Аудиотехника (стр. 3 )

.

К недостаткам двухканальных стереофонических систем относятся:

-  недостаточный размер ОУЛ КИЗ стереопанорамы, ограниченный размером базы громкоговорителей;

-  отсутствие у слушателя иллюзии переноса в первичное помещение со всеми присущими ему акустическими особенностями;

-  малая величина зоны стереофонического эффекта (недостаток является особенно существенным для систем коллективного пользования);

-  психологически неудобное с точки зрения восприятия расположение громкоговорителей при звуковом сопровождении телепередач;

-  отсутствие совместимости друг с другом двухканальных фонограмм стереофонических систем различного назначения.

Для устранения этих недостатков созданы несколько разновидностей стереофонических звуковещательных систем, рассмотренные далее.

Система звуковоспроизведения типа «Квадрат»

В системе «Квадрат» работает четыре громкоговорителя (рис. 2.16): левый фронтальный (ЛФ), правый фронтальный (ПФ), левый тыловой (ЛТ), правый тыловой (ПТ). Оптимальная точка для слушания (А) находится на пересечении диагоналей квадрата, образованного соединением точек установки громкоговорителей.

Рисунок 2.16 — Расстановка громкоговорителей

в системе «Квадрат»

Область уверенной локализации имеет вид купола, опирающегося на громкоговорители (рис. 2.17). Высота купола примерно равна расстоянию от точки А до любого из громкоговорителей. Вид сверху ОУЛ системы «Квадрат» показан на рисунке 2.18.

Рисунок 2.17 — Форма ОУЛ в системе «Квадрат»

Рисунок 2.18 — Вид сверху на ОУЛ

системы «Квадрат»

Число раздельно передаваемых направлений в этой системе n = 28, коэффициент пространственности: .

Система звуковоспроизведения типа «Квадрат» обладает следующими особенностями:

1. Локализация КИЗ на линиях боковых баз (ЛФ-ЛТ и ПФ-ПТ) невозможна, о чем говорит значительно сужение и подъем купола ОУЛ справа и слева (рис. 2.17). При разнице уровней между громкоговорителями боковой пары дБ КИЗ кажется слушателю распределенным (размытым) по всей боковой базе. При разнице дБ — КИЗ локализуется в непосредственной близости от громкоговорителя, излучающего сигнал с большим уровнем.

2. Если уровень сигнала одного из громкоговорителей превышает уровень каждого из остальных более чем на 15 дБ, то КИЗ локализуется в позиции громкоговорителя, излучающего максимальный по уровню сигнал.

3. Если любые три громкоговорителя излучают сигналы одинакового уровня, а четвертый не работает, то локализация КИЗ невозможна и звучание воспринимается распределенным вдоль всей боковой базы.

4. Если громкоговорители ЛТ и ПТ излучают синфазные сигналы, то тыловая граница ОУЛ имеет вид, как показано на рисунке 2.18 кривой 1. В противном случае (если ЛТ и ПТ включены в противофазе) тыловая граница ОУЛ приближается к слушателю (рис. 2.18, кривая 2).

Система воспроизведения типа «Ромб»

В системе «Ромб» используется четыре громкоговорителя (рис. 2.19): фронтальный (Ф), тыловой (Т), левый (Л) и правый (П). Оптимальная точка для слушания (А) находится на пересечении диагоналей ромба, образованного соединением точек установки громкоговорителей.

Рисунок 2.19 — Расстановка

громкоговорителей в системе

«Ромб»

Область уверенной локализации имеет форму купола (рис. 2.20). Вид сверху ОУЛ системы «Ромб» показан на рисунке 2.21.

Рисунок 2.20 — Форма ОУЛ в системе «Ромб»

Рисунок 2.21 — Траектория перемещения КИЗ

на границах ОУЛ

Число раздельно воспринимаемых направлений для системы «Ромб»:

.

Коэффициент пространственности:

.

