Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Т-118. Коэффициент нелинейных искажений показывает, какой процент общей мощности приходится на долю посторонних составляющих. Чтобы оценить, насколько же сильно искажается сигнал, можно просуммировать всю появившуюся «грязь», просуммировать мощность всех новых, никому не нужных составляющих, и посмотреть, каков удельный вес этой мощности в выходном сигнале. Именно об этом и говорит коэффициент нелинейных искажений — К_ни. Чтобы определить его, на вход устройства (в данном случае речь идет о громкоговорителе, но, как мы скоро увидим, нелинейные искажения могут возникать и в других элементах электронной аппаратуры) подают чистую синусоиду, а на выходе раздельно измеряют мощность этой синусоиды и мощность гармоник, которые появились в результате нелинейных искажений. Определенное соотношение этих мощностей (Р-73;7), выраженное в процентах, и есть коэффициент нелинейных искажений К_ни. Чаще К_ни выражают не через мощности, а через звуковое давление, от которого, как известно, и зависит мощность звука.

Без лишних рассуждений можно сказать, что, чем меньше К_ни, тем лучше, тем чище звук. Наше ухо замечает нелинейные искажения уже в 3–5 процентов, а искажения в 8-10 процентов сильно ухудшают качество звучания музыки. При воспроизведении речи К_ни может быть несколько больше. К сожалению, если сигнал проходит последовательно несколько устройств (микрофон, линия, громкоговоритель), то нелинейные искажения суммируются. Это, правда, не простая арифметическая сумма, суммирование производится более сложным образом, но во всех случаях чем больше «слагаемые», чем больше искажения на отдельных участках, тем больше и суммарные искажения. Вот почему нелинейные искажения стараются свести к минимуму в любом участке тракта, по которому путешествует сигнал, и часто ведут борьбу не только за каждый процент коэффициента нелинейных искажений, но даже за каждую десятую долю процента.

Нелинейные искажения ограничивают и максимальную громкость звучания громкоговорителя. Он, может быть, мог бы создавать и более мощный звук, но при этом нелинейные искажения были бы недопустимо большими. Мощность была бы получена слишком дорогой ценой. Вот почему, указывая мощность громкоговорителя, часто делают оговорку: «При нелинейных искажениях не более стольких-то процентов». К сожалению, линейные участки характеристики «звук — давление» тоже не идеальны, они тоже имеют некоторую кривизну. И поэтому нелинейные искажения, правда небольшие, возникают во всех режимах работы громкоговорителя. Но, конечно, очень сильные искажения появляются при перегрузке громкоговорителя, когда к нему подводится чрезмерно мощный электрический сигнал.

Т-119. Частотные искажения: в спектре сигнала меняются соотношения между отдельными составляющими. Другой вид искажений формы сигнала, с которым мы встречаемся в громкоговорителе, а затем еще не раз встретимся в других устройствах, — это частотные искажения. Здесь никакие новые составляющие в спектре не появляются, а меняются соотношения между «старыми» составляющими сигнала (Р-74).

Р-74

Наш слух очень сильно ощущает частотные искажения. Из-за них меняется тембр звука, неузнаваемыми становятся голоса певцов, из оркестра исчезают целые музыкальные инструменты. Если ослабляются составляющие низших частот, то едва слышен барабан, куда-то далеко уходит контрабас, звук становится сухим, резким. А если ослабляются составляющие высших частот, то слабо звучат флейты, скрипки, звук становится глухим, бубнящим, пропадает его чистота и прозрачность.

Откуда появляются частотные искажения? Кто виноват в нарушении пропорций между составляющими спектра? Конечно же, эти искажения могут появиться в некоторых цепях переменного тока, по которым путешествует электрический сигнал. Вспомните, что реактивные элементы — катушка и конденсатор — имеют различное сопротивление на разных частотах (Т-76, Т-78), а значит, эти элементы по самой своей природе будут создавать частотные искажения. И только некоторые особые меры помогают уменьшить эти вредные действия реактивных элементов или даже полностью их компенсировать.