Показано с 1 по 2 из 2

Тема: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

  1. #1
    Лишен права ответа (до 04.12.2020)
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    842

    По умолчанию Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Почти на всех форумах, посвященных качественным системам звукового воспроизведения, постоянно, возникают споры, как нужно измерять качество работы аппаратуры. Достаточно лишь слуховой экспертизы или лучше использовать аппаратно - программные методы измерения искажений для того чтобы определить какая аппаратура работает точней или достоверней чем другая.

    Во - первых, на слух человек не всегда может отфильтровать “особый, индивидуальный” звук, например УНЧ высокого качества. Человек всегда слышит конечный звук с участием как АС, так и помещения прослушивания, как самого сильно искажающего звена в виде фильтра со своими конкретными АЧХ, ФЧХ, ВЧХ и многократными повторами сигнала из-за эффекта реверберации. Изменяя положение головы, в жилом помещении прослушивании, меняются все эти параметры, и реальный акустический сигнал изменяется очень сильно.
    Например, изменения тонального баланса или, как часто для простоты говорят, АЧХ, могут составлять примерно до +-15-25 дБ в неудачных точках прослушивания.

    Вместе с тем и сами УНЧ, сделанные на различной элементной базе и по различным схемам могут вносить определенные искажения, которые регистрируются и заметны на слух, например, в безэховой камере в одной и той же точке расположения головы относительно АС, но не так явно определяются по традиционным аппаратным методикам измерений искажений.
    Для объективной регистрации искажений собственно самих УНЧ можно просто изменить традиционные методики измерения их качества. По обычным методикам, с использованием стационарных сигналов, выявить все виды искажений, которые дают специфическую "окраску звуку" не всегда получается.

    Часто голоса экспертов разделяются почти пополам, какой УНЧ работает точней и искажает сигнал меньше. При этом УНЧ с одинаковыми параметрами могут звучать по-разному даже в безэховой камере. И если эти скрытые виды искажений, сравниваемых УНЧ заметны на слух, то их можно попытаться зарегистрировать, и в явном виде выделить в виде одного интегрального показателя качества. Такой показатель можно определить с помощью современных приборов и компьютерных, общедоступных программ, если несколько изменить традиционные методики измерения искажающих свойств УНЧ (или иных любых других устройств - четырехполюсников).
    Наиболее прогрессивной методикой анализа искажающих свойств УНЧ на сегодняшний день можно считать сравнительный анализ искажающих свойств УНЧ по звукоподобным - импульсным сигналам с широким, изменяющимся во времени спектром. В качестве таких сигналов, которые очень удобно будет сравнивать можно предложить, например, пачки импульсных сигналов с широким спектром. Например, пачки пилообразных сигналов, спектр которых простирается относительно основной гармоники до граничной частоты звукового диапазона (до 20 000 Гц). Для дополнительного усложнения формы сигнала, амплитуду таких пачкообразных сигналов можно менять по уровню во всем звуковом диапазоне частот звуковых сигналов, например, в диапазоне работы УНЧ (порядка 100-110 дБ с шагом в 5 - 10 дБ).

    Таким образом, имея на входе и выходе анализируемого УНЧ набор таких сигналов, можно будет их с высокой точностью зарегистрировать, например, на современном, профессиональном звуковом редакторе в виде соответствующих реализаций (допустим, входной сигнал - правый канал, выходной сигнал УНЧ - левый канал записи на звуковом редакторе).
    Имея эти реализации, можно будет потом выбрать одинаковые по времени отрезки входного и выходного сигнала, пронормировать эти реализации по энергии (грубо говоря, выставить одинаковый их уровень).

    Затем эти реализации нужно, в общем случае, за синхронизировать во времени (сдвинуть на звуковом редакторе одну реализацию относительно другой, чтобы они точно совпадали, если в канале есть задержка сигнала на выходе по отношению к сигналу на входе).
    Для измерения искажений УНЧ этого можно не делать. Эта операция может потребоваться для анализа искажений АС (и помещения прослушивания, если измерения делаются не в безэховой камере) в конкретной точке прослушивания.
    Имея записи на звуковом редакторе реализаций опорного и искаженного сигнала, можно найти среднеквадратическое отклонение (СКО) этих сигналов друг от друга.

    СКО ищется очень просто.

    1. Делают отсчеты амплитуды с удвоенной высшей частотой Fв.
    2. Находят собственно отклонения отсчетов друг от друга для каждого момента времени. Вычитают из отсчета одной реализации отсчет другой реализации или наоборот.
    3. Полученную разность возводят в квадрат и извлекают квадратный корень, чтобы избавиться от знака.
    4. Полученные, таким образом, КО для всех точек отсчетов суммируют.
    5. Полученную сумму делят (усредняют) на число сделанных отсчетов и получают конечное значение СКО в виде конкретного числа.

    Чем больше будет СКО, тем выше искажающие свойства, например, УНЧ. И наоборот - чем меньше СКО, тем более достоверно или точней УНЧ воспроизводит такие сложные, звукоподобные сигналы.

    Такой способ анализа искажающих свойств УНЧ (или любого другого четырехполюсника) самый точный и научно обоснованный на сегодняшнее время.

    Он позволяет зарегистрировать все виды возможных искажений УНЧ - искажения АЧХ, ФЧХ, нелинейные искажения, интермодуляционные искажения и даже инерционно нелинейные искажения (ИНИ).

    Кроме того, этот способ позволяет отразить в параметре интегрального качества работы УНЧ и другие важные параметры – уровень помех, наводок и шума УНЧ или иного узла.

    Результат получается в виде одного числа, которые легко сравнивать с другим числом – результатом анализа, например другого УНЧ. Это намного проще и наглядней, чем анализировать и сопоставлять большую группу отдельных параметров, как это имеет место сейчас.
    Понятно, что измерения по всем УНЧ должны проводиться по сигналам одного и того же типа, на сопротивлении нагрузки одного и того же типа (кстати, тип нагрузки - чисто активная или комплексная нагрузка, например, реальная АС) и её величина могут также меняться. Это целесообразно сделать, чтобы снять вопросы о качестве работы УНЧ, на различных АС, содержащих различные пассивные фильтры. Измерения СКО можно проводить и на проводах одинакового типа (это позволит ответить на вопросы влияния сечения, длины и конструкции проводов в конечный уровень искажений УНЧ). И как уже указывалось выше, длинна по времени реализаций, на которых вычисляется СКО, также должна быть одинаковой, так как при увеличении времени реализаций будет расти и СКО.

    Понятно, что по изложенной методике можно написать программу для домашнего ПК. Если кто-то напишет программу для измерений искажений по этой методике, то радиоинженерам и радиолюбителям всего мира будет на много проще при разработке и отладки новых конструкций УНЧ и другой аппаратуры.

    В этой программе желательно запрограммировать указанные выше тест - сигналы в качестве уже встроенной подпрограммы, чтобы измерения параметров всей аппаратуры в мире были унифицированными. И искажения, например, различных УНЧ можно было ранжировать по классу качества или точности воспроизведения звуковых сигналов, а также по цене.
    Споры сразу прекратятся, чей УНЧ лучший в РФ или в мире и как его цена соотносится с ценой аналогов.

    Подобные измерения можно провести, в принципе, и по любым реальным музыкальным композициям – тест - сигналам при соблюдении вышеперечисленных условий. Но для удобства синхронизации во времени реализаций лучше на них наложить короткий, импульсный, стар - стопный сигнал (для анализа искажений УНЧ этого можно не делать).

    Спортивного интереса ради можно потом провести и слепой тест и посмотреть есть ли корреляция между современными научно - обоснованными методами анализа качества работы УНЧ и методами анализа без приборов и математики - на слух – по старинке, как и 100 лет тому назад.

    Есть и другой - упрощенный способ регистрации искажений УНЧ по сигналам упрощенного типа - периодическим сигналам, например, типа 'пила' (или “пила” + несколько синусоид на НЧ частотах, например на 20, 40, 60, 150, 300 Гц) и с использованием простейшей аналоговой схемы для анализа качества работы УНЧ или измерения его интегральных искажений.

    Схема этого устройств очень простая.

    На (+) вход ОУ высокой верности подают через регулятор уровня сигнал с выхода УНЧ. А на (-) вход подают входной, опорный тест-сигнал. ОУ включен по схеме вычитающего устройства. При этом, желательно, иметь искажения ОУ не больше 0,0001- 0,0002%. И СКО ОУ должно быть, как минимум, на порядок меньше СКО ОУ хорошего УНЧ.
    Итерационно подбирая уровни сигналов, находят на таком вычитающем устройстве минимальный уровень разностного сигнала. Например, в нескольких режимах (разная мощность УНЧ и разные провода, и разные нагрузки в виде реальных АС).
    Измерения другого УНЧ проводят на тех же уровнях сигналов и с теми же тест - сигналами.

    Затем полученный, таким образом, переменный сигнал (ошибки работы УНЧ) усиливают двумя, тремя также прецизионными ОУ и усиленное напряжение детектируют.

    В качестве детектора можно использовать микросхему К157ДА1.

    Сигнал с выхода этой микросхемы подают на интегратор с постоянной времени, например 0,1-2 секунды. Этот сигнал постоянного напряжения как раз и будет отображать интегральную ошибку любого усилителя или иного четырехполюсника или даже всей системы. Его можно зарегистрировать обычным мультиметром в вид значения напряжения.

    Проведя аналогичные процедуры измерений с другими УНЧ, и измерив их ошибки работы, можно предельно точно сделать вывод, какой из УНЧ работает точней.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	схема измерени&#11.jpg 
Просмотров:	5 
Размер:	97.6 Кб 
ID:	3478
    Последний раз редактировалось Владимир R-V-A; 31.10.2020 в 21:02.

  2. #2
    Лишен права ответа (до 04.12.2020)
    Регистрация
    06.03.2019
    Сообщений
    842

    По умолчанию Re: Новые методики измерения качества отдельных узлов (УНЧ) и всей системы звуковоспроизведения.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	Схема изм. интег&#.jpg 
Просмотров:	10 
Размер:	26.1 Кб 
ID:	3479

Ваши права

  • Вы не можете создавать новые темы
  • Вы не можете отвечать в темах
  • Вы не можете прикреплять вложения
  • Вы не можете редактировать свои сообщения
  •