Способ контроля нелинейных искажений усилителя звуковых частот и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к радиотехнике, конкретнее к технике контроля усилителя звуковых частот (УЗЧ).

Целью изобретения является расширение области использования за счет обеспечения возможности обнаружения самовозбуждения в нерабочей полосе частот.

Для достижения поставленной цели опорный сигнал формируют из сигнала с выхода усилителя звуковых частот путем выделения из него по меньшей мере двух сигналов частот fi и fa, которые соответствуют некратным вокализованным формантам, сравниваемый сигнал путем выделения по меньшей мере двух комбинационных частот fa и , равных соответственно fi - fa и fi - 2f2.

Для достижения поставленной цели в устройстве контроля нелинейный искажений усилителя звуковых частот регистратор выполнен в виде первой, второй, третьей и

четвертой параллельных цепочек, входы которых соединены и являются входом регистратора, каждая первая и вторая цепочки содержат первый фильтр, нелинейный элемент, который являются общим для этих цепочек и имеет первый и второй входы, которые соединены соответственно с выходами первых фильтров первой и второй цепочек и второй фильтр, вход которого соединен с выходом общего нелинейного элемента, выход которого соединен последовательно с первым выпрямителем и поро- говым элементом, каждая третья и четвертая цепочки содержат соединенные последовательно третий фильтр, вторые выпрямитель и пороговый элемент, а также первую и вторую схемы сравнения выходы которых через элемент ИЛИ соединены с индикатором, причем первый и второй входы, соответственно, первой и второй схем сравнения соединены соответственно, с выходами пороговых элементов первой и

оо

Сл) СО 00

hO S3

третьей, второй и четвертой параллельных цепочек.

В выделенные сигналы частот fi и fa вносят комбинационные составляющие, величина которых соответствует предельным искажениям, присущим исправному испытуемому усилителю, затем сопоставляют уров- ни комбинационных составляющих, внесенных преднамеренно и полученных на выходе усилителя из сигналов тз и U. При превышении уровня комбинационных составляющих на выходе усилителя уровня комбинационных составляющих, внесенных преднамеренно, генерируют сигнал неисправности усилителя..

Способ основан на том, что речевой сигнал представляет собой последовательность вокализованных и невокализованных участков речи, причем пропускание речевого сигнала через узкополосный фильтр по- зволяет получить дискретную спектральную структуру вокализованного участка, а для невокализованных участков никакой подобной структуры не наблюдается. Вокализованные участки в свою.очередь не являются гармоническими колебаниями, а состоят из колебаний нескольких частот и обертонов, кратных каждой из частот.

Таким образом при поступлении на вход усилителя звуковых частот вокализо- ванного участка речи спектр напряжения содержит частоты fi и fa. При возникновении нелинейных искажений в усилителе на его выходе образуются составляющие комбинационных частот (fi - fa), (fi - 2fa), что позволяет, используя предложенный способ, осуществлять контроль за возникновением нелинейных искажений и косвенно судить о возможном самовозбуждении усилителя за пределами рабочего диапазона частот.

Кроме того, для повышения достоверности сигнал генерируют только при повышении вокализованных формант, заранее заданного порогового уровня. Это исключа- ет возможность срабатывания устройства на шумовые составляющие усиливаемого сигнала.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации способа контроля усилителя звуковых частот.

На чертеже приняты следующие обозначения: 1 -источник речевых сигналов, 2 - контролируемый усилитель звуковой частоты. 3 - нагрузка на которую работает испы- туемый усилитель, 4, 5, 6, 7 - фильтры, настроенные соответственно: 4 - на среднюю частоту 1-ой вокализованной форманты fi, 5 - на среднюю частоту 2-й вокализованной форманты f2, 6 - на разность частоты настройки 4 и 5 фильтров fi и fa, 7 - на разность частоты настройки одного и удвоенной частоты настройки другого fi - 2fa, 8 - нелинейный элемент, н.э., 9, 10 - выпрямители, 11, 12 - фильтры, настроенные соответственно фильтрам 6 и 7, 1.3, 14 - пороговые элементы, 15, 16 - преобразователи переменного напряжения в постоянное (выпрямители), 17, 18-пороговые элементы, 19, 20 - элементы сравнения, 21 - элементы ИЛИ, 22 - индикатор.

Работа устройства происходит следующим образом. Сигнал с выхода усилителя поступает на линейку фильтров 4,5, 6,7, при этом фильтр 4 - настроен на частоту вокализованного участка fi, фильтр 5 - на частоту fa не кратную частоте fi, фильтр 6 - на частоту (fi - fa), фильтр 7 - на частоту (fi - 2fa). Частоты (f 1 - fa) и (f 1 - 2fa) выбраны исходя из того, что их амплитуды пропорциональны амплитудам второй и третьей гармоник соответственно.

Колебания с выхода фильтров 4 и 5 поступают на. нелинейный элемент 8, например, с квадратичной и кубической характеристикой нелинейности. На выходе н.э. также возникают колебания комбинационных частот (f 1 - fa), (f 1 - 2fa), которые выделяются фильтрами 11,12 и преобразуются в постоянное напряжение блоками 15,16, постоянное напряжение с выходов которых поступает на вход пороговых элементов 17, 18, на выходе которых при этом появляется напряжение соответствующее уровню предельных искажений исправного (негенерирующего) усилителя данного типа. Напряжение с выхода ПЭ-17 поступает на вход элемента сравнения 19, а напряжение с выхода - на вход элемента сравнения 20. Если в усилителе возникли нелинейные искажения, то на выходе фильтров 6, 7 также появятся колебания с частотами (fi - f2), (fi -2fa), которые преобразуются в постоянное напряжение блоками 9, 10. Это напряжение вызовет срабатывание пороговых элементов сравнения 19, 20 будет действовать напряжение соответствующее фактическим искажениям данного усилителя. Элементы сравнения срабатывают, если уровень на втором входе больше уровня на первом входе. До тех пор пока искажения усилителя меньше предельно допустимого для данного типа исправных усилителей элементы сравнения не срабатывают. При возникновении внеполосной генерации или иной неисправности, вносящей нелинейные искажения, уровни на вторых входах возрастут, хотя бы один из элементов сравнения срабатывает. Срабатывание одного из элементов 19 или 20 вызовет включение индикагора 22 через элементы ИЛИ - 21. Пороговый уровень элементов 13, 14, 15, устанавливается таким образом, чтоЬы они не срабатывали при усилении невокализованных участков речи..

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществлять контроль за изменением уровня нелинейных искажений и по ним судить о возможном самовозбуждении усилителя звуковых частот в процес- се усиления речевых сигналов.

Формула изобретения

1. Способ контроля нелинейных иска- жений усилителя звуковых частот, заключающийся в том, что подают на вход усилителя звуковых частот рабочий сигнал, формируют сравниваемый сигнал из сигнала с выхода усилителя звуковых частот и определяют уровень нелинейных искажений путем сравнения сравниваемого сигнала с опорным, уровень которого соответствует предельным нелинейным искажениям, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования путем обеспечения возможности, обнаружения наличия самовозбуждения в нерабочей полосе частот, опорный сигнал формируют из сигнала с выхода усилителя звуковых частот путем вы- деления из него по меньшей мере двух сигналов частот f 1 и fa, которые соответствуют некратным вокализованным формантам, сравниваемый сигнал формируют путем выделения по меньшей мере двух комбинаци- онных частот тз, f4, равных соответственно fi - fa и fi - 2f2.

2, Устройство контроля нелинейных искажений усилителя звуковых частот, содержащее источник рабочего сигнала, выход которого является клеммой для подключения входа исследуемого усилителя звуковой частоты, и регистратор, вход которого является клеммой для подключения выхода исследуемого усилителя звуковой частоты, о т- личающееся тем, что, с целью расширения области использования, путем обеспечения возможности обнаружения наличия самовозбуждения в нерабочей полосе частот, регистратор выполнен в виде первой, второй, третьей и четвертой параллельных цепочек, входы которых соединены и являются входом регистратора, каждая первая и вторая цепочки содержат первый фильтр, нелинейный элемент, который является общим для этих цепочек и имеет первый и второй входы, которые соединены соответственно с выходами первых фильтров первой и второй цепочек, и второй фильтр, вход которого соединен с выходом общего нелинейного элемента, выход которого соединен последовательно с первыми выпрямителем и пороговым элементом, каждая третья и четвертая цепочки содержат соединенные последовательно третий фильтр, вторые выпрямитель и пороговый элемент, а также первую и вторую схемы сравнения, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с индикатором, причем первый и второй входы соответственно первой и второй схем сравнения соединены соответственно с выходами пороговых элементов первой и третьей, второй и четвертой параллельных цепочек.

Использование: радиотехника, а именно техника контроля усилителей звуковых частот. Сущность изобретения: устройство включает источник 1 речевых сигналов, контролируемый усилитель 2, нагрузку 3, фильтры 4, 5, 6, 7, 11, 12, нелинейный элемент 8, выпрямители 9, 10, 15, 16, пороговые элементы 13, 14, 17, 18, элементы 19, 20 сравнения, элемент 21 ИЛИ, индикатор 22. Введение блоков с 4 по 21, которые образуют регистратор, позволило расширить область использования устройства за счет обеспечения возможности обнаружения самовозбуждения в нерабочей полосе частот. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.