинает от "векторных искажений". И по окончании пандемии нечего тут ........ ветку.

[buratino]

Вся эта тема про векторные искажения - полная хрень. "Проблема" высосана из пальца, для УНЧ её просто не существует.

Н.Коперник? Д.Бруно? П.Карло?

Offтопик:
Сижу, созерцая напряжение между диф.входами, умиляюсь: красота!

[UDVA]

А по делу, надо признавать, что мы не знаем, какие искажения и как измерять, чтобы адекватно слуховым ощущениям соответствовали. И решать эту проблему, мне думается, нужно не в виртуальном пространстве схем и программ, а в реальном с живыми слушателями, приборами и устройствами.

Святые слова!

А не приходило ли кому в голову, что синхронизация слухового анализатора с музыкальным (мультитональным) аудиосигналом важнее искажений стационарного гармонического сигнала?

Уж, не в момент ли синхронизации слуховой анализатор находит (искаженные или неискаженные) временнЫе корреляции у соседних сигналов и озвучивает их как «щелчок», либо «шероховатость», либо начало «созвучия» или начало «обертона»?

Начало звука – это атака и начало новой синхронизации ( анализа ).
Кстати, у природных звуков, голоса, звуков «живых» инструментов дошедших до уха естественным путём такой неоднозначности не наблюдается, а у «эрзац» образа звука – аудиосигнала, прошедшего аудиотракт, сплошь и рядом.

В подтверждение выше написанного могу привести пример исследования искажений реального аудио сигнала реальным усилителем мощности с ОООС по схеме УПТ ( 1987 - 1990г.).

Макет установки для исследования искажений состоял из:
1. Источник аудиосигнала (ЭПУ);
2.Тонкомпенсированный регулятор громкости;
3. Усилитель мощности Шушурина 50Вт / 8ом с трансформаторным БП;
4. Латр для регулирования напряжения питания;
5. Акустическая система.

В результате исследования мной получены результаты субъективной оценки слышимых искажений УМ и их характерные признаки в зависимости от:
А. Музыкальной композиции ( аудиосигнала );
Б. Напряжения питания (+25/-25В – +35/-35В );
В. Тока смещения выходного каскада (10 – 100мА через мощные выходные транзисторы).

Важно! Субъективные результаты получены в реальном времени, т.е. в ходе непрерывного звучания одной музыкальной композиции за счет снижения напряжения питания УМНЧ или уменьщения тока смещения выходных транзисторов в режиме АВ.

О субъективных восприятиях слышимых искажений (кратко):
1. Наилучшую музыкальность усилитель мощности Шушурина продемонстрировал при напряжении питания +35В/-35В и токе смещения 100мА.

2. Снижение напряжения питания приводит к заметной на слух компрессии звука, снижению яркости звучания, замыливанию микродинамики за счет паразитной АМ. НЧ составляющие уменьшают и модулируют СЧ и ВЧ компоненты аудиосигнала. Чем ниже питание, тем заметнее и чаще (больше) транзисторный тембр звучания.

3. Снижение тока смещения выходного повторителя усиливает коммутационные и интермодуляционные искажения (паразитная ФМ модуляция), которые на слух воспринимаются как шероховатость, хрипы, сибилянты в момент атаки. Заметно изменяется тембр вокала и согласование с акустикой. С уменьшением тока смещения выходных транзисторов растут временные фазовые искажения, которые чаще становятся заметны в момент перехода огибающей аудиосигнала через ноль и в момент атаки.

4. Большое влияние на субъективную оценку заметности искажений оказывает сам музыкальный материал и его характеристики, но об этом позже.

Надеюсь на вежливые дебаты.

[Игорь Гапонов]

[SPOILER]

Offтопик:

Скрытый текст

рассуждать про сличение фотки заката со спектром краски, величиной кисти и прилежности автора в членских взносах союза садоводов.

[свернуть]

---------- Сообщение добавлено 21:10 ---------- Предыдущее сообщение было 21:02 ----------

4. Большое влияние на субъективную оценку заметности искажений оказывает сам музыкальный материал и его характеристики, но об этом позже.

.

"музыкальным" что его, материл, вдруг (внезапно) сделало? Наше среднее по больнице музыкальное образование?

[UDVA]

"музыкальным" что его, материл, вдруг (внезапно) сделало?

Явное отличие от синуса, треугольника и меандра!

[Shidim]

"музыкальным" что его, материл, вдруг (внезапно) сделало?

Встряну с позволения. Думаю речь о качестве записи фонограммы. Влияние напряжения сети на субьективное восприятие, наблюдаю, ровно через день, с началом отсчёта в одно и то же время. Районная подстанция будь она не ладна. Стабилизировать лень так как есть возможность понимания, что такое 3D в стерео

[Игорь Гапонов]

Явное отличие от синуса, треугольника и меандра!

И чем же оно, музыкальное, от отбойного молотка отличается? Ну, типа, если Шагал - не живопись, то древние греки с Шишкиным - живопись?

Скрытый текст

с куя ли?

[свернуть]

[Teoretic]

прошу набросать несложную приставку к скопу и генератору на современных деталях для векторного индикатора

Я собираюсь делать примерно такой:



Просьба рассматривать как руководство к действию, а не окончательную схему.

Хочется сделать второй порядок, но никак не вырисовывается, все какое-то некультяпистое выходит.

[.Васильев]

на реле мне кажется надо коммутацию делать

[Игорь Гапонов]

Думаю речь о качестве записи фонограммы.

т.е. "плохо vs хорошо" и все всегда знают, что такое хорошо и что такое плохо (с)?

Скрытый текст

Похоже, качество будет тогда зависеть от моральных скреп.

[свернуть]

[Shidim]

т.е. "плохо vs хорошо" и все всегда знают, что такое хорошо и что такое плохо (с)?

Скрытый текст

Только для себя единственного, конечно.

[свернуть]

[Petr-1951]

Для хорошей компенсации многочастотного сигнала нужно с исключительно высокой точностью выдержать и АЧХ и ФЧХ, причём отклонения ФЧХ влияет гораздо больше. Для информации: при совершенно равных амплитудах, но разнице фаз обычной синусоиды не 180, а 179 или 181 градусов погрешность при вычитании составит 1,25%. А при 179,8 или 180,2 (ничтожные 0,2 градуса!) - почти в 0,18 %, т.е. подавление всего -55 дБ... а сдвиг в 1 градус на 10кгц даёт ФНЧ с частотой среза 570 кГц по - 3дБ.

Вы невнимательны: отклонение настроек менее 0,1 нс или если перевести в градусы сигнала частотой 10 кГц (Т = 100 мкс или 100000 нс) это составит:
∆φ = 360*0,1/100000 = 0,00036 градуса
Такой точности настроек для вас достаточно?

Вы как раз делаете всё для того, чтобы хорошего подавления тестового сигнала не было. Можете прикручивать и вертеть задержку как угодно - для компенсации ФЧХ работать она может только на одной частоте, и только синусе

Вы хоть имеете представление как работают селективные аналоговые ИНИ?
В селективных ИНИ либо подавляется первая гармоника режекционным фильтром и измеряется сумма верхних гармоник, либо наоборот, полосовым фильтром выделяется первая гармоника сигнала и измеряется её амплитуда. Результат измерения после несложного вычисления представляется в одном из видов, исходя из математических определений КНИ.
Наиболее просты аналоговые ИНИ с режекционным фильтром, так как относительно легко аналоговыми методами глубоко подавить 1-ю гармонику. Обычно такой ИНИ состоит из перестраиваемого на частоту 1-й гармоники режекторного фильтра с автоматической регулировкой усиления (АРУ) и вольтметра среднеквадратических значений.
Посмотритее как крутится фаза в простейшем режекторном фильтре...