Особенности системы звуковоспроизведения типа «Ромб»:

1. Уверенная локализация звуковых образов возможна в пределах всей азимутальной плоскости.

2. Подъем КИЗ по оси Z не связан с установкой громкоговорителей по высоте.

3. Величина наибольшего подъема КИЗ меньше, чем в системе «Квадрат».

4. При равных уровнях фронтального и тылового громкоговорителей (, ) образование единого КИЗ невозможно.

5. При разнице уровней дБ КИЗ локализуется в позиции громкоговорителя, излучающего сигнал большего уровня, таким образом при работе громкоговорителей Ф и Т невозможно плавное перемещение КИЗ из фронтального направления в тыловое.

Система воспроизведения типа «Трапеция»

Недостатком рассмотренных выше систем является приближенность стереопанорамы к слушателю, что создает у него ощущение дискомфорта, и недостаточная протяженность ее фронтальной части. Эти недостатки устраняются при использовании звуковой системы типа «Трапеция» (рис. 2.22).

Рисунок 2.22 — Расстановка громкоговорителей

и границы ОУЛ в системе звуковоспроизведения

типа «Трапеция». Y1 = 60°, Y2 = 160°…170°

Число раздельно воспринимаемых направлений и коэффициент пространственности определятся, соответственно:

,

.

Экспериментальные исследования рассматриваемой звуковоспроизводящей системы показали, что она обеспечивает получение четких и компактных КИЗ и наибольший размер ОУЛ.

Система воспроизведения типа «Треугольник»

Число громкоговорителей, задействованных в системе звуковоспроизведения, может быть уменьшено до трех и при этом будет обеспечена возможность локализации КИЗ в пределах всей азимутальной плоскости. Такая система названа «Треугольник» по форме образуемой ей фигуры (рис. 2.23).

Рисунок 2.23 — Расстановка громкоговорителей

и границы ОУЛ в системе звуковоспроизведения

типа «Треугольник»

Число раздельно воспринимаемых направлений и коэффициент пространственности определятся, соответственно:

,

.

Система воспроизведения типа «Кинозал»

Такая система расстановки громкоговорителей (рис. 2.24) используется в кинематографе, где качество является определяющим фактором по сравнению со стоимостью. В связи с большими размерами помещения для расширения ОУЛ применяются распределенные системы боковых громкоговорителей, размещенных слева (ЛС) и справа (ПС) от слушателей. Число раздельно воспринимаемых направлений и коэффициент пространственности для системы «Кинозал» составляют, соответственно: , .

Рисунок 2.24 — Расстановка громкоговорителей

в системе «Кинозал»

2.2.4 Сравнение качества звучания различных стереосистем

Оценка качества звучания звуковых систем обычно проводится методом экспертной оценки, при котором группы слушателей, состоящих как из квалифицированных экспертов (музыкантов, звукорежиссеров), так и из неподготовленных людей, дают численную оценку своих субъективных слуховых ощущений качества звучания данной системы по ряду предложенных критериев. Для большей объективности процедура оценки каждой системы проводится с использованием нескольких различных фонограмм. Полученные от экспертов данные статистически усредняются. Окончательная обобщенная оценка качества звуковой системы формируется с использованием линейной многомерной модели вида:

, (2.5)

где Fi — основные статистически независимые субъективные ощущения слушателей (признаки качества), оцениваемые в баллах;

ni — весовые коэффициенты, определяющие значимость каждого ощущения (признака качества) при формировании общей оценки;

k — число оцениваемых ощущений (критериев качества).

В качестве оцениваемых ощущений (критериев, по которым слушатели выставляют баллы) можно использовать, например, следующие:

-  ширина звуковой панорамы;

-  объемность звучания;

-  четкость и раздельность звучания компонентов звуковой картины;

-  естественность и богатство тембров инструментов и голосов;

-  передача низкочастотных звуков оркестра без излишней гулкости;

-  заметность искажений и помех.

Учитывая, что некоторые из этих факторов являются коррелированными (неотделимыми друг от друга), используются четыре основных компонента для проведения оценки качества звучания звуковых систем, приведенные в таблице 2.1, с соответствующими весовыми коэффициентами значимости.

Таблица 2.1

Критерий оценки звуковой системы	Значимость ni для
квалифицированных экспертов	обычных слушателей
Пространственное впечатление, ширина панорамы, объемность звучания	0,27	0,34
Прозрачность звучания (ясность, четкость)	0,2	0,03
Естественность и богатство тембров, гулкость басов	0,4	0,32
Чистота звучания	0,12	0,04

На рисунке 2.25 показана зависимость суммарных оценок качества различных звуковых систем от соответствующих коэффициентов пространственности, причем значения оценок, отложенные по оси ординат, нормированы — за ноль баллов взята оценка качества звучания двухканальной стереосистемы. Буквами на рисунке обозначены следующие звуковые системы: А — монофоническая; Б — двухканальная стереофоническая; В — «Квадрат»; Г — «Трапеция»; Д — «Кинозал».

Рисунок 2.25 — Зависимость качества звучания стереосистемы

от величины коэффициента пространственности

Приведенная зависимость является возрастающей (большему значению коэффициента пространственности соответствует более высокий балл оценки качества), что позволяет сделать следующие выводы:

а) величина коэффициента пространственности может быть выбрана в качестве критерия оценки степени согласования характеристик стереосистемы и слуха человека; причем, чем ближе эта величина к единице, тем выше при прочих равных условиях качество звучания данной стереосистемы;

б) при заданном числе раздельных каналов звукопередачи предельно достижимое качество звучания обеспечивает та звуковая система, вариант расстановки которой в наибольшей степени согласован с пространственными характеристиками слуха человека.

2.2.5 Адаптивные звуковые системы и звуковые процессоры

Увеличение числа громкоговорителей звуковоспроизводящей системы при условии их оптимального размещения в помещении относительно слушателя позволяет повысить коэффициент пространственности и, соответственно, качество звучания стереофонической звуковой системы (см. п. 2.3.4). Однако увеличение числа громкоговорителей требует увеличения числа каналов передачи (записи) аудиосигналов, что нецелесообразно, так как приводит к необходимости разработки нового комплекса аппаратуры студий, телецентров и соответствующих устройств индивидуального пользования. Повысить качество звучания звуковых систем путем согласования их пространственных характеристик с характеристиками слуха, не увеличивая при этом число каналов передачи аудиосигнала, позволяют адаптивные звуковоспроизводящие системы или, иначе, системы с панорамным кодированием. Структурная схема такой системы показана на рисунке 2.26.

Рисунок 2.26 — Структурная схема двухканальной
стереофонической адаптивной системы:

ПЗ — пульт звукорежиссера; ПР — панорамный регулятор; ПКУ — панорамно-кодирующее устройство; АДУ — адаптивно-декодирую-щее устройство; УДМ — управляемая декодирующая матрица; БУ — блок управления; СВ — система воспроизведения; Гр1, Гр2…Грn — громкоговорители; С — слушатель.

К адаптивным системам относятся такие известные звуковые системы, как «Суперфон-35», «Dolby Stereo», «Dolby Pro Logic», «Dolby Surround», «Dolby THX Matrix». Общий принцип их работы иллюстрируется рисунком 2.26 и заключается в следующем. В первичном помещении запись аудиосигнала производится с использованием метода панорамного кодирования. При этом с помощью ПКУ, подключенного к ПЗ, множество первичных сигналов (xi(t)) преобразуются в левый (Л) и правый (П) сигналы стереопары, которые затем передаются по стандартным каналам передачи аудиосигналов. Таким образом информация о пространственном расположении первичных сигналов (xi(t)) оказывается закодированной в паре сигналов Л и П.

На приемной стороне (в помещении прослушивания) с помощью специальной аппаратуры производится декодирование пространственной информации. Этот процесс называется адаптацией. Адаптация — оперативное изменение коэффициентов передачи каналов воспроизведения в зависимости от текущего состояния аудиосигналов в левом и правом каналах. Состояние аудиосигналов стереопары непрерывно анализируется в блоке управления (БУ), где с помощью специальных критериев вся совокупность состояний разделяется на группы, для каждой из которых реализуется свой оптимальный для данных условий алгоритм декодирования сигналов стереопанорамы. По результатам анализа в БУ формируются управляющие сигналы, под действием которых изменяются коэффициенты передачи управляемой декодирующей матрицы (УДМ) и, соответственно, регулируются уровни сигналов, воспроизводимых громкоговорителями. Причем переход АДУ из одного состояния в другое в максимальной степени учитывает свойства пространственного слуха, а процедура перехода и возникающие при этом искажения не заметны на слух.

Для анализа и синтеза адаптивных декодирующих устройств обычно используется метод пространства состояний, при котором все возможные состояния входных и выходных сигналов описываются системой дифференциальных уравнений — уравнениями состояний. В современных АДУ все пространство состояний сигналов стереопары Л и П разделено на два подпространства. Первое из них соответствует режиму формирования единственного кажущегося источника звука, а второе — формированию множества кажущихся источников звука. Повышение эффективности работы АДУ основано на реализации для каждого из этих режимов работы своего оптимального алгоритма декодирования сигналов Л и П.

Часто блок АДУ называется звуковым процессором. В качестве примера рассмотрим подробнее строение и работу звукового процессора системы «Dolby Stereo», расположение громкоговорителей в которой показано на рисунке 2.27.

Рисунок 2.27 — система воспроизведения

«Dolby-Stereo»: ЛФ, ПФ — левый и правый

фронтальные громкоговорители; ЛТ, ПТ —

левый и правый тыловые громкоговорители;

Ц — центральный громкоговоритель

Структура управляемой декодирующей матрицы (УДМ) звукового процессора «Dolby Stereo» показана на рисунке 2.28. Входные сигналы стереопары Л и П поступают на фильтры Ф1 и Ф2, обеспечивающие подавление спектральных составляющих за пределами диапазона звуковых частот 20..Гц. Сумматоры S1 и S2 формируют сумму (Л + П) и разность (Л — П) сигналов Л и П, которые затем подаются на основные входы управляемых усилителей УУ1 и УУ2. На основные входы УУ3 и УУ4 подаются сигналы Л и П с выхода фильтров Ф1, Ф2. Сумматоры S3 и S4 формируют сигналы для левого ЛФ и правого ПФ фронтальных громкоговорителей. Сумматор S5 формирует сигнал для центрального фронтального громкоговорителя Ц.

Рисунок 2.28 — Управляемая декодирующая матрица
звукового процессора «Dolby-Stereo»

Суммарно-разностный преобразователь (СРП) формирует сигналы и . далее сформированные разностные сигналы поступают на формирователь (Ф), который формирует пространственные сигналы для левого (ЛТ) и правого (ПТ) тыловых громкоговорителей. Управляемые усилители УУ5… УУ9 необходимы для регулирования уровня громкости и баланса каналов воспроизведения. При этом блок управления звукового процессора формирует сигналы управления при работе устройства в режиме «Dolby-Stereo-Decoder»; сигналы управления для регулирования уровня громкости и баланса каналов воспроизведения; тестовые сигналы, необходимые для слуховой оценки работоспособности устройства в целом. Блок управления звукового процессора также может формировать сигналы видеоряда, отображающие режим работы аппаратуры звуковоспроизведения (библиотеку рисованных изображений, отображающих текущее состояние сигналов стереопары, согласованное с особенностями пространственного слухового восприятия).

В режиме адаптивного декодирования сигналов реализуется непрерывная адаптация управляемой матрицы к пространству состояний (единственный или множество КИЗ) исходных сигналов Л и П. При этом максимальный диапазон изменения коэффициента передачи управляемых усилителей (УУ1…УУ4 на рисунке 2.28) в каналах воспроизведения составляет 30 дБ. Управляемые усилители УУ1…УУ4 декодирующей матрицы звукового процессора могут быть реализованы как управляемые напряжением или кодом усилители или регуляторы с широтно-импульсным модулятором. В режиме формирования единственного КИЗ управляемая матрица адаптируется к сигналу источника (входные сигналы стереопары). Таким образом, в зависимости от разности уровней и соотношения фаз входных сигналов изменяются коэффициенты передачи УУ1…УУ4 под действием сигналов управления. При работе устройства в режиме формирования единственного КИЗ источник звука формируется сигналами только двух близлежащих к нему громкоговорителей. В режиме формирования множества КИЗ коэффициенты передачи УУ1…УУ4 не изменяются. При обработке сигналов обычной двухканальной фонограммы адаптация не используется и сигналы управления для УУ1…УУ4 не формируются (их коэффициенты передачи равны единице).

3 УЗЛЫ ЗВУКОВЫХ ТРАКТОВ

3.1 Системы звукоусиления

3.1.1 Качественные характеристики систем звукоусиления

Любой законченный звуковой тракт содержит систему усиления аудиосигнала. Система звукоусиления должна удовлетворять определенным объективным и субъективным требованиям. Не существует полной объективной количественной системы оценок качества звучания, однозначно совпадающих с субъективным впечатлением (например, такие характеристики качества звучания, как прозрачность, чистота звука, эффект присутствия, мягкость и естественность звука, не имеют объективных оценок). Однако существующие методы объективной оценки технических параметров позволяют во многом количественно измерить и предсказать достижимое качество звучания при субъективном восприятии. Достаточно полные сведения о технических характеристиках усилителя позволяют без электрических испытаний выяснить степень его применимости для конкретного потребителя, быстро и правильно выбрать и спроектировать весь звуковоспроизводящий комплекс с учетом определенных условий эксплуатации, а также оценить предполагаемое качество звучания [8].

К основным техническим характеристикам усилителей звуковой частоты (УЗЧ) относятся входные и выходные показатели, коэффициент усиления, потребляемая мощность и коэффициент полезного действия (КПД), линейные и нелинейные искажения, уровень собственных помех и шумов, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики, динамический диапазон, стабильность показателей и другие [8, 9]. Рассмотрим те из них, которые непосредственно отражаются на субъективном восприятии качества звучания, а именно уровни линейных и нелинейных искажений, собственных помех и шумов и динамический диапазон усилителя.

В общем случае форма напряжения звукового сигнала не является периодической функцией времени и ее можно представить с помощью интеграла Фурье, являющегося распространением ряда Фурье на бесконечно большой период повторения функции. Для реальных звуковых сигналов интервал между частотами гармоник стремится к нулю, и прерывистый спектр сигнала превращается в сплошной. На практике при анализе и испытаниях УЗЧ в установившемся режиме в качестве входного сигнала часто используют напряжение синусоидальной формы, что является условной моделью реальных сигналов, оправданной с точки зрения методической простоты. Такая идеализация дает практически удовлетворительные результаты для грубой оценки качества УЗЧ.

Виды искажений, вносимых УЗЧ. Основным качественным показателем УЗЧ является степень неискаженного воспроизведения на выходе подведенных ко входу сигналов. Под искажением понимается всякое изменение формы сигнала на выходе UВЫХ, по сравнению с формой сигнала на входе UВХ. В идеальном случае выходное напряжение должно быть точно такой же функцией времени t, как и входное, то есть

, (3.1)

где K — постоянный коэффициент, не зависящий от UВХ и t.

При прохождении сигнала через усилитель возможен сдвиг сигнала во времени на величину , что не является искажением сигнала. Таким образом, условие неискаженной работы усилителя принимает вид:

. (3.2)

Для его выполнения необходимо, чтобы в усилителе отсутствовали линейные и нелинейные искажения сигнала.

Линейные искажения обусловлены влиянием реактивных элементов усилителя — конденсаторов и катушек индуктивности, сопротивление которых зависит от частоты. К линейным искажениям относятся: частотные, фазовые и переходные искажения.

Частотные искажения в усилителях являются следствием неодинаковости коэффициента усиления на различных частотах в пределах заданной полосы пропускания. Из-за них нарушаются реальные соотношения между амплитудами компонент сложного колебания, то есть меняется энергетический спектр сигнала, искажается форма звукового сигнала, что приводит к изменению тембра звука. При значительных частотных искажениях звучание различных музыкальных инструментов становится ненатуральным, теряет прозрачность, речь делается неразборчивой. Если коэффициент усиления на верхних частотах звукового диапазона больше, чем на нижних, то звук теряет сочность, тембр получается звенящим, металлическим. При сильном подъеме нижних частот тембр становится глухим, низкие ноты оказываются неестественно подчеркнутыми.

Частотные искажения, вносимые УЗЧ, оценивают по амплитудно-частотной характеристике. Количественно они определяются нормированным коэффициентом усиления М, равным отношению коэффициента усиления на данной частоте K к коэффициенту усиления на средних частотах K0:

. (3.3)

В логарифмических единицах он определяется как

[дБ]. (3.4)

Область АЧХ, в которой G практически не зависит от частоты (на рис. 3.1 от 200 Гц до 10 кГц), называют областью средних частот. Нижней и верхней граничными частотами (fн и fв) называют такие, на которых G уменьшается до заданного (допустимого) значения Gдоп относительно коэффициента усиления на средних частотах. Область частот от fн до fв называется рабочим диапазоном частот или полосой пропускания усилителя.

Рисунок 3.1 — АЧХ усилителя звуковых частот

Коэффициенты частотных искажений на низших GН и высших GВ частотах:

, .

В многокаскадном УЗЧ общий коэффициент частотных искажений на любой частоте равен сумме коэффициентов частотных искажений в отдельных каскадах:

. (3.5)

Взаимной коррекцией коэффициентов частотных искажений можно добиться, что усилитель в целом будет иметь идеально плоскую АЧХ [8]. Неравномерность АЧХ высококачественных УЗЧ в диапазоне рабочих частот не должна превышать 0,5...1,5 дБ. Для уменьшения линейных искажений диапазон рабочих частот усилителя выбирают шире диапазона частот, воспроизводимых акустическими системами.

Фазовые искажения являются результатом вносимых усилителем фазовых сдвигов между различными частотными компонентами сложного звукового сигнала, вследствие чего искажается его форма. В качестве примера рассмотрим гармонический сигнал, состоящий из основной и третьей гармоник (рис. 3.2, а). Если же и первая гармоника будет иметь такой же временной сдвиг, то форма сигнала изменится (рис. 3.2, б). Если же и первая гармоника будет иметь такой же сдвиг фазы, то сигнал только сдвинется во времени, но форма его не изменится.

Фазочастотные искажения отсутствуют, если усилитель на всех частотах полосы пропускания не вносит фазовых сдвигов и если фазовый сдвиг, вносимый усилителем, пропорционален частоте сигнала.

Фазовые искажения в усилителе оценивают по фазочастотной характеристике (ФЧХ). Эта характеристика представляет собой зависимость фазового сдвига Dj выходного напряжения (тока) относительно входного от частоты при действии на входе усилителя синусоидального сигнала.

Групповое время запаздывания представляет собой производную по частоте ФЧХ. При линейной ФЧХ все спектральные составляющие входного сигнала запаздывают на одинаковое время, что не вызывает искажения формы сигнала. Если ФЧХ нелинейна, то различные спектральные составляющие входного сигнала будут запаздывать на различное время, форма выходного сигнала исказится, и верность воспроизведения аудиосигнала нарушится.

а

б

Рисунок 3.2 — Влияние фазового сдвига на форму звукового сигнала

Количественной оценкой фазовых искажений служит нелинейность ФЧХ реального усилителя, равная разности между реальной ФЧХ усилителя и аппроксимирующей ее линейной функцией в рабочем диапазоне частот. Принято считать, что в широком диапазоне звуков человеческое ухо не реагирует на изменение фазовых соотношений между отдельными гармоническими составляющими спектра сигнала. Отчасти это верно при монофоническом воспроизведении. Однако в высококачественных стереофонических системах фазочастотные искажения существенно влияют на верность воспроизведения, поэтому эти искажения должны быть нормированы. В высококачественных усилителях звуковоспроизведения фазовые искажения Dj в рабочем диапазоне частот не должны превышать 4°...5°. Расчеты показывают, чтобы нелинейность фазовой характеристики в пределах рабочего диапазона была меньше 2°, полосу пропускания УЗЧ нужно расширить в обе стороны в 2,5 раза, то есть для усилителей высококачественного звуковоспроизведения, имеющих малые фазовые искажения, полоса пропускания должна быть 8…50 000 Гц.

Реальный звуковой сигнал на входе УЗЧ имеет сложную форму, и высокое качество воспроизведения требует сохранение формы входного сигнала с высокой верностью. Изменение формы сигнала на выходе УЗЧ зависит как от амплитудно-частотных, так и фазочастотных искажений. Ожидаемое изменение формы сигнала может быть определено анализом переходных процессов, обусловленных наличием реактивных элементов в цепях усилителя. Для количественной оценки искажений, возникающих из-за переходных процессов и приводящих к изменению формы сигнала, удобно проанализировать переходную характеристику (ПХ) усилителя.

Переходная характеристика есть реакция УЗЧ на воздействие единичной функции (рис. 3.3) и представляет собой зависимость мгновенного значения выходного напряжения усилителя Uвых от времени t при скачкообразном изменении напряжения на входе усилителя. Переходные искажения оцениваются искажениями фронта и плоской вершины импульса.

Рисунок 3.3 — Переходная характеристика УЗЧ

Искажения плоской вершины импульса в УЗЧ обычно не исследуются, так как они связаны с искажениями в низкочастотном участке сигнала, которые легко анализируются по амплитудно-частотной характеристике.

Искажения фронта импульса оценивают по его длительности tФ и выбросу dФ (рис. 3.3). Большая длительность фронта импульса приводит к динамическим искажениям, которые проявляются в виде завала фронта резких перепадов уровня реального музыкального сигнала и ухудшению четкости на верхних частотах. Для уменьшения искажений такого рода необходимо повышать быстродействие УЗЧ. Быстродействие усилителя можно оценить как по длительности фронта tФ, так и по полосе пропускания или максимальной скорости нарастания выходного сигнала Vmax. Значение максимальной скорости нарастания определяется как максимальная производная ненормированной переходной характеристики (рис. 3.3).

. (3.6)

Для гармонического колебания максимальная скорость нарастания в линейной системе определяется амплитудой и частотой сигнала.

. (3.7)

Отсюда следует, что для обеспечения заданной амплитуды на верхней граничной частоте усилитель должен иметь скорость нарастания выходного напряжения, определяемую следующим соотношением:

, (3.8)

где fв — максимальная частота, передаваемая усилителем без искажений;

Um. вых — максимальная неискаженная амплитуда выходного синусоидального сигнала.

Однако оконечный усилитель звукового тракта очень редко можно считать достаточно близким к линейной системе, особенно на высоких частотах, поэтому Vmax для усилителей мощности звуковых частот оценивается по переходной характеристике.

Чем больше скорость нарастания выходного напряжения, тем качественнее воспроизводится звуковая панорама. Характерное значение Vmax для высококачественных усилителей мощности ЗЧ составляет 10...100 В/мкс.

Выброс фронта dФ (рис. 3.3) есть относительная разность между максимальным значением выходного напряжения Umax и его установившимся значением Uу: