Для чего нужен коэффициент усиления

Коэффициент усиления

Коэффициент передачи — отношение напряжения на выходе той или иной системы, предназначенной для передачи электрических сигналов, к напряжению на входе, KП = UВЫХ / UВХ. Коэффициент передачи часто выражают в логарифмическом виде, как 20 lg (UВЫХ / UВХ), дБ.

Содержание

Коэффициент усиления и ослабление сигнала

Комплексный коэффициент передачи

При анализе частотнозависимых устройств часто возникает необходимость в векторном представлении коэффициента передачи

Комплексную амплитуду выходного сигнала Y можно вычислить умножением КА входного сигнала X на K(jω), если комплексный коэффициент передачи априори известен. Комплексный коэффициент передачи является комплексной величиной, а его компоненты зависят от частоты входного сигнала. Может быть представлен вектором на комплексной плоскости (построенная таким образом кривая называется годографом коэффициента передачи).

Измерения

Литература

Ссылки

См. также

Полезное

Смотреть что такое «Коэффициент усиления» в других словарях:

коэффициент усиления — (1) Отношение длительности экспозиции без усиливающих экранов к длительности экспозиции с усиливающими экранами при одинаковых прочих условиях и при получении одинаковой оптической плотности. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и… … Справочник технического переводчика

коэффициент усиления — stiprinimo koeficientas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. amplification factor; gain vok. Übertragungsfaktor, m; Stellfaktor, m; Verstärkungsfaktor … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

коэффициент усиления — stiprinimo koeficientas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, lygus stiprintuvo išėjimo ir įėjimo įtampų (srovių, galių) pokyčių dalmeniui. atitikmenys: angl. amplification factor; gain vok. Übertragungsfaktor, m;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

коэффициент усиления — stiprinimo koeficientas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. amplification factor; gain vok. Verstärkungsfaktor, m; Verstärkungskoeffizient, m rus. коэффициент усиления, m pranc. coefficient d amplification, m; facteur d amplification … Automatikos terminų žodynas

коэффициент усиления — stiprinimo koeficientas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. amplification factor; amplifier gain; gain vok. Gewinn, m; Verstärkungsfaktor, m; Verstärkungsgrad, m rus. коэффициент усиления, m pranc. coefficient d’amplification, m; facteur… … Fizikos terminų žodynas

коэффициент усиления — Отношение значения величины у выхода усилительного устройства к значению величины у его входа … Политехнический терминологический толковый словарь

Коэффициент усиления антенны — отношение квадрата напряженности поля, создаваемого данной антенной, к квадрату напряженности поля, создаваемого эталонной антенной, при этом предполагается, что мощности, подводимые к обеим антеннам, одинаковы, а коэффициент полезного действия… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

коэффициент усиления (при) замкнутой цепи обратной связи — коэффициент усиления замкнутой системы — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы коэффициент усиления… … Справочник технического переводчика

коэффициент усиления (при) разомкнутой цепи обратной связи — коэффициент усиления разомкнутой системы — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы коэффициент… … Справочник технического переводчика

коэффициент усиления генераторной (модуляторной, регулирующей) лампы — коэффициент усиления Отношение изменения напряжения анода или экранирующей сетки генераторной (модуляторной, регулирующей) лампы к изменению напряжения управляющей сетки или управляющего электрода, необходимому для сохранения тока анода или… … Справочник технического переводчика

Источник

Что такое коэффициент усиления антенны: ответ Wi-Fi-Гида

Всем привет! Я не буду вас грузить сложными понятиями, а также формулами. Те люди, которые их знают, на эту статью точно не попадут. Я постараюсь приблизительно представить в вашей голове, что же такое коэффициент усиления антенны. Во второй главе я расскажу, как можно усилить Wi-Fi или мобильный интернет (3G, 4G), так же как можно ловить или передавать интернет на многие километры. Если у вас останутся вопросы после прочтения статьи, то пишите в комментариях.