в том тестовом сигнале (модуляция 10 и 0,5 кГц), частоты 10 кГц НЕ ОСТАЛОСЬ, НЕТ ЕЁ ТАМ, а есть лишь частоты 9,5 и 10,5 кГц. Можете проверить. Вот каким образом задержкой, настроенной на компенсацию сдвига фазы частоты 10 кГц, можно скомпенсировать отклонение фазы сигналов с другими частотами? Как Вы себе это представляете?

Я уже писал что линия задержки с высокой точностью подобрана к задержке усилителя. Даже в усилителе APEX-HD50 с умышленно увеличенной задержкой (выше 0,7 мкс) в котором рано начинается спад ГВЗ при отклонении частот +-0,5 кГц погрешность измерений возрастает незначительно. Суть же совсем в другом.
Я неоднократно указывал, что в хороших усилителях задержка не должна превышать 30...50 нс. В этом случае вообще никаких проблем с точностью измерений нет в более широком диапазоне частот, так как ГВЗ практически константа до 1 МГц и выше.
Вы не поняли главного. Ни измерители НИ, ни компенсационный метод Баксандалла на выявляет этот вид искажений. Они проявляются при изменении как амплитуды вектора образующего напряжение, так и его скорости вращения.

---------- Сообщение добавлено 00:14 ---------- Предыдущее сообщение было 00:06 ----------

Я собираюсь делать примерно такой

думаю что вы напрасно решили убить время, в железе это абсолютно ни к чему, тем более что реальная точность измерений невысока. Я же писал, что достаточно просто измерить задержку. В железе это нетрудно сделать с помощью осциллографа. В модели - оценить по ГВЗ по его величине сделать выводы стоит делать модель в железе, или лучше заняться новой разработкой...

[Vinni]

линия задержки с высокой точностью подобрана к задержке усилителя.

Фаза - график изменения задержки в зависимости от частоты.
К какой частоте вы прецизионно подобрали задержку, если она после 10 кГц для каждой частоты разная?
Вопрос риторический.

[Игорь Гапонов]

Я собираюсь делать примерно такой:



Просьба рассматривать как руководство к действию, а не окончательную схему.

Хочется сделать второй порядок, но никак не вырисовывается, все какое-то некультяпистое выходит.

Собственно, формализовать линейные искажения нелинейного объекта корректно можно при разложении функции передачи в ряд Вольтерры. Ядро первого порядка и представляет собой линейные искажения. В том то и трудность, что компенсация может на самом деле реализовываться совершенно "неожиданной" (точнее - непредсказуемой без разложения в ряд V) линейной цепью. Но после известного до порядка эн разложения делать это вовсе не рационально . Впервые такой подход к оценке детерминированных искажений я встретил у Богдановича (есть в файлообменнике, посмотри). Т.е. решение "задачи об измерении нелинейности" в общем случае сводится к матмодели объекта в виде набора операторов над всем пространством возможных входных сигналов. Последнее в части "возможных" предопределяет для акустики и хомо сапиенса "глобальное" ограничение пространтсва сигналов по физическим свойствам среды распространения, она же среда обитания хомо сапиенса.

[Teoretic]

разрешающая способность ограничена разрешением по линейности ("порочный круг" ). Что и "сразу видно" по измерительной установке: принципиально в этом методе при измерении низких уровней нелинейности надо заранее, априори знать линейный искажения объекта с лучшим линейным разрешением, чем даёт установка по нелинейности.

Я не понимаю твоих слишком абстрактных рассуждений. На практике нет никакого порочного круга: крутим резистор, делая эллипс горизонтальным, крутим конденсатор, сплющивая эллипс. Добавляем усиление осциллографу. Повторяем. Сходимость хорошая.

[buratino]

Они проявляются при изменении как амплитуды вектора образующего напряжение, так и его скорости вращения.

Амплитуды, точнее - его скалярной величины - да. А вот вращения ли? Может поворота или "дрожания"?