노이즈 신호의 비선형 왜곡 측정. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 측정 기술

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기사에서 저자는 증폭기의 비선형성을 측정하기 위해 실제로 사용되지 않는 한 가지 방법에 독자의 관심을 끌고 있습니다. 이 방법을 사용하여 UMZCH의 비선형 왜곡을 객관적으로 측정한 결과는 놀랍게도 전문가 청취 중 주관적인 평가 결과와 일치합니다.

소리 전달 경로의 비선형 왜곡을 측정하는 알려진 방법은 매우 다양합니다[1, 2]. 조화법(harmonic method)은 가장 간단한 실험방법이자 계산에 편리한 방법으로 널리 보급되었습니다. 덜 일반적인 다른 방법으로는 차이 톤, 변조 톤, 상호 변조(상호 변조)가 있습니다. 과도 상호변조 왜곡도 측정됩니다.

위에 나열된 방법에는 고유한 적용 영역이 있습니다. 또한, 각각은 왜곡 제품을 감지하는 데 가장 큰 효율성을 제공하는 특수 신호를 사용합니다. 그러나 이것이 바로 오디오 경로에 도입된 왜곡의 통합 평가와 관련하여 정보 함량이 낮고 실제 사운드 신호 전송 품질에 대한 주관적(전문가) 평가에 큰 영향을 미치는 이유입니다.

실제 신호의 비선형 왜곡의 눈에 띄는 정도는 시간에 따른 프로세스를 고려하면 얼마나 자주 또는 통계적 측정을 적용하면 그 순간 값이 상당한 비선형 영역에 속하는 확률과 관련이 있습니다. 소리 전달 경로. 많은 사람들은 과부하된 채널의 신호 레벨이 감소할 때 사운드의 쉰 목소리가 어떻게 사라지는지 관찰했을 것입니다. 신호 스파이크가 과부하 영역에 들어가는 빈도가 낮을수록 크기도 작아집니다.

소리 전달 경로에서 신호 전달 기능의 전형적인 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 1, 에이. 여기서는 sin, sout - 전력으로 정규화된 입력 및 출력 신호입니다. W(s) - 순간 신호 값의 확률 밀도 sin. 섹션 A는 상대적으로 작은 비선형성에 해당하고 섹션 B는 큰 비선형성에 해당합니다. 분석의 편의를 위해 Fig. 그림 2b는 동일한 전력의 두 신호, 즉 백색(가우스) 잡음(곡선 1)과 고조파(곡선 1)의 순시값의 확률 밀도 분포 W(s) 그래프를 보여줍니다. 그림에서 다음과 같다. 16a에서 정현파에 대한 함수 W(s)에 의해 제한되는 입력 신호의 모든 값은 비선형성이 적은 전송 특성 섹션에 속하지만 노이즈 신호의 경우 해당 값이 섹션에 있는 시간의 XNUMX%입니다. 비선형성이 높은 전송 특성. 잡음 신호가 정현파 신호보다 훨씬 더 큰 왜곡을 겪는다는 것은 분명합니다.

[3]에서는 자연음향신호(음성 및 음악)의 순시값의 확률밀도에 대한 연구 결과를 제시하고 있다. 레벨 분포 측면에서 보면 고조파 신호보다 노이즈 신호에 훨씬 더 가까운 것으로 나타났습니다. 결과적으로 위에 나열된 방법을 기반으로 한 비선형 왜곡 추정은 실제 신호의 실제 비선형 왜곡을 잘못 표현합니다.

잡음 신호를 사용하는 잘 알려지지 않은 측정 방법은 정보 내용이 훨씬 더 많습니다[1, 2, 4 - 9].

방법 중 하나[4]는 영화 촬영 및 TV에서 사진 사운드트랙의 비선형 왜곡을 측정하는 데 사용됩니다[5]. 이 방법에 대한 측정 블록 다이어그램과 스펙트럼 다이어그램이 그림 2에 나와 있습니다.

측정 신호는 백색 잡음 발생기 GBSH에 의해 생성되며, PF 대역 통과 필터를 사용하여 3~12kHz의 주파수 대역으로 제한되어 측정 대상 OM의 입력에 공급됩니다. 잡음 신호의 비선형 왜곡 PNI(상호 변조)의 곱은 주파수 대역 30Hz~1,2kHz에서 가중치를 적용한 저역 통과 필터 후 전압계 V로 측정됩니다. 비선형성의 수치 표시는 다음의 주파수를 갖는 장치에 내장된 생성기에 의해 생성된 기준 신호(UV)의 전압에 대한 왜곡 곱(UC)의 제곱 평균 제곱근 전압의 비율(데시벨로 표시)입니다. 1kHz:

KISH \u20d 1 lg (UС / UВ). (하나)

설명된 측정 방법은 7E-67 장치에서 구현되며 영화 스튜디오에서 성공적으로 사용됩니다. 텔레비전에서는 INIF 미터와 유사한 장치가 있습니다.

왜곡 측정은 5/9 옥타브 잡음 대역 형태의 측정 신호를 사용하는 고조파 방법을 사용하여 수행됩니다[3-XNUMX]. 블록 다이어그램과 스펙트럼 다이어그램이 그림 XNUMX에 나와 있습니다. 삼.

FFT 대역 통과 필터 블록에 의해 GRS 생성기에서 생성된 핑크 노이즈 중에서 밴드를 교대로 선택하여 ROI 측정 대상을 연구하고 주파수가 증가함에 따라 옥타브당 3dB 수준이 감소하여 일정한 전력을 보장합니다. 1/2 옥타브 대역의 신호를 측정합니다. 신호 U3의 전압 왜곡 곱 중에서 평균 주파수 nf1을 갖는 2/3 옥타브 대역에 위치한 고조파 U1, UXNUMX만 고려됩니다. 여기서 n = XNUMX, XNUMX...,fXNUMX은 측정 신호의 평균 주파수입니다. 밴드. 측정 대상의 출력에 연결된 스피커 스펙트럼 분석기를 사용하여 측정을 수행합니다. 잡음 신호의 고조파 왜곡 계수의 수치 표시는 다음 공식에 의해 결정됩니다.

이 방법을 사용한 측정의 신뢰성은 측정 대상의 대역폭 제한에 크게 좌우된다는 점을 고려해야 합니다.

노이즈 신호를 사용하는 더 복잡한 다른 측정 방법도 있습니다. 저자에 따르면 오디오 장비의 측정에서 이러한 신호의 광범위한 사용은 무작위 신호 분석을 위한 장비의 희소성과 높은 비용, 표준 개정의 필요성(예: 증폭기의 출력 전력) 등 여러 요인으로 인해 방해를 받습니다. ), 그리고 정현파 신호에 익숙한 많은 엔지니어들의 사고 관성입니다.

잡음 신호 사용의 효율성에 대한 실질적인 평가를 위해 저자는 표준 기술(고조파 방법)을 사용하여 여러 UMZCH의 비선형 왜곡과 동일한 증폭기 과부하 값에서 7E-67 장치를 사용하여 잡음 신호에 대한 비교 측정을 수행했습니다. . 테스트를 위해 넓은 공간의 사운드를 위해 다양한 회로 설계 및 요소 기반의 UMZCH가 선택되었습니다(전력 100W 이상, 모든 모델에 과부하 표시기가 있음). 또한, 사운드 재생에 대한 주관적 품질 평가(SQA)가 XNUMX점 척도로 수행되었습니다.

증폭기 비선형성 테스트 결과는 표에 나와 있습니다. 전력 증폭기 1~4는 피드백 깊이(A)가 서로 다른 트랜지스터이고, 증폭기 5는 진공관입니다. 표는 1kHz 주파수에서의 고조파 왜곡 계수 값과 7E-67 장치의 잡음 상호 변조 계수 값을 보여줍니다.

잡음 신호로 비선형성을 측정할 때 전체 피드백이 깊은 트랜지스터 증폭기의 높은 왜곡 수준은 잡음 형태의 측정 신호가 파고율이 높고 상당히 넓은 주파수 범위를 포함하여 균일한 주파수를 생성하기 때문입니다. 왜곡 제품의 범위가 더 넓어지고 모든 앰프에 대한 CG/KISH 측면에서 상당한 차이가 있습니다. 단기 과부하 동안 상호 변조 왜곡이 증가합니다. 표에 따르면 OOS의 깊이가 더 깊은 UMZCH는 CG/ISH 비율도 더 높기 때문에 SOC 점수가 낮습니다.

테스트 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있습니다.

1. 노이즈 신호의 비선형 왜곡을 모니터링하는 것은 훨씬 더 유익하며 사운드 재생 품질에 대한 주관적인 평가에 더 가까워질 수 있습니다.

2. 소리 전달 경로의 모든 부분을 설계할 때 고조파 계수뿐만 아니라 소음 상호 변조 계수도 줄이도록 노력해야 합니다.

설명된 방법은 원래 필름 사진 음반의 비선형성을 측정하기 위해 제안되었으므로(복제 기술 프로세스의 품질을 모니터링할 때) 스피커를 포함한 고품질 사운드 전송 경로의 측정과 관련하여 권장됩니다. 측정 신호의 대역폭을 조정합니다.

전문적인 목적을 위한 UMZCH의 잡음 상호 변조 측정은 이 장비가 종종 최대 전력으로 사용되어 단기 과부하가 허용된다는 점에서 다릅니다. 진공관 증폭기에 비해 트랜지스터 증폭기에서는 과부하 시 최대 전류 제한이 더 두드러지는 경우가 많으며 이는 비선형 왜곡이 급격히 증가하는 것과 같습니다. 가정 환경에서 사용되는 UMZCH에서는 올바르게 선택된 전력에 의한 신호 제한 모드가 실질적으로 달성되지 않으므로 최대 잡음 신호 레벨을 제한하는 기술을 사용하는 옵션을 고려하는 것이 좋습니다. 이 경우, 요소 베이스가 다른 증폭기 간의 차이가 크게 줄어들 가능성이 높습니다. 또한 주파수 대역, 위상 및 과도 특성, 소음 수준 등 여러 가지 중요한 매개변수가 있다는 점을 고려해야 합니다.

문학

1. Rakovsky V.V. 영화 녹음 장비의 측정. -M .: 예술, 1962, p. 336~353.
2. Ishutkin Yu.M., Rakovsky V.V. 영화 사운드 녹음 및 재생 장비의 측정. -M .: 예술, 1985, p.
3. Shitov A.V., Belkin B.G. 자연 소리를 나타내는 신호의 통계적 특성과 전기 음향 시스템 연구에서의 적용. - NIKFI 회보, vol. 56년 1976일
4. Rakovsky V.V. 사진 가로 음반의 비선형 왜곡을 측정하는 방법. 자동. 날짜 136573(1960) - BI, 1961, No. 5.
5. RTM 19-17-72. 필름 35 및 16mm. 네거티브 기록, 사진 처리, 포지티브 인쇄 및 사진 음반의 품질 관리 보상 방법에 대한 기술 규정입니다. -M .: NIKFI, 1972.
6. Penkov G. Varhu는 무작위 고정 신호를 사용하여 비선형 곡률에서 측정됩니다. 일반 노이즈로부터 두꺼운 테이프를 사용하여 비선형 곡률을 측정합니다. - NIIKRA 뉴스, 6권. - 소피아, 1966.
7. Zhuravlev V. M. 잡음 대역을 사용하여 비선형 왜곡을 측정하는 방법. 캔드. 디스. 리키, 1967년.
8. Belkin B. G., Bork A. A. 잡음과 정현파 신호에서 측정된 비선형 왜곡 계수 간의 관계. - 영화 및 텔레비전 기술, 1968, No. 7.
9. GOST 16122-78. 확성기. 전기 음향 테스트 방법.

저자: A.Syritso, 모스크바

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