Разбор

Давайте начнем с самого начала. Все эти антенны нужны для излучения радиоволн. Что же такое радиоволны? – это электромагнитное излучение. Её используют почти везде – мобильна связь 3G, 4G, 5G, LTE, Wi-Fi, спутниковый интернет, радио и т.д.

Свет является такой же волной, только имеет более высокую частоту. Давайте представим себе, что у нас есть лампочка. Мы возьмем эту лампочку и прикрутим её в большой комнате. Если включить эту лампочку, то свет начнет светить во все стороны. Так как комната большая, то большая часть углов будут еле-еле подсвечены или будут полностью погружены во мрак.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Теперь мы возьмем, и с одной стороны лампочки установим специальный отражатель с зеркальной поверхностью. Теперь лампа начнет светить только в одну сторону – пучок света стал сильнее и может осветить даже более темные участки и углы. Если отражатель сделать уже по отношению к выходному свету, то пучок станет также уже, а расстояние, на которое сможет пройти свет без серьезного затухания, станет выше. Но с других сторон, где свету преграждает стенки отражателя – везде будет тьма. На таком принципе работаю все фонарики.

А теперь мы подобрались к простому определению. Коэффициент усиления (КУ) антенны – это способность антенны концентрировать сигнал в определенном направлении, при этом возможность как принимать, так и передавать сигнал.

Рассчитывается как отношение мощности, которая необходима, чтобы создать напряжение антенны в концентрированном направлении, к мощности, которая нужна была бы (в теории), чтобы подвести к эталонной антенне для создания такой же напряженности поля в той же точке.

Пока ничего не понятно? Смотрите, эталонная антенна – это та антенна, которая как наша лампочка распространяет радиоволны во все стороны. А вот реальная антенна – это как раз та самая лампочка с отражателем, которая концентрирует сигнал в определенный пучок.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Посмотрите на рисунок выше. КУ – это как раз размер того самого пучка. Чем выше КУ, тем сам пучок имеет меньший угол, но более высокую длину или, если быть точнее, дальность распространения. КУ антенны измеряется в децибелах (дБ, дБи, дБд). В характеристиках роутера, а также у 3G/4G или Wi-Fi антенн обычно используется показатель dBi (или дБи).

Посмотрите на картинку ниже. Как понятно из картинки, чем больше параметр dBi, тем дальше летит радиоволна. Но тут также нужно учитывать, что сам размер пучка становится меньше.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Именно поэтому дома у роутера устанавливают всенаправленные антенны с dBi от 3 до 5, чтобы не приходилось ходить с телефоном и ловить этот самый пучок. Но если вы хотите передать интернет с вай-фай на несколько километров по мосту, то уже используют устройства с большим показателем КУ – от 15 dBi и больше.

Как улучшить сигнал и усилить антенну?

Смотря для чего вы хотите это сделать. Для домашнего Wi-Fi можно сделать отдельную всенаправленную антенну. Особенно это помогает, если антенки у маршрутизатора внутренние. Второй вариант, если вы хотите построить вай-фай мост.

Что такое Wi-Fi мост? Представим ситуацию, что вы живете в частном доме. А ваш брат через пару километров в многоэтажке. Все провайдеры вам отказывают проводить интернет. 3G/4G не ловит, и тогда на помощь может прийти Wi-Fi мост. Ваш брат покупает (или делает сам) Wi-Fi пушку, которая подключена к его роутеру. Вы делаете или покупаете аналогичное устройство.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Обе эти Wi-Fi пушки из-за большого КУ должны быть направлены точно друг на друга. Вспоминаем, чем больше КУ, тем дальше летит радиоволна, но имеет меньший размер луча. Вот таким вот образом можно передать вай-фай с интернетом по мосту на несколько километров.

Если же вы хотите усилить мобильный сигнал, то все делается примерно аналогично. Покупаем или делаем узконаправленную антенну с высоким КУ. Направляем её на вышку. Антенну можно подключить к повторителю дома. Опять же есть как самодельные варианты, так и покупные. О тех и других я уже подробно писал тут.

Формула

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Видео

Если еще остались вопросы, то можете посмотреть полезное видео ниже или обратиться ко мне в комментариях.

Источник

Основные параметры усилителей низкой частоты и акустики. Что нужно знать, чтобы не попасться на удочку маркетологов

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Благодаря торговым сетям и интернет магазинам разнообразие предлагаемой к продаже аудиоаппаратуры зашкаливает за все разумные пределы. Каким образом выбрать аппарат, удовлетворяющий вашим потребностям к качеству, существенно не переплатив?

Если вы не аудиофил и подбор аппаратуры не является для вас смыслом жизни, то самый простой путь — уверенно ориентироваться в технических характеристиках звукоусилительной аппаратуры и научиться извлекать полезную информацию между строк паспортов и инструкций, критически относясь к щедрым обещаниям. Если вы не ощущаете разницы между dB и dBm, номинальную мощность не отличаете от PMPO и желаете наконец узнать, что такое THD, также сможете найти интересное под катом.

Коэффициент усиления. Зачем нам логарифмы и что такое децибелы?

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Одним из основных параметров усилителя является коэффициент усиления — отношение выходного параметра усилителя к входному. В зависимости от функционального назначения усилителя различают коэффициенты усиления по напряжению, току или мощности:

Коэффициент усиления по напряжению Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Коэффициент усиления по току Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Коэффициент усиления по мощности Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Коэффициент усиления УНЧ может быть очень большим, ещё большими значениями выражаются усиление операционных усилителей и радиотрактов различной аппаратуры. Цифрами с большим количеством нулей не слишком удобно оперировать, ещё сложнее отображать на графике различного рода зависимости имеющие величины, отличающиеся между собой в тысячу и более раз. Удобный выход из положения — представление величин в логарифмическом масштабе. В акустике это вдвойне удобно, поскольку ухо имеет чувствительность близкую к логарифмической.

Поэтому коэффициент усиления часто выражают в логарифмических единицах — децибелах (русское обозначение: дБ; международное: dB)

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Изначально дБ использовался для оценки отношения мощностей, поэтому величина, выраженная в дБ, предполагает логарифм отношения двух мощностей, а коэффициент усиления по мощности вычисляется по формуле:

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Немного другим образом обстоит дело с «неэнергетическими» величинами. Для примера возьмём ток и выразим через него мощность, воспользовавшись законом Ома:

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

тогда величина выраженная в децибелах через ток будет равна следующему выражению:

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Аналогично и для напряжения. В результате получаем следующие формулы для вычисления коэффициентов усиления:

Коэффициент усиления по току в дБ: Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Коэффициент усиления по напряжению в дБ: Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Громкость звука. Чем отличаются dB от dBm?

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиленияВ акустике «уровень интенсивности» или просто громкость звука L тоже измеряют в децибелах, при этом данный параметр является не абсолютным, а относительным! Всё потому, что сравнение ведётся с минимальным порогом слышимости человеческим ухом звука гармонического колебания — амплитудой звукового давления 20 мкПа. Поскольку интенсивность звука пропорциональна квадрату звукового давления можно написать:

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

где Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиленияне ток, а интенсивность звукового давления звука с частотой 1 кГц, который приближенно соответствует порогу слышимости звука человеком.

Таким образом, когда говорят, что громкость звука равна 20 дБ, это означает, что интенсивность звуковой волны в 100 раз превышает порог слышимости звука человеком.

Кроме этого, в радиотехнике чрезвычайно распространена абсолютная величина измерения мощности dBm (русское дБм), которая измеряется относительно мощности в 1 мВт. Мощность определяется на номинальной нагрузке (для профессиональной техники — обычно 10 кОм для частот менее 10 МГц, для радиочастотной техники — 50 Ом или 75 Ом). Например, «выходная мощность усилительного каскада составляет 13 дБм» (то есть мощность, выделяющаяся на номинальной для этого усилительного каскада нагрузке, составляет примерно 20 мВт).

Разделяй и властвуй — раскладываем сигнал в спектр.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиленияПора переходить к более сложной теме — оценке искажений сигнала. Для начала придётся сделать небольшое вступление и поговорить о спектрах. Дело в том, что в звукотехнике и не только принято оперировать сигналами синусоидальной формы. Они часто встречаются в окружающем мире, поскольку огромное количество звуков создают колебания тех или иных предметов. Кроме того, строение слуховой системы человека отлично приспособлено для восприятия синусоидальных колебаний.

Любое синусоидальное колебание можно описать формулой:

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

где Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усилениядлина вектора, амплитуда колебаний, Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления— начальный угол (фаза ) вектора в нулевой момент времени, Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления— угловая скорость, которая равна:
Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Важно, что с помощью суммы синусоидальных сигналов с разной амплитудой, частотой и фазой, можно описать периодически повторяющиеся сигналы любой формы. Сигналы, частоты которых отличаются от основной в целое число раз, называются гармониками исходной частоты. Для сигнала с базовой частотой f, сигналы с частотами

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

будут являться чётными гармониками, а сигналы

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Давайте для наглядности изобразим график пилообразного сигнала.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Для точного представления его через гармоники потребуется бесконечное число членов. На практике для анализа сигналов используют ограниченное число гармоник с наибольшей амплитудой. Наглядно посмотреть процесс построения пилообразного сигнала из гармоник можно на рисунке ниже.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

А вот как формируется меандр, с точностью до пятидесятой гармоники…

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Подробнее о гармониках можно почитать в замечательной статье пользователя dlinyj, а нам пора переходить наконец к искажениям.

Наиболее простым методом оценки искажений сигналов является подача на вход усилителя одного или суммы нескольких гармонических сигналов и анализ наблюдающихся гармонических сигналов на выходе.

Если на выходе усилителя присутствуют сигналы тех же гармоник, что и на входе, искажения считаются линейными, потому-что они сводятся к изменению амплитуды и фазы входного сигнала.

Нелинейные искажения добавляют в сигнал новые гармоники, что приводит к искажению формы входных сигналов.

Линейные искажения и полоса пропускания.

Коэффициент усиления К идеального усилителя не зависит от частоты, но в реальной жизни это далеко не так. Зависимость амплитуды от частоты называют амплитудно- частотной характеристикой — АЧХ и часто изображают в виде графика, где по вертикали откладывают коэффициент усиления по напряжению, а по горизонтали частоту. Изобразим на графике АЧХ типичного усилителя.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Снимают АЧХ, последовательно подавая на вход усилителя сигналы разных частот определённого уровня и измеряя уровень сигнала на выходе.

Диапазон частот ΔF, в пределах которого мощность усилителя уменьшается не более, чем в два раза от максимального значения, называют полосой пропускания усилителя.

Однако, на графике обычно откладывают коэффициент усиления по напряжению, а не по мощности. Если обозначить максимальный коэффициент усиления по напряжению, как Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления, то в пределах полосы пропускания коэффициент не должен опускаться ниже чем:

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Значения частоты и уровня сигналов, с которыми работает УНЧ, могут изменяться очень существенно, поэтому АЧХ обычно строят в логарифмических координатах, иногда его называют при этом ЛАЧХ.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Коэффициент усиления усилителя выражают в децибелах, а по оси абсцисс откладывают частоты через декаду (интервал частот отличающихся между собой в десять раз). Не правда ли так график выглядит не только симпатичнее, но и информативнее?

Усилитель не только неравномерно усиливает сигналы разных частот, но ещё и сдвигает фазу сигнала на разные значения, в зависимости от его частоты. Эту зависимость отражает фазочастотная характеристика усилителя.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

При усилении колебаний только одной частоты, это вроде бы не страшно, но вот для более сложных сигналов приводит к существенным искажениям формы, хотя и не порождает новых гармоник. На картинке снизу показано как искажается двухчастотный сигнал.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Нелинейные искажения. КНИ, КГИ, THD.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Нелинейные искажения добавляют в сигнал ранее не существовавшие гармоники и, в результате, изменяют исходную форму сигнала. Пожалуй самым наглядным примером таких искажений может служить ограничение синусоидального сигнала по амплитуде, изображённое ниже.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

На левом графике показаны искажения, вызванные наличием дополнительной чётной гармоники сигнала — ограничение амплитуды одной из полуволн сигнала. Исходный синусоидальный сигнал имеет номер 1, колебание второй гармоники 2, а полученный искажённый сигнал 3. На правом рисунке показан результат действия третьей гармоники — сигнал «обрезан» c двух сторон.

Во времена СССР нелинейные искажения усилителя было принято выражать с помощью коэффициента гармонических искажений КГИ. Определялся он следующим образом — на вход усилителя подавался сигнал определённой частоты, обычно 1000 Гц. Затем производилось вычисление уровня всех гармоник сигнала на выходе. За КГИ брали отношение среднеквадратичного напряжения суммы высших гармоник сигнала, кроме первой, к напряжению первой гармоники — той самой, частота которой равна частоте входного синусоидального сигнала.

Аналогичный зарубежный параметр именуется как Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления— total harmonic distortion for fundamental frequency.

Коэффициент гармонических искажений (КГИ или Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления) Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Такая методика будет работать только в том случае, если входной сигнал будет идеальным и содержать только основную гармонику. Это условие удаётся выполнить не всегда, поэтому в современной международной практике гораздо большее распространение получил другой параметр оценки степени нелинейных искажений — КНИ.

Зарубежный аналог Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления— total harmonic distortion for root mean square.

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ или Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления) Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

КНИ — величина равная отношению среднеквадратичной суммы спектральных компонент выходного сигнала, отсутствующих в спектре входного сигнала, к среднеквадратичной сумме всех спектральных компонент входного сигнала.

Как КНИ, так и КГИ относительные величины, которые измеряются в процентах.

Величины этих параметров связаны соотношением:

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Для сигналов простой формы величина искажений может быть вычислена аналитически. Ниже приведены значения КНИ для наиболее распространённых в аудиотехнике сигналов (значение КГИ указано в скобках).

0 % (0%) — форма сигнала представляет собой идеальную синусоиду.
3 % (3 %) — форма сигнала отлична от синусоидальной, но искажения незаметны на глаз.
5 % (5 %) — отклонение формы сигнала от синусоидальной заметной на глаз по осциллограмме.
10 % (10 %) — стандартный уровень искажений, при котором считают реальную мощность (RMS) УМЗЧ, заметен на слух.
12 % (12 %) — идеально симметричный треугольный сигнал.
21 % (22 %) — «типичный» сигнал трапецеидальной или ступенчатой формы.[3]
43 % (48 %) — идеально симметричный прямоугольный сигнал (меандр).
63 % (80 %) — идеальный пилообразный сигнал.

Ещё лет двадцать назад для измерения гармонических искажений низкочастотного тракта использовались сложные дорогостоящие приборы. Один из них СК6-13 изображён на рисунке ниже.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Сегодня с этой задачей гораздо лучше справляется внешняя компьютерная аудиокарта с комплектом специализированного ПО, общей стоимостью не превышающие 500USD.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Амплитудная характеристика. Совсем коротко о шумах и помехах.

Зависимость выходного напряжения усилителя от его входного, при фиксированной частоте сигнала (обычно 1000Гц), называется амплитудной характеристикой.

Амплитудная характеристика идеального усилителя представляет из себя прямую, проходящую через начало координат, поскольку коэффициент его усиления является постоянной величиной при любых входных напряжениях.

На амплитудной характеристике реального усилителя имеется, как минимум, три разных участка. В нижней части она не доходит до нуля, так как усилитель имеет собственные шумы, которые становятся на малых уровнях громкости соизмеримы с амплитудой полезного сигнала.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

В средней части (АВ) амплитудная характеристика близка к линейной. Это рабочий участок, в его пределах искажения формы сигнала будет минимальным.

В верхней части графика амплитудная характеристика также имеет изгиб, который обусловлен ограничением по выходной мощности усилителя.

Если амплитуда входного сигнала такова, что работа усилителя идет на изогнутых участках, то в выходном сигнале появляются нелинейные искажения. Чем больше нелинейность, тем сильнее искажается синусоидальное напряжение сигнала, т.е. на выходе усилителя появляются новые колебания (высшие гармоники).

Шумы в усилителях бывают разных видов и вызываются разными причинами.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Белый шум

Белый шум — это сигнал с равномерной спектральной плотностью на всех частотах. В пределах рабочего диапазона частот усилителей низкой частоты примером такого шума можно считать тепловой, вызванный хаотичным движением электронов. Спектр этого шума равномерен в очень широком диапазоне частот.

Розовый шум

Розовый шум известен также как мерцательный (фликкер-шум). Спектральная плотность мощности розового шума пропорциональна отношению 1/f (плотность обратно пропорциональна частоте), то есть он является равномерно убывающим в логарифмической шкале частот. Розовый шум генерируется как пассивными так и активными электронными компонентами, о природе его происхождения до сих пор спорят учёные.

Фон от внешних источников

Одна из основных причин шума — фон наводимый от посторонних источников, например от сети переменного тока 50 Гц. Он имеет основную гармонику в 50 Гц и кратные ей.

Самовозбуждение

Стандарты выходной мощности УНЧ и акустики

Номинальная мощность

Западный аналог RMS (Root Mean Squared – среднеквадратичное значение ) В СССР определялась ГОСТом 23262-88 как усредненное значение подводимой электрической мощности синусоидального сигнала с частотой 1000 Гц, которое вызывает нелинейные искажения сигнала, не превышающие заданное значение КНИ (THD). Указывается как у АС, так и у усилителей. Обычно указанная мощность подгонялась под требования ГОСТ к классу сложности исполнения, при наилучшем сочетании измеряемых характеристик. Для разных классов устройств КНИ может варьироваться очень существенно, от 1 до 10 процентов. Может оказаться так, что система заявлена в 20 Ватт на канал, но измерения проведены при 10% КНИ. В итоге слушать акустику на данной мощности невозможно. Акустические системы способны воспроизводить сигнал на RMS-мощности длительное время.

Паспортная шумовая мощность

Иногда ещё называют синусоидальной. Ближайший западный аналог DIN — электрическая мощность, ограниченная исключительно тепловыми и механическими повреждениями (например: сползание витков звуковой катушки от перегрева, выгорание проводников в местах перегиба или спайки, обрыв гибких проводов и т.п.) при подведении розового шума через корректирующую цепь в течение 100 часов. Обычно DIN в 2-3 раза выше RMS.

Максимальная кратковременная мощность

Западный аналог PMPO (Peak Music Power Output – пиковая выходная музыкальная мощность). — электрическая мощность, которую громкоговорители АС выдерживают без повреждений (проверяется по отсутствию дребезжания) в течение короткого промежутка времени. В качестве испытательного сигнала используется розовый шум. Сигнал подается на АС в течение 2 сек. Испытания проводятся 60 раз с интервалом в 1 минуту. Данный вид мощности дает возможность судить о кратковременных перегрузках, которые может выдержать громкоговоритель АС в ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации. Обычно в 10-20 раз выше DIN. Какая польза от того, узнает ли человек о том, что его система возможно перенесет коротенький, меньше секунды, синус низкой частоты с большой мощностью? Тем не менее, производители очень любят приводить именно этот параметр на упаковках и наклейках своей продукции… Огромные цифры данного параметра зачастую основаны исключительно на бурной фантазии маркетингового отдела производителей, и тут китайцы несомненно впереди планеты всей.

Максимальная долговременная мощность

Практика — лучший критерий истины. Разборки с аудиоцентром

Попробуем применить наши знания на практике. Заглянем в один очень известный интернет магазин и поищем там изделие ещё более известной фирмы из Страны Восходящего Солнца.

Ага — вот музыкальный центр футуристического дизайна продаётся всего за 10 000 руб. по очередной акции:

Из описания узнаём, что аппарат оснащён не только мощными колонками, но и сабвуфером.

“Он обеспечивает превосходную чистоту звучания при выборе любого уровня громкости. Кроме того, такая конфигурация помогает сделать звук насыщенным и объёмным.”

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиленияЗахватывающе, пожалуй стоит посмотреть на параметры. “ Центр содержит две фронтальные колонки, каждая мощностью по 235 Ватт, и активный сабвуфер с мощностью 230 Ватт.” При этом размеры первых всего 31*23*21 см.

Да это же Соловей разбойник какой то, причём и по силе голоса и по размерам. В далёком 96 году на этом я бы свои исследования и остановил, а в дальнейшем, глядя на свои S90 и слушая самодельный Агеевский усилитель, бурно бы обсуждал с друзьями, насколько отстала от японской наша советская промышленность — лет на 50 или всё таки навсегда. Но сегодня с доступностью японской техники дело обстоит гораздо лучше и рухнули многие мифы с ней связанные, поэтому перед покупкой постараемся найти более объективные данные о качестве звука. На сайте про это ни слова. Кто бы сомневался! Зато есть инструкция по эксплуатации в формате pdf.

Cкачиваем и продолжаем поиски. Среди чрезвычайно ценной информации о том, что “лицензия на технологию звуковой кодировки была получена от Thompson” и каким концом вставлять батарейки с трудом, но удаётся таки найти нечто напоминающее технические параметры. Весьма скудная информация запрятана в недрах документа, ближе к концу.

Привожу её дословно, в виде скриншота, поскольку, начиная с этого момента, у меня стали возникать серьёзные вопросы, как к приведённым цифрам не смотря на то, что они подтверждены сертификатом соответствия, так и к их интерпретации.

Дело в том, что чуть ниже было написано, что потребляемая от сети переменного тока мощность первой системы составляет 90 ватт, а второй вообще 75. Хм.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиленияИзобретён вечный двигатель третьего рода? А может в корпусе музыкального центра прячутся аккумуляторы? Да не похоже — заявленный вес аппарата без акустики всего три кило. Тогда, как же потребляя 90 ватт от сети, можно получить на выходе 700 загадочных ватт (для справок) или хотя бы жалких, но вполне осязаемых 120 номинальных. Ведь при этом усилитель должен обладать КПД порядка 150 процентов, даже с отключенным сабвуфером! Но на практике этот параметр редко превышает планку в 75.

Попробуем применить полученную из статьи информацию на практике

Заявленная мощность для справки 235+235+230=700 — это явно PMPO. С номинальной ясности много меньше. Судя по определению это номинальная мощность, но не может она быть 60+60 только для двух основных каналов, без учёта сабвуфера, при номинальной мощности потребления в 90 ватт. Это всё больше напоминает уже не маркетинговую уловку, а откровенную ложь. Судя по габаритам и негласному правилу, соотношения RMS и PMPO, реальная номинальная мощность этого центра должна составлять 12-15 ватт на канал, а общая не превышать 45. Возникает закономерный вопрос — как можно доверять паспортным данным тайваньских и китайских производителей, когда даже известная японская фирма такое себе позволяет?

Покупать такой аппарат или нет — решение зависит от вас. Если для того, чтобы ставить по утрам на уши соседей по даче — да. В противном случае, без предварительного прослушивания нескольких музыкальных композиций в разных жанрах, я бы не рекомендовал.

Чайник дёгтя в банке мёда.

Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть фото Для чего нужен коэффициент усиления. Смотреть картинку Для чего нужен коэффициент усиления. Картинка про Для чего нужен коэффициент усиления. Фото Для чего нужен коэффициент усиления

Казалось бы, мы имеем почти исчерпывающий список параметров, необходимых для оценки мощности и качества звука. Но, при более пристальном внимании, это оказывается далеко не так, по целому ряду причин:

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *