ÏÎÊÀÇÀÒÅËÈ ÊÀ×ÅÑÒÂÀ
Óñèëèòåëè âûñîêîêà÷åñòâåííîãî çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü îïðåäåëåííûì îáúåêòèâíûì è ñóáúåêòèâíûì òðåáîâàíèÿì.
Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü íå ñóùåñòâóåò ïîëíîé îáúåêòèâíîé êîëè÷åñòâåííîé ñèñòåìû îöåíîê êà÷åñòâà çâó÷àíèÿ, îäíîçíà÷íî ñîâïàäàþùèõ ñ ñóáúåêòèâíûì âïå÷àòëåíèåì. Òàêèå õàðàêòåðèñòèêè êà÷åñòâà çâó÷àíèÿ, êàê ïðîçðà÷íîñòü, ÷èñòîòà çâóêà, ýôôåêò ïðèñóòñòâèÿ, ìÿãêîñòü è åñòåñòâåííîñòü çâóêà, äî ñèõ ïîð íå èìåþò îáúåêòèâíûõ îöåíîê. Îäíàêî ñóùåñòâóþùèå ìåòîäû îáúåêòèâíîé îöåíêè òåõíè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ïîçâîëÿþò âî ìíîãîì êîëè÷åñòâåííî èçìåðèòü è ïðåäñêàçàòü äîñòèæèìîå êà÷åñòâî çâó÷àíèÿ ïðè ñóáúåêòèâíîì âîñïðèÿòèè. Äîñòàòî÷íî ïîëíûå ñâåäåíèÿ î òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèêàõ óñèëèòåëÿ ïîçâîëÿþò áåç ýëåêòðè÷åñêèõ èñïûòàíèé âûÿñíèòü ñòåïåíü ïðèìåíèìîñòè óñèëèòåëÿ äëÿ êîíêðåòíîãî ïîòðåáèòåëÿ, áûñòðî è ïðàâèëüíî âûáðàòü è ñïðîåêòèðîâàòü âåñü çâóêîâîñïðîèçâîäÿùèé êîìïëåêñ ñ ó÷åòîì îïðåäåëåííûõ óñëîâèé ýêñïëóàòàöèè, à òàêæå îöåíèòü ïðåäïîëàãàåìîå êà÷åñòâî çâó÷àíèÿ.
Ê îñíîâíûì òåõíè÷åñêèì ïîêàçàòåëÿì ÓÂÇ îòíîñÿòñÿ âõîäíûå è âûõîäíûå íîêàçàòåëè, êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ, ïîòðåáëÿåìàÿ ìîùíîñòü è ÊÏÄ, ëèíåéíûå è íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, óðîâåíü ñîáñòâåííûõ ïîìåõ è øóìîâ, àìïëèòóäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà, äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí, ñòàáèëüíîñòü ïîêàçàòåëåé è äð. Ìû ðàññìîòðèì òå èç íèõ, êîòîðûå íåïîñðåäñòâåííî îòðàæàþòñÿ íà ñóáúåêòèâíîì âîñïðèÿòèè êà÷åñòâà çâó÷àíèÿ, à èìåííî óðîâíè ëèíåéíûõ è íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé, ñîáñòâåííûõ ïîìåõ è øóìîâ è äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí óñèëèòåëÿ.
Äëÿ êîëè÷åñòâåííîé îöåíêè ýòèõ ïîêàçàòåëåé âàæíûì ÿâëÿåòñÿ âûáîð ôîð-ìû èñïûòàòåëüíûõ ñèãíàëîâ.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ íàïðÿæåíèå íà âõîäå óñèëèòåëÿ èçìåíÿåòñÿ ïî ïåðèîäè÷åñêîìó çàêîíó. Ôîðìà êðèâîé ñèãíàëà ïðè ýòîì ìîæåò áûòü âåñüìà ðàçíîîáðàçíîé; îíà ïîëíîñòüþ çàâèñèò îò õàðàêòåðà ñèãíàëîâ óñèëèâàåìîãî íàïðÿæåíèÿ.
Ïåðèîäè÷åñêîå êîëåáàíèå ìîæåò áûòü ïðåäñòàâëåíî â âèäå ðÿäà Ôóðüå:
Ñîãëàñíî ýòîìó âûðàæåíèþ ñïåêòð âõîäíîãî ñèãíàëà ïðåäñòàâëÿåòñÿ â âèäå áåñêîíå÷íîãî ðÿäà ãàðìîíèê ñ êðàòíûìè ÷àñòîòàìè îò w=2ïf äî îî.
Ðåàëüíî æå ïðè çâóêîóñèëåíèè èìåþò äåëî ñ êîíå÷íûì äèàïàçîíîì ÷àñòîò, ÷òî îçíà÷àåò, ÷òî çà ïðåäåëàìè íåêîòîðîé ïîëîñû, îãðàíè÷åííîé âåðõíåé ÷àñòîòîé fâ, àìïëèòóäû ãàðìîíèê ðàâíû íóëþ, ò. å. Uk — 0 ïðè kw>2ïfB.
 îáùåì ñëó÷àå ôîðìà íàïðÿæåíèÿ çâóêîâîãî ñèãíàëà íå ÿâëÿåòñÿ ïåðèîäè÷åñêîé ôóíêöèåé âðåìåíè è åå ìîæíî ïðåäñòàâèòü ñ ïîìîùüþ èíòåãðàëà Ôóðüå, ÿâëÿþùåãîñÿ ðàñïðîñòðàíåíèåì ðÿäà Ôóðüå íà áåñêîíå÷íî áîëüøîé ïåðèîä ïîâòîðåíèÿ ôóíêöèè. Äëÿ çâóêîâûõ ñèãíàëîâ èíòåðâàë ìåæäó ÷àñòîòàìè ãàðìîíèê ñòðåìèòñÿ ê íóëþ, è ïðåðûâèñòûé ñïåêòð ñèãíàëà ïðåâðàùàåòñÿ â ñïëîøíîé. À ýòî çíà÷èò, ÷òî íàïðÿæåíèå çâóêîâîãî ñèãíàëà èìååò íåïðåðûâíûé ñïåêòð.
Íà ïðàêòèêå ïðè àíàëèçå è èñïûòàíèÿõ óñèëèòåëåé çâóêîâîé ÷àñòîòû (34) â óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå ÷àñòî èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå âõîäíîãî ñèãíàëà íàïðÿæåíèå ñèíóñîèäàëüíîé ôîðìû, ÷òî ÿâëÿåòñÿ âåñüìà óñëîâíîé è ãðóáîé ìîäåëüþ ðåàëüíûõ ñèãíàëîâ, îïðàâäàííîé òîëüêî ñ òî÷êè çðåíèÿ ìåòîäè÷åñêîé ïðîñòîòû. Òàêàÿ èäåàëèçàöèÿ äàåò ïðàêòè÷åñêè óäîâëåòâîðèòåëüíûå ðåçóëüòàòû äëÿ ãðóáîé îöåíêè êà÷åñòâà óñèëèòåëåé 34.
Âèäû èñêàæåíèé, âíîñèìûõ óñèëèòåëåì Ç×. Îñíîâíûì êà÷åñòâåííûì ïîêàçàòåëåì óñèëèòåëÿ Ç× ÿâëÿåòñÿ ñòåïåíü íåèñêàæåííîãî âîñïðîèçâåäåíèÿ ñèãíàëîâ íà âûõîäå, ïîäâåäåííûõ êî âõîäó. Ïîä èñêàæåíèåì ïîíèìàåòñÿ âñÿêîå èçìåíåíèå ôîðìû ñèãíàëà íà âûõîäå uâûõ ïî ñðàâíåíèþ ñ ôîðìîé ñèãíàëà íà âõîäå uâõ.  èäåàëüíîì ñëó÷àå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå äîëæíî áûòü òî÷íî òàêîé æå ôóíêöèåé âðåìåíè, êàê è âõîäíîå, ò. å.
uâûõ(t) = Kâõ(t).
ãäå Ê — ïîñòîÿííûé êîýôôèöèåíò, íå çàâèñÿùèé îò uâõ è t.
Îáû÷íî ïðè ïðîõîæäåíèè ñèãíàëà ÷åðåç óñèëèòåëü âñåãäà âîçìîæåí ñäâíâ ñèãíàëà âî âðåìåíè Ì, ÷òî íå ÿâëÿåòñÿ èñêàæåíèåì ñèãíàëà. Òîãäà óñëîâèå íåèñêàæåííîé ðàáîòû óñèëèòåëÿ èìååò âèä:
uâûõ(t) = Êuâõ(t — Ät).
Äëÿ åãî âûïîëíåíèÿ íåîáõîäèìî, ÷òîáû â óñèëèòåëå îòñóòñòâîâàëè ëèíåéíûå è íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ.
Ëèíåéíûå èñêàæåíèÿ îáóñëîâëåíû âëèÿíèåì ðåàêòèâíûõ ýëåìåíòîâ óñèëèòåëÿ — êîíäåíñàòîðîâ è êàòóøåê, ñîïðîòèâëåíèå êîòîðûõ çàâèñèò îò ÷àñòîòû.
Ýòè èñêàæåíèÿ èìåþòñÿ è â ëèíåéíîì óñèëèòåëå, íàïðèìåð, ïðè óñèëåíèè î÷åíü ñëàáûõ ñèãíàëîâ, êîãäà íåëèíåéíîñòü àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ óñèëèòåëÿ ìîæíî íå ó÷èòûâàòü.
Ê ëèíåéíüèì èñêàæåíèÿì îòíîñÿòñÿ: ÷àñòîòíûå, ôàçîâûå è ïåðåõîäíûå èñêàæåíèÿ. ×àñòîòíûå èñêàæåíèÿ â óñèëèòåëÿõ ÿâëÿþòñÿ ñëåäñòâèåì íåîäèíàêîâîñòè êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ íà ðàçëè÷íûõ ÷àñòîòàõ â ïðåäåëàõ çàäàííîé ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ. Èç-çà íèõ íàðóøàþòñÿ ðåàëüíûå ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó àìïëèòóäàìè êîìïîíåíò ñëîæíîãî êîëåáàíèÿ, à ýòî çíà÷èò, ÷òî ìåíÿåòñÿ ýíåðãåòè÷åñêèé ñïåêòð ñèãíàëà, èñêàæàåòñÿ ôîðìà çâóêîâîãî ñèãíàëà, ÷òî ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó èçìåíåíèþ òåìáðà çâóêà. Ïðè áîëüøèõ ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèÿõ çâó÷àíèå ðàçëè÷íûõ ìóçûêàëüíûõ èíñòðóìåíòîâ òåðÿåò ïðîçðà÷íîñòü, ðå÷ü äåëàåòñÿ íåðàçáîð÷èâîé. Åñëè êîýôôèöèåíò óñèëåíèÿ íà âåðõíèõ ÷àñòîòàõ çâóêîâîãî äèàïàçîíà áîëüøå ÷åì íà íèæíèõ, òî ïåðåäà÷à ñòàíîâèòñÿ íåíàòóðàëüíîé: çâóê òåðÿåò ñâîþ ñî÷íîñòü, òåìáð ïîëó÷àåòñÿ çâåíÿùèì, ìåòàëëè÷åñêèì. Ïðè ñèëüíîì ïîäúåìå íèæíèõ ÷àñòîò òåìáð ïåðåäà÷è ñòàíîâèòñÿ ãëóõèì, âñå íèçêèå íîòû îêàçûâàþòñÿ íåíàòóðàëüíî ïîä÷åðêíóòûìè. Äëÿ íåèñêàæåííîãî âîñïðîèçâåäåíèÿ êîëåáàíèé çâóêîâîé ÷àñòîòû íåîáõîäèìî ðàâíîìåðíî óñèëèâàòü âñå ÷àñòîòû â ïðåäåëàõ íåêîòîðîé ïîëîñû.
×àñòîòíûå èñêàæåíèÿ, âíîñèìûå óñèëèòåëåì, îöåíèâàþò ïî àìïëèòóäíî-÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêå (À×Õ). Êîëè÷åñòâåííî îíè îïðåäåëÿþòñÿ íîðìèðîâàííûì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ Ì (åãî ÷àñòî íàçûâàþò êîýôôèöèåíòîì ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé), ðàâíûì îòíîøåíèþ êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ íà äàííîé ÷àñòîòå K ê êîýôôèöèåíòó óñèëåíèÿ íà ñðåäíèõ ÷àñòîòàõ Êî:
Ì = Ê/Ê6.
 ëîãàðèôìè÷åñêèõ åäèíèöàõ îí ðàâåí G[äÁ]=201gM.
Îáëàñòü À×Õ, â êîòîðîé G ïðàêòè÷åñêè íå çàâèñèò îò ÷àñòîòû (íà ðèñ. 4 îò 200 Ãö äî 10 êÃö), íàçûâàþò îáëàñòüþ ñðåäíèõ ÷àñòîò. Íèæíåé fa è âåðõíåé fB ãðàíè÷íûìè ÷àñòîòàìè íàçûâàþò òàêèå, íà êîòîðûõ G óìåíüøàåòñÿ äî çàäàííîãî (äîïóñòèìîãî) çíà÷åíèÿ GÄOÏ îòíîñèòåëüíî êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ íà ñðåäíèõ ÷àñòîòàõ. Îáëàñòü ÷àñòîò îò fí
äî fB — ðàáî÷èé äèàïàçîí ÷àñòîò, èëè ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ óñèëèòåëÿ.
Êîýôôèöèåíòû ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé íà íèçøèõ GH è âûñøèõ GB ÷àñòîòàõ:
Gí = 20 lg [Ê (fí)/Ko], GB = 20 Ig [K (fâ)/K0]
 ìíîãîêàñêàäíîì óñèëèòåëå îáùèé êîýôôèöèåíò ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé íà ëþáîé ÷àñòîòå ðàâåí ñóììå êîýôôèöèåíòîâ ÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé â îòäåëüíûõ êàñêàäàõ:
G0ÁÙ=G1 + G2+... + GN.
Ðèñ. 4. Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñèëèòåëÿ Ç×
Èõ âçàèìíîé êîððåêöèåé ìîæíî äîáèòüñÿ, ÷òî óñèëèòåëü â öåëîì áóäåò èìåòü èäåàëüíî ïëîñêóþ À×Õ.
Íà ïðàêòèêå óñèëèòåëè 34, âûïîëíåííûå ïî áîëüøèíñòâó ñõåì, èìåþò íåêîòîðûé ñïàä óñèëåíèÿ â îáëàñòè íèæíèõ è âåðõíèõ ÷àñòîò èç-çà íàëè÷èÿ ðåàêòèâíûõ ýëåìåíòîâ è ÷àñòîòíûõ ñâîéñòâ òðàíçèñòîðîâ. Ñòåïåíü ëèíåéíûõ èñêàæåíèé óñèëèòåëÿ 34 äëÿ îòå÷åñòâåííîé áûòîâîé àïïàðàòóðû çàäàåòñÿ ïî ÃÎÑÒ 24388 — 80. Ó ëó÷øèõ îáðàçöîâ óñèëèòåëüíûõ óçëîâ íåðàâíîìåðíîñòü À×Õ â äèàïàçîíå ðàáî÷èõ ÷àñòîò íå äîëæíà ïðåâûøàòü 0,5... 1,5 äÁ. Äëÿ óìåíüøåíèÿ ëèíåéíûõ èñêàæåíèé äèàïàçîí ðàáî÷èõ ÷àñòîò óñèëèòåëÿ âûáèðàþò øèðå äèàïàçîíà ÷àñòîò, âîñïðîèçâîäèìûõ àêóñòè÷åñêèìè ñèñòåìàìè.
Àìïëèòóäíî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñèëèòåëåé íà òðàíçèñòîðàõ â îáëàñòè âåðõíèõ ÷àñòîò îïðåäåëÿåòñÿ åìêîñòÿìè ýìèòòåðíîãî è êîëëåêòîðíîãî ïåðåõîäîâ, â îáëàñòè íèæíèõ ÷àñòîò — åìêîñòüþ ðàçäåëèòåëüíûõ è áëîêèðîâî÷íûõ êîíäåíñàòîðîâ. ×òîáû ðàñøèðèòü ÷àñòîòíûé äèàïàçîí â ñòîðîíó âåðõíèõ ÷àñòîò, ëèáî óìåíüøàþò ñîïðîòèâëåíèÿ íà âõîäå è âûõîäå ðåçèñòèâíîãî êàñêàäà» ëèáî âûáèðàþò áîëåå âûñîêî÷àñòîòíûé òðàíçèñòîð. Äèàïàçîí óñèëèâàåìûõ ÷àñòîò ìîæåò ïðîñòèðàòüñÿ äî 100 êÃö è áîëåå, ÷òî ïðèâîäèò ê èñ÷åçàþùå ìàëûì ëèíåéíûì èñêàæåíèÿì. Îäíàêî áåç ñïåöèàëüíûõ ìåð ýòî îáñòîÿòåëüñòâî ïðèâîäèò ê òàêèì íåæåëàòåëüíûì ÿâëåíèÿì, êàê óñèëåíèå íèçêî÷àñòîòíûõ ïîìåõ (20... 100 êÃö), ñîçäàâàåìûõ ïðîìûøëåííûìè óñòàíîâêàìè, ãåíåðàöèÿ íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ, óñèëåíèå îñòàòî÷íûõ íàïðÿæåíèé Ï× ñ äåòåêòîðà ïðèåìíèêà è ò. ä. Ïîÿâëÿþòñÿ íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, âûçûâàåìûå èíòåðôåðåíöèåé çâóêîâûõ è ïîäíåñóùèõ ÷àñòîò ïðè ðàáîòå ñ òþíåðîì èëè ïðèåìíèêîì.
Äëÿ áîðüáû ñ ýòèìè ÿâëåíèÿìè íà âõîäå óñèëèòåëÿ âêëþ÷àþò ñïåöèàëüíûå íèçêî÷àñòîòíûå è âûñîêî÷àñòîòíûå ôèëüòðû.
Ýòèì îáåñïå÷èâàåòñÿ ýôôåêòèâíîå ïîäàâëåíèå ñîñòàâëÿþùèõ ôîíà, øóìîâ è ïàðàçèòíûõ ñèãíàëîâ â òîé ÷àñòè äèàïàçîíà, ãäå îòñóòñòâóþò ñîñòàâëÿþùèå ïîëåçíîãî ñèãíàëà. Îïòèìàëüíàÿ êðóòèçíà ñïàäà ó òàêèõ ôèëüòðîâ — 12 äÁ íà îêòàâó. Ôèëüòðû ÷àñòî äåëàþò ïåðåêëþ÷àåìûìè, ÷òî ïîçâîëÿåò âûáèðàòü øèðèíó âîñïðîèçâîäèìûõ ÷àñòîò â ñîîòâåòñòâèè ñ êà÷åñòâîì ìóçûêàëüíîé ïðîãðàììû. Èñêóññòâåííî îãðàíè÷èâàòü ïîëîñû îòäåëüíûõ ÔÓ, îñîáåííî óñèëèòåëåé ìîùíîñòè, íåöåëåñîîáðàçíî, òàê êàê ýòî ïðèâåäåò ê óâåëè÷åíèþ ëèíåéíûõ èñêàæåíèé, îñîáåííî ôàçî-÷àñòîòíûÿ è ïåðåõîäíûõ.
Ôàçîâûå èñêàæåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ðåçóëüòàòîì âíîñèìûõ óñèëèòåëåì ôàçîâûõ ñäâèãîâ ìåæäó ðàçëè÷íûìè ÷àñòîòíûìè êîìïîíåíòàìè ñëîæíîãî çâóêîâîãî ñèãíàëà, âñëåäñòâèå ÷åãî èñêàæàåòñÿ åãî ôîðìà.  êà÷åñòâå ïðèìåðà ðàññìîòðèì ãàðìîíè÷åñêèé ñèãíàë, ñîñòîÿùèé èç îñíîâíîé è òðåòüåé ãàðìîíèê (ðèñ. 5, à). Åñëè â ðåçóëüòàòå ïðîõîæäåíèÿ ÷åðåç óñèëèòåëü òðåòüÿ ãàðìîíèêà ïîëó÷èò ñäâèã íà 90° ïî îòíîøåíèþ ê ïåðâîé, òî, êàê âèäíî èç ðèñ. 5,6, ôîðìà ñèãíàëà èçìåíèòñÿ. Åñëè æå è ïåðâàÿ ãàðìîíèêà áóäåò èìåòü ñäâèã ôàçû 30° (ðèî. 5, â), òî ñèãíàë òîëüêî ñäâèíåòñÿ âî âðåìåíè, íî ôîðìà åãî íå èçìåíèòñÿ.
Ôàçî-÷àñòîòíûå èñêàæåíèÿ áóäóò îòñóòñòâîâàòü, êîãäà óñèëèòåëü íà âñåõ ÷àñòîòàõ ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ íå âíîñèò ôàçîâûõ ñäâèãîâ è åñëè ôàçîâûé ñäâèã, âíîñèìûé óñèëèòåëåì, ïðîïîðöèîíàëåí ÷àñòîòå ñèãíàëà.
Ðèñ. 5. Èñêàæåíèÿ ôîðìû ñëîæíîãî ñèãíàëà ïðè ñäâèãå ôàçû îäíîé èç åãî ñîñòàâëÿþùèõ
Ôàçîâûå èñêàæåíèÿ â óñèëèòåëå îöåíèâàþò ïî ôàçî-÷àñòîòíîé õàðàêòåðèñòèêå (Ô×Õ). Ýòà õàðàêòåðèñòèêà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çàâèñèìîñòü ôàçîâîãî ñäâèãà Äô âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ (òîêà) îòíîñèòåëüíî âõîäíîãî îò ÷àñòîòû ïðè äåéñòâèè íà âõîäå óñèëèòåëÿ ñèíóñîèäàëüíîãî ñèãíàëà.
Òèïè÷íàÿ Ô×Õ óñèëèòåëÿ èçîáðàæåíà íà ðèñ. 6 íåïðåðûâíîé ëèíèåé. Ïðè ÄÔ>0 âûõîäíîå íàïðÿæåíèå îïåðåæàåò âõîäíîå, ïðè Äô<0 — îòñòàåò. Íå ñîçäàþùàÿ èñêàæåíèé ôîðìà ñèãíàëà Ô×Õ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ëèíåéíóþ çàâèñèìîñòü ôàçîâîãî ñäâèãà îò ÷àñòîòû:
ÄÔ(f)= — 2ït3(f — f0),
ãäå ta — ãðóïïîâîå âðåìÿ çàïàçäûâàíèÿ.
Ãðóïïîâîå âðåìÿ çàïàçäûâàíèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïðîèçâîäíóþ ïî ÷àñòîòå Ô×Õ, ò. å. t3=dô>(t)/(2ïdf). Ïðè ëèíåéíîé Ô×Õ âñå ñïåêòðàëüíûå ñîñòàâëÿþùèå âõîäíîãî ñèãíàëà çàïàçäûâàþò íà îäèíàêîâîå âðåìÿ ta, ÷òî íå âûçûâàåò èñêàæåíèÿ ôîðìû ñèãíàëà. Åñëè Ô×Õ íåëèíåéíà, òî ðàçëè÷íûå ñïåêòðàëüíûå ñîñòàâëÿþùèå âõîäíîãî ñèãíàëà áóäóò çàïàçäûâàòü íà ðàçëè÷íîå âðåìÿ, ôîðìà âûõîäíîãî ñèãíàëà èñêàçèòñÿ, âåðíîñòü âîñïðîèçâåäåíèÿ ìóçûêàëüíîãî ïðîèçâåäåíèÿ íàðóøèòñÿ.
Êîëè÷åñòâåííîé îöåíêîé ôàçîâûõ èñêàæåíèé ñëóæèò íåëèíåéíîñòü Ô×Õ ðåàëüíîãî óñèëèòåëÿ, ðàâíàÿ ðàçíîñòè ìåæäó ðåàëüíîé Ô×Õ óñèëèòåëÿ è àïïðîêñèìèðóþùåé åå ëèíåéíîé ôóíêöèåé â ðàáî÷åì äèàïàçîíå ÷àñòîò. Àïïðîêñèìèðîâàòü Ô×Õ óäîáíåå ëîìàíîé ëèíèåé, îáðàçîâàííîé ïðÿìîëèíåéíûìè îòðåçêàìè (íà ðèñ. 6 îòìå÷åíû öèôðàìè 1, 2, 3).
Ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî â øèðîêîì äèàïàçîíå çâóêîâ ÷åëîâå÷åñêîå óõî íå ðåàãèðóåò íà èçìåíåíèå ôàçîâûõ ñîîòíîøåíèé ìåæäó îòäåëüíûìè ãàðìîíè÷åñêèìè ñîñòàâëÿþùèìè ñïåêòðà ñèãíàëà. Îò÷àñòè ýòî âåðíî ïðè ìîíîôîíè÷åñêîì âîñïðîèçâåäåíèè. Îäíàêî â âûñîêîêà÷åñòâåííûõ ñòåðåîôîíè÷åñêèõ è îñîáåííî â êâàäðàôîíè÷åñêèõ ñèñòåìàõ ôàçî-÷àñòîòíûå èñêàæåíèÿ ñóùåñòâåííî âëèÿþò íà âåðíîñòü âîñïðîèçâåäåíèÿ ìóçûêàëüíîé ïðîãðàììû, ïîýòîìó ýòè èñêàæåíèÿ äîëæíû áûòü íîðìèðîâàíû. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî â àêòèâíûõ ïñåâäîêâàäðàôîíè÷åñêèõ ñèñòåìàõ ýôôåêò îáúåìíîñòè çâóêîâîãî îáðàçà äîñòèãàåòñÿ ôîðìèðîâàíèåì ñïåöèàëüíûõ ôàçîâûõ õàðàêòåðèñòèê óñèëèòåëåé òûëîâûõ êàíàëîâ.
Ðèñ. 6. Ôàçî-÷àñòîòíàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñèëèòåëÿ Ç×
Ïî àáñîëþòíîìó çíà÷åíèþ ôàçîâûõ ñäâèãîâ íà íèçøåé Äôí è âûñøåé Äôâ ÷àñòîòàõ ñóäÿò îá óñòîé÷èâîñòè óñèëèòåëåé ñ ãëóáîêîé îáðàòíîé ñâÿçüþ.  âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëÿõ çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ ôàçîâûå èñêàæåíèÿ áô â ðàáî÷åì äèàïàçîíå ÷àñòîò íå äîëæíû ïðåâûøàòü 4... 5°. Ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òîáû íåëèíåéíîñòü ôàçîâîé õàðàêòåðèñòèêè â ïðåäåëàõ ðàáî÷åãî äèàïàçîíà áûëà ìåíüøå 2°, ïîëîñó ïðîïóñêàíèÿ óñèëèòåëÿ íóæíî ðàñøèðèòü â îáå ñòîðîíû â 2,5 ðàçà, ò. å. äëÿ óñèëèòåëåé âûñîêîêà÷åñòâåííîãî çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ, èìåþùèõ èñ÷åçàþùå ìàëûå ôàçîâûå èñêàæåíèÿ, ïîëîñà ïðîïóñêàíèÿ äîëæíà áûòü 8... 50 000 Ãö.
Êàê îòìå÷àëîñü, ðåàëüíûé çâóêîâîé ñèãíàë èìååò ñëîæíóþ èìïóëüñíóþ ôîðìó.  âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëÿõ òðåáóåòñÿ âûñîêàÿ âåðíîñòü ñîõðàíåíèÿ ôîðìû âõîäíîãî ñèãíàëà. Èçìåíåíèå ôîðìû ñèãíàëà íà âûõîäå óñèëèòåëÿ çàâèñèò êàê îò àìïëèòóäíî-÷àñòîòíûõ, òàê è ôàçî-÷àñòîòíûõ èñêàæåíèé. Îæèäàåìîå èçìåíåíèå ôîðìû ñèãíàëà ìîæåò áûòü ëåãêî îïðåäåëåíî àíàëèçîì ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ â öåïÿõ óñèëèòåëÿ, îáóñëîâëåííûõ íàëè÷èåì ðåàêòèâíûõ ýëåìåíòîâ. Ïîýòîìó äëÿ êîëè÷åñòâåííîé îöåíêè èñêàæåíèé èç-çà ïåðåõîäíûõ ïðîöåññîâ, ïðèâîäÿùèõ ê èçìåíåíèþ ôîðìû ñèãíàëà, óäîáíî ïðîàíàëèçèðîâàòü ïåðåõîäíóþ õàðàêòåðèñòèêó (ÏÕ) óñèëèòåëÿ.
Ïåðåõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà åñòü ðåàêöèÿ h(t) óñèëèòåëÿ íà âîçäåéñòâèå åäèíè÷íîé ôóíêöèè 1 (t) (ðèñ. 7) è ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çàâèñèìîñòü ìãíîâåííîãî çíà÷åíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ óñèëèòåëÿ uâûõ(t) îò âðåìåíè ïðè ñêà÷êîîáðàçíîì èçìåíåíèè íàïðÿæåíèÿ íà âõîäå óñèëèòåëÿ. Ïåðåõîäíûå èñêàæåíèÿ îöåíèâàþòñÿ èñêàæåíèÿìè ôðîíòà è ïëîñêîé âåðøèíû èìïóëüñà. Îáû÷íî â óñèëèòåëÿõ 34 èñêàæåíèÿ ïëîñêîé âåðøèíû èìïóëüñà ìîæíî íå èññëåäîâàòü, òàê êàê îíè ñâÿçàíû ñ èñêàæåíèÿìè â íèçêî÷àñòîòíîì ó÷àñòêå ñèãíàëà, êîòîðûå ëåãêî ïðîàíàëèçèðîâàòü ïî À×Õ óñèëèòåëÿ. Èñêàæåíèÿ ôðîíòà èìïóëüñà îöåíèâàþò ïî åãî äëèòåëüíîñòè tô è âûáðîñó áô (ñì. ðèñ. 7). Îíè ïðèâîäÿò ê äèíàìè÷åñêèì èñêàæåíèÿì, êîòîðûå ïðîÿâëÿþòñÿ â âèäå çàâàëà ôðîíòà ðåçêèõ ïåðåïàäîâ óðîâíÿ ðåàëüíîãî ìóçûêàëüíîãî ñèãíàëà è êðàòêîâðåìåííîãî âîçðàñòàíèÿ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé â ýòîò ìîìåíò èç-çà çàïàçäûâàíèÿ ñèãíàëà îòðèöàòåëüíîé îáðàòíîé ñâÿçè (ÎÎÑ). Äëÿ óìåíüøåíèÿ äèíàìè÷åñêèõ èñêàæåíèé îáû÷íî ïîâûøàþò áûñòðîäåéñòâèå óñèëèòåëÿ è óìåíüøàþò ãëóáèíó ÎÎÑ.
Ðèñ. 7. Ïåðåõîäíàÿ õàðàêòåðèñòèêà óñèëèòåëÿ Ç×
Áûñòðîäåéñòâèå óñèëèòåëÿ ìîæíî îöåíèòü êàê ïî äëèòåëüíîñòè ôðîíòà, òàê è ïî ïîëîñå ïðîïóñêàíèÿ èëè ìàêñèìàëüíîé ñêîðîñòè íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî ñèãíàëà umax. Ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ äëÿ ëèíåéíûõ ñèñòåì ñâÿçàíà ñ ïîëîñîé ïðîïóñêàíèÿ (åå âåðõíåé ãðàíèöåé) ñîîòíîøåíèåì:
umàx = 2 ï fmàx U0 màõ,
ãäå fmaõ — ìàêñèìàëüíàÿ ÷àñòîòà, ïåðåäàâàåìàÿ óñèëèòåëåì áåç èñêàæåíèé; Uî màõ — ìàêñèìàëüíàÿ íåèñêàæåííàÿ àìïëèòóäà âûõîäíîãî ñèíóñîèäàëüíîãî ñèãíàëà.
Îäíàêî îêîíå÷íûé óñèëèòåëü î÷åíü ðåäêî ìîæíî ñ÷èòàòü äîñòàòî÷íî áëèçêèì ê ëèíåéíîé ñèñòåìå, îñîáåííî íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ, ïîýòîìó ûòàõ äëÿ óñèëèòåëåé ìîùíîñòè 34 îöåíèâàþò ïî ÏÕ.
Çíà÷åíèå «max îïðåäåëÿþò ïî ÏÕ (ñì. ðèñ. 7) êàê ìàêñèìàëüíóþ ïðîèçâîäíóþ h (t), ò. å.
×åì áîëüøå ñêîðîñòü íàðàñòàíèÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, òåì êà÷åñòâåííåå âîñïðîèçâîäèòñÿ çâóêîâàÿ ïàíîðàìà. Õàðàêòåðíîå çíà÷åíèå umax äëÿ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëåé ìîùíîñòè ñîñòàâëÿåò 8... 80 Â/ìêñ. Èìåííî òàêèå óñèëèòåëè ïîëó÷àþò âûñîêóþ îöåíêó ñî ñòîðîíû ýêñïåðòîâ ïðè îïðåäåëåíèè êà÷åñòâà çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ [2].
Âûáðîñ ôðîíòà áô (ñì. ðèñ. 7) åñòü îòíîñèòåëüíàÿ ðàçíîñòü ìåæäó ìàêñèìàëüíûì çíà÷åíèåì âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ Umax è åãî óñòàíîâèâøèìñÿ çíà÷åíèåì Uó:
Íàëè÷èå âûáðîñà â ÏÕ ïðèâîäèò ê «çâîíàì», ê «ìåòàëëè÷åñêîìó» çâóêó.  âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëÿõ âûáðîñ áô íå äîëæåí ïðåâûøàòü 4... 6%.
Ìåæäó À×Õ, Ô×Õ è ÏÕ óñèëèòåëÿ ñóùåñòâóåò ñëîæíàÿ çàâèñèìîñòü, ñâÿçàííàÿ ñ òåì, ÷òî âñå òðè õàðàêòåðèñòèêè îáóñëîâëåíû íàëè÷èåì îäíèõ è òåõ æå ðåàêòèâíûõ ýëåìåíòîâ. Îäíàêî ñóùåñòâóþùèå ãðàôè÷åñêèå ìåòîäû, ïîçâîëÿþùèå ïî èçâåñòíûì À×Õ è Ô×Õ îïðåäåëèòü ÏÕ, äîâîëüíî ãðîìîçäêè è íå íàãëÿäíû. Íà ïðàêòèêå ïðîùå ïîëó÷èòü ÏÕ íà ýêðàíå îñöèëëîãðàôà, ïðè íåîáõîäèìîñòè ïîäêîððåêòèðîâàòü åå è îöåíèòü ïàðàìåòðû.
Íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ âûçâàíû ïðîõîæäåíèåì ñèãíàëà ÷åðåç ýëåìåíòû, èìåþùèå íåëèíåéíûå õàðàêòåðèñòèêè, íàïðèìåð, ÷åðåç òðàíçèñòîðû, âñëåäñòâèå ÷åãî èñêàæàåòñÿ ôîðìà êîëåáàíèÿ è ìåíÿåòñÿ åãî ñïåêòðàëüíûé ñîñòàâ. Ïîñêîëüêó óñèëèòåëü âíîñèò íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, òî íà åãî âûõîäå ïîÿâëÿþòñÿ íîâûå êîìïîíåíòû (ãàðìîíèêè), îòñóòñòâóþùèå íà âõîäå, ÷òî âûçûâàåò èñêàæåíèå òåìáðà çâóêà. Êîëè÷åñòâåííîé îöåíêîé íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé ÿâëÿåòñÿ êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê Êã:
ãäå Ðã — ñóììàðíàÿ ìîùíîñòü ãàðìîíèê; pi — ìîùíîñòü ïîëåçíîãî ñèãíàëà.
Èç âñåõ ãàðìîíèê íàèáîëåå èíòåíñèâíû âòîðàÿ è òðåòüÿ. Îñòàëüíûå èìåþò ãîðàçäî ìåíüøóþ ìîùíîñòü è ìàëî âëèÿþò íà ôîðìó âûõîäíîãî ñèãíàëà.
Êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê ìíîãîêàñêàäíîãî óñèëèòåëÿ îáû÷íî áëèçîê ê ñóììå êîýôôèöèåíòîâ ãàðìîíèê îòäåëüíûõ êàñêàäîâ. Ïîýòîìó åñëè íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ â ïðåäâàðèòåëüíûõ êàñêàäàõ ñîèçìåðèìû ñ èñêàæåíèÿìè â îêîíå÷íîì êà-
ñêàäå, òî îáùèé êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê òðàêòà çâóêîâîñïðîèçâåäåíèÿ ìîæíî îöåíèòü ïî ôîðìóëå:
Kð.îáù = Kã1 + Kã2 + ...+ Kãn,
Îäíàêî êîýôôèöèåíò Êã äàåò íåïîëíîå ïðåäñòàâëåíèå î íåëèíåéíûõ èñêàæåíèÿõ â óñèëèòåëå, òàê êàê îí íå ó÷èòûâàåò ñèãíàëû êîìáèíàöèîííûõ ÷àñòîò, îáðàçóþùèåñÿ â ðåçóëüòàòå èíòåðôåðåíöèè ìåæäó îòäåëüíûìè ñîñòàâëÿþùèìè ñëîæíîãî êîëåáàíèÿ. Íàèáîëåå çàìåòíû íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ èç-çà êîìáèíàöèîííûõ ÷àñòîò, âîçíèêàþùèå ïðè ïîäà÷å íà óñèëèòåëü äâóõ è áîëüøåãî ÷èñëà ñèíóñîèäàëüíûõ ñèãíàëîâ. Îñîáåííî çàìåòíû êîìáèíàöèîííûå ÷àñòîòû âèäà f1 — f2, f1 — 2f2, 2f1 — f2, òàê êàê îíè, êàê ïðàâèëî, íå ñîäåðæàòñÿ â ñïåêòðå äàæå ñëîæíîãî âõîäíîãî ñèãíàëà.
Äëÿ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëåé ÷àñòî ââîäÿò åùå îäèí ïîêàçàòåëü, õàðàêòåðèçóþùèé èõ íåëèíåéíîñòü, — êîýôôèöèåíò èíòåðìîäóëÿöèîííûõ èñêàæåíèé Kèì.è. Ïðè èçìåðåíèè Kèì.è íà âõîä óñèëèòåëÿ ïîäàþò äâà ãàðìîíè÷åñêèõ êîëåáàíèÿ ñ ÷àñòîòàìè: f1=50... 100 Ãö è f2=5... 10 êÃö ïðè îòíîøåíèè àìïëèòóä UBX(f1)/UBX(f2)=4/l. Êîýôôèöèåíò Kèì., ðàâåí îòíîøåíèþ àìïëèòóäû âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ðàçíîñòíîé ÷àñòîòû fz — fi ê àìïëèòóäå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ÷àñòîòû f1:
Äîïóñòèìîå çíà÷åíèå Kèì.è<0,1 ... 1%. Èññëåäîâàíèÿ àâòîðîâ ïîêàçûâàþò, ÷òî Kèì.è= (3... 5) Êã. Ó÷èòûâàÿ ýòî è ñëîæíîñòü èçìåðåíèÿ êîýôôèöèåíòà èíòåðìîäóëÿöèîííûõ èñêàæåíèé, àâòîðû íå èçìåðÿëè Kèì.ê â óñèëèòåëÿõ, ñõåìû êîòîðûõ ïðèâåäåíû â êíèãå.
Íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ çíà÷èòåëüíî çàâèñÿò îò àìïëèòóäû ïîäàâàåìîãî íà âõîä ñèãíàëà. Íà ðèñ. 8 ïîêàçàí õàðàêòåð çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà Kã îò ìîùíîñòè íà âûõîäå óñèëèòåëÿ. Ýòà êðèâàÿ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé õàðàêòåðèñòèêîé äëÿ îöåíêè íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé.
Îíà ñëóæèò òàêæå äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìàêñèìàëüíîé ïîëåçíîé ìîùíîñòè óñèëèòåëÿ ïî çàäàííîìó Kã.
Êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê çàäàåòñÿ, êàê ïðàâèëî, äëÿ áîëüøîãî óðîâíÿ âõîäíîãî ñèãíàëà. Äëÿ òðàíçèñòîðíûõ óñèëèòåëåé ìîùíîñòè õàðàêòåðíî óâåëè÷åíèå íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé ïðè âåñüìà ìàëûõ óðîâíÿõ âõîäíîãî ñèãíàëà, ÷òî âûçâàíî èñêàæåíèÿìè òèïà «ñòóïåíüêà» èëè «öåíòðàëüíàÿ îòñå÷êà». Ïîýòîìó äëÿ ïîëíîé îöåíêè êà÷åñòâà óñèëèòåëÿ öåëåñîîáðàçíî êîíòðîëèðîâàòü Êã òàêæå ïðè ìàëûõ óðîâíÿõ âõîäíûõ ñèãíàëîâ.  óñòðîéñòâàõ, ñõåìû êîòîðûõ äàíû â êíèãå, êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê èçìåðÿëñÿ íà ìàëûõ óðîâíÿõ âõîäíîãî ñèãíàëà ïðè âûõîäíîé ìîùíîñòè 50 ìÂò.
Ðèñ. 8. Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé îò ìîùíîñòè íà âûõîäå óñèëèòåëÿ Ç×
 îñíîâíîì íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ âîçíèêàþò â îêîíå÷íîì è ïðåäîêîíå÷íîì êàñêàäàõ. Äëÿ îêîíå÷íûõ óñèëèòåëåé âíîñèìûå íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ ðàçëè÷íû íà ðàçíûõ ÷àñòîòàõ.  îáëàñòè ãðàíè÷íûõ ÷àñòîò ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ îíè âîçðàñòàþò (ïðè íåèçìåííîé àìïëèòóäå âõîäíîãî ñèãíàëà). Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ ðåàêòèâíûì õàðàêòåðîì ñîïðîòèâëåíèÿ íàãðóçêè îêîíå÷íûõ òðàíçèñòîðîâ è ñâÿçàííûì ñ ýòèì èçìåíåíèåì ôîðìû äèíàìè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêè íà êðàéíèõ ÷àñòîòàõ ïîëîñû ïðîïóñêàíèÿ.
Äîïóñòèìûå íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ çàâèñÿò îò íàçíà÷åíèÿ óñèëèòåëÿ. Òàê, â óñèëèòåëÿõ 34, èñïîëüçóåìûõ â ðàäèîâåùàíèè è áûòîâîé çâóêîâîñïðîèçâîäÿùåé àïïàðàòóðå, êîýôôèöèåíò ãàðìîíèê ïî ÃÎÑÒ 11157 — 74 äîëæåí ñîñòàâëÿòü 1... 2%.  âûñîêîêà÷åñòâåííîé ïðîôåññèîíàëüíîé àïïàðàòóðå Kã<0,05%.
 ïîñëåäíèå ãîäû ðåçêî óëó÷øèëèñü ïàðàìåòðû âûñîêîêëàññíîé çâóêîâîñïðîèçâîäÿùåé àïïàðàòóðû. Îñîáåííî çàìåòíà òåíäåíöèÿ ê ñíèæåíèþ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé. Ïîÿâèëèñü óñèëèòåëè 34, ó êîòîðûõ êîýôôèöèåíò Kã< 0,0005%. Äîñòèæåíèå ÷ðåçâû÷àéíî ìàëûõ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé ñâÿçàíî ñ ïðèìåíåíèåì áîëüøîãî êîëè÷åñòâà òðàíçèñòîðîâ ñ âûñîêèì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ è óñòàíîâëåíèåì ãëóáîêîé ÎÎÑ. Ïîñëåäíåå îáñòîÿòåëüñòâî ïðèâîäèò ê óõóäøåíèþ äèíàìè÷åñêèõ (ñêîðîñòíûõ) õàðàêòåðèñòèê, çàêëþ÷àþùåìóñÿ â òîì, ÷òî ðåçêèé ñêà÷îê íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå çàïàçäûâàåò ïî îòíîøåíèþ ê âûçûâàþùåìó åãî ñêà÷êó íà âõîäå.
Ýòî ïðèâîäèò ê «æåñòêîìó», «òðàíçèñòîðíîìó» çâó÷àíèþ, èñ÷åçàåò ìÿãêîñòü, áàðõàòèñòîñòü çâóêà ïðè ñóáúåêòèâíîì âîñïðèÿòèè ìóçûêàëüíîé ïðîãðàììû.
Ïðîáëåìà çàìåòíîñòè êîýôôèöèåíòà ãàðìîíèê â äèàïàçîíå 1... 0,0005% íå èìååò îäíîçíà÷íîãî òîëêîâàíèÿ. Ìîæíî ëèøü óòâåðæäàòü, ÷òî åñëè ïîëó÷åíû ìàëûå íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, è îíè äîñòèãíóòû íå çà ñ÷åò óõóäøåíèÿ äðóãèõ ïàðàìåòðîâ óñèëèòåëÿ, òî ýòî ãîâîðèò î ñîâåðøåíñòâå óñèëèòåëüíîãî òðàêòà.
Îäíàêî ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî èñïûòàíèå óñèëèòåëåé ñî ñâåðõìàëûìè íåëèíåéíûìè èñêàæåíèÿìè ïðåäúÿâëÿåò âåñüìà âûñîêèå òðåáîâàíèÿ ê íåëèíåéíûì èñêàæåíèÿì èñòî÷íèêà èñïûòàòåëüíûõ ñèãíàëîâ. Ëó÷øèå îòå÷åñòâåííûå çâóêîâûå ãåíåðàòîðû òèïà ÃÇ-102 îáåñïå÷èâàþò Êã íå ìåíåå 0,05%, ò. å. èìåþò òîò æå ïîðÿäîê, ÷òî è íåëèíåéíûå èñêàæåíèÿ, âíîñèìûå ñàìèì óñèëèòåëåì. Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü èçìåðèòåëåé íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé Ñ6-5 òàêæå ñîñòàâëÿåò îò 0,02 äî 0,03%. Ïîýòîìó òî÷íûå èçìåðåíèÿ ñâåðõìàëûõ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé âåñüìà çàòðóäíèòåëüíû.
Äëÿ èñïûòàíèé ñâåðõëèíåéíûõ óñèëèòåëåé ñëåäóåò ïîëüçîâàòüñÿ ïðåöèçèîííûìè çâóêîâûìè ãåíåðàòîðàìè è àíàëèçàòîðàìè ñïåêòðà. Õîðîøèå ðåçóëüòàòû ïðè îöåíêå ñâåðõìàëûõ íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé äàåò ìåòîä êîìïåíñàöèè [4].
Ïðè èñïûòàíèè îïèñàííûõ â êíèãå óñèëèòåëåé èñïîëüçîâàëñÿ ãåíåðàòîð ÃÇ-102, ïðåäâàðèòåëüíî èñïûòàííûé àíàëèçàòîðîì ñïåêòðà è îáåñïå÷èâàþùèé Êã <0,02%, è èçìåðèòåëü íåëèíåéíûõ èñêàæåíèé Ñ6-5 ñ ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ 0,02%. Åñëè èíîãäà óêàçûâàåòñÿ çíà÷åíèå Kã, ìåíüøåå èëè ðàâíîå ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè èçìåðåíèé, òî çíà÷èò Êò óñèëèòåëÿ è âõîäíîãî èñïûòàòåëüíîãî ñèãíàëà íå îòëè÷àëèñü äðóã îò äðóãà.
Ïðè îòñóòñòâèè ñèãíàëà íà âõîäå óñèëèòåëÿ íà åãî âûõîäå äåéñòâóåò íåêîòîðîå (îáû÷íî íåáîëüøîå) íàïðÿæåíèå. Ýòî íàïðÿæåíèå îáóñëîâëåíî â îî« íîâíîì åãî ñîáñòâåííûìè ïîìåõàìè, ñðåäè êîòîðûõ ðàçëè÷àþò ôîí, íàâîäêè, ìèêðîôîííûé ýôôåêò, òåïëîâûå øóìû ðåçèñòîðîâ è ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ â àêòèâíûìè ïîòåðÿìè, øóìû óñèëèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ.
Ôîí îáû÷íî ïîÿâëÿåòñÿ â ðåçóëüòàòå íåäîñòàòî÷íîé ôèëüòðàöèè ïóëüñèðóþùåãî íàïðÿæåíèÿ èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ, ðàáîòàþùåãî îò ñåòè ïåðåìåííîãî òîêà.
Ãàðìîíè÷åñêèå ñîñòàâëÿþùèå ôîíà êðàòíû ÷àñòîòå ïèòàþùåé ñåòè.
Íàâîäêè îáðàçóþòñÿ èç-çà ïàðàçèòíûõ ýëåêòðè÷åñêèõ, ìàãíèòíûõ, ãàëüâàíè÷åñêèõ èëè ýëåêòðîìàãíèòíûõ ñâÿçåé öåïåé óñèëèòåëÿ ñ èñòî÷íèêàìè ïîìåõ.
Ìèêðîôîííûé ýôôåêò ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðåçóëüòàò ïðåîáðàçîâàíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ êîëåáàíèé ýëåìåíòîâ óñèëèòåëÿ â ýëåêòðè÷åñêèå, ïðîõîäÿùèå íà âûõîä óñèëèòåëÿ. Ñïåêòð ýòèõ êîëåáàíèé çàíèìàåò äèàïàçîí 0,1 — 10000 Ãö. Îí çàìåòíî ïðîÿâëÿåòñÿ ó èíòåãðàëüíûõ óñèëèòåëåé ñ áîëüøèì êîýôôèöèåíòîì óñèëåíèÿ, âûïîëíåííûõ íà îäíîé ïîäëîæêå. ×òîáû óñòðàíèòü åãî, èñïîëüçóþò ðàöèîíàëüíóþ êîíñòðóêöèþ ýëåìåíòîâ óñèëèòåëÿ, áîëåå íàäåæíîå èõ êðåïëåíèå, äåìïôèðîâàíèå, ïðèìåíÿþò àìîðòèçèðóþùèå óñòðîéñòâà.
Òåïëîâûå øóìû îáóñëîâëåíû òåïëîâûì áåñïîðÿäî÷íûì (ñëó÷àéíûì) äâèæåíèåì â îáúåìå ïðîâîäíèêà (èëè ïîëóïðîâîäíèêà) ñâîáîäíûõ íîñèòåëåé çàðÿäîâ (íàïðèìåð, ýëåêòðîíîâ).  ðåçóëüòàòå íà êîíöàõ ïðîâîäíèêà, îáëàäàþùåãî íåêîòîðûì ñîïðîòèâëåíèåì, äåéñòâóåò ñëó÷àéíàÿ, ôëóêòóàöèîííàÿ ÝÄÑ, íàçûâàåìàÿ ÝÄÑ øóìà Åø. Ïîñêîëüêó îíà ïåðèîäè÷åñêàÿ ôóíêöèÿ âðåìåíè, òî åå ñïåêòð ÿâëÿåòñÿ ñïëîøíûì è ïðàêòè÷åñêè ðàâíîìåðíûì â äèàïàçîíå ÷àñòîò îò íóëÿ äî ñîòåí ìåãàãåðö. Øóì ñ ïîäîáíûì ñïåêòðîì íàçûâàþò áåëûì.
Ôîí, íàâîäêè è ìèêðîôîííûé ýôôåêò â óñèëèòåëå ìîæíî, â ïðèíöèïå, óìåíüøèòü äî ëþáûõ çàäàííûõ çíà÷åíèé. Òåïëîâûå æå øóìû è øóìû óñèëèòåëüíûõ ýëåìåíòîâ ïðèíöèïèàëüíî íåóñòðàíèìû. Îáû÷íî óäàåòñÿ ëèøü ìèíèìèçèðîâàòü äîëþ øóìîâ, ñîçäàâàåìûõ óñèëèòåëüíûìè ýëåìåíòàìè [5]. Ïðàêòè÷åñêèå ñïîñîáû ïîäàâëåíèÿ ïîìåõ è ñíèæåíèÿ øóìîâ â óñèëèòåëÿõ 34 áóäóò îïèñàíû äàëåå.
Øóìîâûå ñâîéñòâà âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëåé îöåíèâàþò îòíîøåíèåì ñèãíàë-øóì. Ïîä ýòîé âåëè÷èíîé ïîíèìàþò îòíîøåíèå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ñèãíàëà ïðè íîìèíàëüíîé âûõîäíîé ìîùíîñòè óñèëèòåëÿ ÐÍîì ê ñóììàðíîìó íàïðÿæåíèþ øóìîâ íà âûõîäå. Îáû÷íî åãî âûðàæàþò â äåöèáåëàõ.  óñèëèòåëÿõ âûñøåãî êëàññà îòíîøåíèå ñèãíàë-øóì äîñòèãàåò 60... 110 äÁ.
Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí óñèëèòåëÿ — ýòî îòíîøåíèå ìàêñèìàëüíîãî è ìèíèìàëüíîãî âõîäíîãî ñèãíàëà óñèëèòåëÿ ïðè çàäàííîì óðîâíå Kã:
Dó = Uâõ max/Uâõ min.
Äëÿ âûñîêîêà÷åñòâåííîãî óñèëèòåëÿ ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå âõîäíîãî ñèãíàëà îãðàíè÷èâàåòñÿ íåëèíåéíîñòüþ àìïëèòóäíîé õàðàêòåðèñòèêè è ïðèíèìàåòñÿ ðàâ-âûì íîìèíàëüíîìó âõîäíîìó íàïðÿæåíèþ Uâõ.íîì, îáåñïå÷èâàþùåìó íîìèíàëà íóþ âûõîäíóþ ìîùíîñòü óñèëèòåëÿ ïðè çàäàííîì êîýôôèöèåíòå ãàðìîíèê, ò. å.
Uâõ max= Uâõ.íîì.
Ìèíèìàëüíîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå UÂõ min äîëæíî âûáèðàòüñÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû ñîáñòâåííûå ïîìåõè è øóìû óñèëèòåëÿ íå ìàñêèðîâàëè âûõîäíîé ñèãíàë.
 ïðåäåëüíîì ñëó÷àå îñíîâíûìè ïîìåõàìè â óñèëèòåëå ÿâëÿþòñÿ øóìû, ïðè ýòîì
Uâõ min = Kï UZ ø.âõ, ãäå Kn = UBxmin/UZø.âõ>1 — êîýôôèöèåíò ïîìåõîçàùèùåííîñòè.
Îòñþäà äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí óñèëèòåëÿ
Dó = Uâõ.íîì/(KïUZ ø.âõ).
Âèäíî, ÷òî îòíîøåíèå ñèãíàë-øóì, ðàâíîå UÂõ.íîì/UZø-Â1, îïðåäåëÿåò äîñòèæèìûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí óñèëèòåëÿ. Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ÿâëÿåòñÿ âàæíûì òåõíè÷åñêèì ïîêàçàòåëåì óñèëèòåëÿ è îáû÷íî çàäàåòñÿ ÃÎÑÒ. Äëÿ ëó÷øèõ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ óñèëèòåëåé Dy>110 äÁ. Èñòî÷íèêè çâóêîâûõ ñèãíàëîâ èìåþò ñîáñòâåííûé äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí, ðàâíûé îòíîøåíèþ ìàêñèìàëüíîãî Eè max è ìèíèìàëüíîãî Åë min ÝÄÑ èñòî÷íèêà ñèãíàëà; DÑ=ÅÈ màõ/Eè min è â ëîãàðèôìè÷åñêèõ åäèíèöàõ Dc [äÁ] = 201gDc.
Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí çâó÷àíèÿ ñèìôîíè÷åñêîãî îðêåñòðà ìîæåò ïðåâûøàòü 80 äÁ, õóäîæåñòâåííîãî ÷òåíèÿ — 30 äÁ.
Äëÿ óñèëåíèÿ ñèãíàëà ñ äîïóñòèìûìè íåëèíåéíûìè èñêàæåíèÿìè è ïîìåõîçàùèùåííîñòüþ íåîáõîäèìî, ÷òîáû Dy>Dc.
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà óñèëèòåëÿ íåîáõîäèìî óìåíüøàòü óðîâåíü ñîáñòâåííûõ ïîìåõ, èñïîëüçîâàòü óñèëèòåëüíûå ýëåìåíòû ñ áîëåå ëèíåéíîé õàðàêòåðèñòèêîé (ïðèìåíèòü âûñîêîâîëüòíûå ìîùíûå âûõîäíûå òðàíçèñòîðû) è ïðèìåíÿòü ðó÷íóþ èëè àâòîìàòè÷åñêóþ ðåãóëèðîâêó óñèëåíèÿ.
 ïðèâåäåííûõ â êíèãå ïîêàçàòåëÿõ äëÿ äèíàìè÷åñêîãî äèàïàçîíà êîýôôèöèåíò ïîìåõîçàùèùåííîñòè Kï ïðèíÿò ðàâíûì åäèíèöå. Ïîýòîìó â òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèêàõ îïèñàííûõ ôóíêöèîíàëüíûõ óçëîâ ïðèâîäÿòñÿ òîëüêî çíà÷åíèÿ îòíîøåíèÿ ñèãíàë-øóì.