الزامات آزمون IEC 62368-1 برای تجهیزات حاوی تقویت‌کننده‌های صوتی

با توجه به مشخصات ITU-R 468-4 (اندازه‌گیری سطوح نویز صوتی در پخش صدا)، پاسخ فرکانسی 1000 هرتز 0 دسی‌بل است (به شکل زیر مراجعه کنید)، که به عنوان یک سیگنال مرجع مناسب است و برای ارزیابی فرکانس مناسب است.

عملکرد پاسخ تقویت‌کننده‌های صوتی. سیگنال فرکانس پاسخ پیک. اگر سازنده اعلام کند که تقویت‌کننده صوتی برای کار در شرایط زیر 1000 هرتز در نظر گرفته نشده است، فرکانس منبع سیگنال صوتی باید با فرکانس پاسخ پیک جایگزین شود. فرکانس پاسخ پیک، فرکانس منبع سیگنال است که در آن حداکثر توان خروجی بر روی امپدانس بار نامی (از این پس به عنوان بلندگو) در محدوده عملکرد مورد نظر تقویت‌کننده صوتی اندازه‌گیری می‌شود. در عمل، بازرس می‌تواند دامنه منبع سیگنال را ثابت کند و سپس فرکانس را جاروب کند تا بررسی کند که فرکانس منبع سیگنال مربوط به حداکثر ولتاژ مقدار موثر ظاهر شده بر روی بلندگو، فرکانس پاسخ پیک است.

نوع توان خروجی و تنظیم - حداکثر توان خروجی

حداکثر توان خروجی، حداکثر توانی است که بلندگو می‌تواند به دست آورد و ولتاژ مربوطه، حداکثر ولتاژ مقدار موثر است. تقویت‌کننده‌های صوتی رایج اغلب از مدارهای OTL یا OCL بر اساس اصل کار تقویت‌کننده‌های کلاس AB استفاده می‌کنند. هنگامی که یک سیگنال صوتی موج سینوسی 1000 هرتز به تقویت‌کننده صوتی وارد می‌شود و از ناحیه تقویت وارد ناحیه اشباع می‌شود، دامنه سیگنال نمی‌تواند به افزایش خود ادامه دهد، نقطه ولتاژ پیک محدود می‌شود و اعوجاج تخت در پیک ظاهر می‌شود.

با استفاده از اسیلوسکوپ برای آزمایش شکل موج خروجی بلندگو، می‌توانید متوجه شوید که وقتی سیگنال به مقدار موثر تقویت می‌شود و نمی‌تواند بیشتر افزایش یابد، اعوجاج پیک رخ می‌دهد (به شکل 2 مراجعه کنید). در این زمان، در نظر گرفته می‌شود که حالت حداکثر توان خروجی حاصل شده است. هنگامی که اعوجاج پیک رخ می‌دهد، ضریب قله شکل موج خروجی کمتر از ضریب قله موج سینوسی 1.414 خواهد بود (همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، ضریب قله = ولتاژ پیک / ولتاژ مقدار موثر = 8.00/5.82≈1.375＜1.414)

شکل 2: شرایط ورودی سیگنال موج سینوسی 1000 هرتز، شکل موج خروجی بلندگو در حداکثر توان خروجی

نوع توان خروجی و تنظیم - توان خروجی بدون کلیپ،توان خروجی بدون کلیپ به توان خروجی در محل اتصال ناحیه اشباع و ناحیه تقویت اشاره دارد، زمانی که بلندگو با حداکثر توان خروجی و بدون اعوجاج پیک کار می‌کند (نقطه کار به سمت ناحیه تقویت متمایل است). شکل موج خروجی صوتی یک موج سینوسی 1000 هرتز کامل را بدون اعوجاج پیک یا کلیپ نشان می‌دهد و ولتاژ RMS آن نیز کمتر از ولتاژ RMS در حداکثر توان خروجی است (به شکل 3 مراجعه کنید).

شکل 3 شکل موج خروجی بلندگو را نشان می‌دهد که پس از کاهش ضریب تقویت وارد حالت توان خروجی بدون کلیپ می‌شود (شکل‌های 2 و 3 همان شبکه تقویت‌کننده صوتی را نشان می‌دهند)

از آنجایی که تقویت‌کننده‌های صوتی در رابط بین مناطق تقویت و اشباع کار می‌کنند و ناپایدار هستند، لرزش دامنه سیگنال (ممکن است پیک‌های بالا و پایین برابر نباشند) می‌تواند ایجاد شود. ضریب قله را می‌توان با استفاده از 50% از ولتاژ پیک تا پیک به عنوان ولتاژ پیک محاسبه کرد. در شکل 3 , ولتاژ پیک 0.5 × 13.10V = 6.550V , و ولتاژ RMS 4.632V . ضریب قله = ولتاژ پیک / ولتاژ RMS = 6.550 / 4.632 ≈ 1.414. نوع توان خروجی و تنظیم - روش‌های تنظیم توان. تقویت‌کننده‌های صوتی سیگنال‌های کوچک را دریافت می‌کنند، آنها را تقویت می‌کنند و به بلندگوها خروجی می‌دهند. نسبت بهره معمولاً با استفاده از یک مقیاس حجم دقیق تنظیم می‌شود (به عنوان مثال، تنظیم حجم تلویزیون می‌تواند از 30 تا 100 مرحله متغیر باشد). با این حال، تنظیم نسبت بهره با تنظیم دامنه منبع سیگنال بسیار کم‌اثر است. کاهش دامنه منبع سیگنال، حتی با بهره بالای تقویت‌کننده، همچنان توان خروجی بلندگو را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد (به شکل 4 مراجعه کنید). در

شکل 4: شکل موج خروجی زمانی که بلندگو پس از کاهش دامنه منبع سیگنال وارد حالت توان خروجی بدون کلیپ می‌شود.

(شکل‌های 2 و 4 همان شبکه تقویت‌کننده صوتی را نشان می‌دهند)

شکل 3 , تنظیم حجم، بلندگو را از حداکثر توان خروجی به حالت بدون کلیپ بازمی‌گرداند، با ولتاژ RMS 4.632V . در شکل 4 , با تنظیم دامنه منبع سیگنال، بلندگو از حالت حداکثر توان خروجی به حالت توان خروجی بدون کلیپ تنظیم می‌شود و ولتاژ مقدار موثر 4.066V . با توجه به فرمول محاسبه توان

توان خروجی = مربع ولتاژ RMS / امپدانس بلندگو

توان خروجی بدون کلیپ شکل 3 حدود 30٪ از شکل 4 بیشتر است، بنابراین شکل 4 حالت توان خروجی بدون کلیپ واقعی نیست.

مشاهده می‌شود که روش صحیح برای فراخوانی از حالت حداکثر توان خروجی به حالت توان خروجی بدون کلیپ، ثابت کردن دامنه منبع سیگنال و تنظیم ضریب تقویت تقویت‌کننده صوتی است، یعنی تنظیم حجم تقویت‌کننده صوتی بدون تغییر دامنه منبع سیگنال.

نوع توان خروجی و تنظیم - 1/8 توان خروجی بدون کلیپ

شرایط عملکرد عادی برای تقویت‌کننده‌های صوتی برای شبیه‌سازی شرایط عملکرد بهینه بلندگوهای دنیای واقعی طراحی شده‌اند. اگرچه ویژگی‌های صدای دنیای واقعی بسیار متفاوت است، اما ضریب قله اکثر صداها در محدوده 4 است (به شکل 5 مراجعه کنید).

شکل 5: یک شکل موج صدای دنیای واقعی با ضریب قله 4

با در نظر گرفتن شکل موج صدا در شکل 5 به عنوان مثال، ضریب قله = ولتاژ پیک / ولتاژ RMS = 3.490 / 0.8718 = 4. برای دستیابی به صدای هدف بدون اعوجاج، یک تقویت‌کننده صوتی باید اطمینان حاصل کند که حداکثر پیک آن عاری از کلیپ است. اگر از یک منبع سیگنال موج سینوسی 1000 هرتز به عنوان مرجع استفاده شود، برای اطمینان از اینکه شکل موج بدون اعوجاج باقی می‌ماند و ولتاژ پیک 3.490 ولت محدود به جریان نیست، ولتاژ سیگنال RMS باید 3.490 ولت / 1.414 = 2.468 ولت باشد. با این حال، ولتاژ RMS صدای هدف فقط 0.8718 ولت است. بنابراین، نسبت کاهش صدای هدف به ولتاژ RMS منبع سیگنال موج سینوسی 1000 هرتز 0.8718 / 2.468 = 0.3532 است. با توجه به فرمول محاسبه توان، نسبت کاهش ولتاژ RMS 0.3532 است، به این معنی که نسبت کاهش توان خروجی 0.3532 مربع است که تقریباً برابر با 0.125=1/8 است.

بنابراین، با تنظیم توان خروجی بلندگو به 1/8 توان خروجی بدون کلیپ مربوط به منبع سیگنال موج سینوسی 1000 هرتز، صدای هدف بدون اعوجاج و ضریب قله 4 می‌تواند خروجی داشته باشد. به عبارت دیگر، 1/8 توان خروجی بدون کلیپ مربوط به منبع سیگنال موج سینوسی 1000 هرتز، حالت کاری بهینه برای تقویت‌کننده صوتی برای خروجی صدای هدف با ضریب قله 4 بدون تلفات است.

حالت عملکرد تقویت‌کننده صوتی بر اساس بلندگو است که 1/8 توان خروجی بدون کلیپ را ارائه می‌دهد. هنگامی که در حالت توان خروجی بدون کلیپ هستید، حجم را طوری تنظیم کنید که ولتاژ مقدار موثر به حدود 35.32٪ کاهش یابد، که 1/8 توان خروجی بدون کلیپ است. از آنجایی که نویز صورتی بیشتر شبیه صدای واقعی است، پس از استفاده از یک سیگنال موج سینوسی 1000 هرتز برای به دست آوردن توان خروجی بدون کلیپ، می‌توان از نویز صورتی به عنوان منبع سیگنال استفاده کرد. هنگام استفاده از نویز صورتی به عنوان منبع سیگنال، لازم است یک فیلتر میان‌گذر همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است نصب شود تا پهنای باند نویز محدود شود.

شرایط کاری عادی و غیرعادی - شرایط کاری عادی

انواع مختلف تجهیزات تقویت‌کننده صوتی باید هنگام تنظیم شرایط عملکرد عادی، تمام شرایط زیر را در نظر بگیرند:

- خروجی تقویت‌کننده صوتی به نامطلوب‌ترین امپدانس بار نامی یا بلندگوی واقعی (در صورت ارائه) متصل است؛

——تمام کانال‌های تقویت‌کننده صوتی به طور همزمان کار می‌کنند؛

- برای یک ارگان یا ساز مشابه با یک واحد تولید کننده تن، به جای استفاده از یک سیگنال موج سینوسی 1000 هرتز، دو کلید پدال باس (در صورت وجود) و ده کلید دستی را در هر ترکیبی فشار دهید. تمام توقف‌ها و دکمه‌هایی را که توان خروجی را افزایش می‌دهند فعال کنید و ساز را به 1/8 حداکثر توان خروجی تنظیم کنید؛

- اگر عملکرد مورد نظر تقویت‌کننده صوتی با اختلاف فاز بین دو کانال تعیین می‌شود، اختلاف فاز بین سیگنال‌های اعمال شده به دو کانال 90 درجه است؛

برای تقویت‌کننده‌های صوتی چند کاناله، اگر برخی از کانال‌ها نمی‌توانند به طور مستقل کار کنند، امپدانس بار نامی را متصل کرده و توان خروجی را به 1/8 توان خروجی بدون کلیپ طراحی شده تقویت‌کننده تنظیم کنید.

اگر عملکرد مداوم امکان‌پذیر نیست، تقویت‌کننده صوتی در حداکثر سطح توان خروجی که امکان عملکرد مداوم را فراهم می‌کند، کار می‌کند.

شرایط کاری عادی و غیرعادی - شرایط کاری غیرعادی

شرایط کاری غیرعادی تقویت‌کننده صوتی برای شبیه‌سازی نامطلوب‌ترین وضعیتی است که ممکن است بر اساس شرایط کاری عادی رخ دهد. بلندگو را می‌توان با تنظیم حجم یا با تنظیم اتصال کوتاه بلندگو و غیره، وادار به کار در نامطلوب‌ترین نقطه بین صفر و حداکثر توان خروجی کرد.

شرایط کاری عادی و غیرعادی - قرار دادن تست افزایش دما

هنگام انجام تست افزایش دما بر روی یک تقویت‌کننده صوتی، آن را در موقعیت مشخص شده توسط سازنده قرار دهید. اگر اظهارنظر خاصی وجود ندارد، دستگاه را در یک جعبه تست چوبی با جلوی باز، 5 سانتی‌متر از لبه جلویی جعبه، با 1 سانتی‌متر فضای آزاد در امتداد کناره‌ها یا بالا و 5 سانتی‌متر از پشت دستگاه تا جعبه تست قرار دهید. قرارگیری کلی شبیه به شبیه‌سازی یک کابینت تلویزیون خانگی است.

شرایط کاری عادی و غیرعادی - فیلتر کردن نویز و بازیابی موج اصلی نویز برخی از مدارهای تقویت‌کننده دیجیتال همراه با سیگنال صوتی به بلندگو منتقل می‌شود و باعث می‌شود نویز نامنظم هنگام تشخیص شکل موج خروجی بلندگو توسط اسیلوسکوپ ظاهر شود. توصیه می‌شود از مدار فیلتر سیگنال ساده نشان داده شده در شکل زیر استفاده کنید (روش استفاده به این صورت است: نقاط A و C به انتهای خروجی بلندگو متصل می‌شوند، نقطه B به زمین مرجع/زمین حلقه تقویت‌کننده صوتی متصل می‌شود و نقاط D و E به انتهای تشخیص اسیلوسکوپ متصل می‌شوند). این می‌تواند بیشتر نویز را فیلتر کرده و موج اصلی سینوسی 1000 هرتز را تا حد زیادی بازیابی کند (1000F در شکل یک اشتباه تایپی است، باید 1000pF باشد).

برخی از تقویت‌کننده‌های صوتی عملکرد برتری دارند و می‌توانند مشکل اعوجاج پیک را حل کنند، به طوری که سیگنال هنگام تنظیم به حالت حداکثر توان خروجی، اعوجاج یا کلیپ نخواهد داشت. در این زمان، توان خروجی بدون کلیپ معادل حداکثر توان خروجی است. هنگامی که کلیپ قابل مشاهده نمی‌تواند ایجاد شود، حداکثر توان خروجی را می‌توان به عنوان توان خروجی بدون کلیپ در نظر گرفت.

طبقه‌بندی منبع انرژی الکتریکی و حفاظت ایمنی

تقویت‌کننده‌های صوتی می‌توانند سیگنال‌های صوتی با ولتاژ بالا را تقویت و خروجی دهند، بنابراین منبع انرژی سیگنال صوتی باید طبقه‌بندی و محافظت شود. هنگام طبقه‌بندی، حتماً کنترل‌کننده تن را در یک موقعیت متعادل تنظیم کنید و به تقویت‌کننده صوتی اجازه دهید با حداکثر توان خروجی بدون کلیپ به بلندگو کار کند. سپس، بلندگو را بردارید و ولتاژ مدار باز را آزمایش کنید. طبقه‌بندی منبع انرژی سیگنال صوتی و حفاظت ایمنی در جدول زیر نشان داده شده است.

مولد نویز صورتی