Моторная лодка (электроника)

В электронике , моторная езда — это разновидность низкочастотных паразитных колебаний (нежелательного циклического изменения выходного напряжения), которые иногда возникают в аудио- и радиоаппаратуре и часто проявляются в виде звука, похожего на звук работающего мотора моторной лодки на холостом ходу « пук-пук-поставил». ", при выводе звука через динамики или наушники. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Эта проблема встречается, в частности, в радиоприемопередатчиках и старых ламповых аудиосистемах , гитарных усилителях , акустических системах и вызвана некоторым типом нежелательной обратной связи в цепи. Усилительные устройства в аудио- и радиоаппаратуре уязвимы к различным проблемам обратной связи, которые могут вызывать характерный шум на выходе. Термин «моторная лодка» применяется к колебаниям, частота которых находится ниже диапазона слуха, от 1 до 10 герц . ^{[ 3 ]} поэтому отдельные колебания слышны как импульсы. Иногда колебания можно даже увидеть визуально, когда диффузоры низкочастотных динамиков медленно перемещаются вперед и назад. ^{[ 2 ]}

Помимо раздражающего звука, катание на моторной лодке может вызвать обрезание формы выходного аудиосигнала и, следовательно, искажение выходного сигнала.

возникновение

Хотя низкочастотные паразитные колебания в аудиооборудовании могут возникать по ряду причин, существует несколько типов оборудования, в которых они часто наблюдаются:

Старые аудиоусилители с емкостной (RC) или индуктивной (трансформаторной) связью между каскадами. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} Такая конструкция чаще всего используется в вакуумном ламповом (клапанном) оборудовании. ^{[ 8 ]} Моторные лодки были проблемой на протяжении всей эпохи электроники на электронных лампах. ^{[ 5 ]} но стал редкостью, поскольку в 1970-х годах ламповый механизм был заменен современными полупроводниковыми конструкциями с прямой связью . ^{[ 8 ]} Недавнее возрождение популярности традиционного лампового аудиооборудования в гитарных усилителях и домашних аудиосистемах привело к повторному появлению проблем с моторными лодками. Проблема иногда возникает в старом оборудовании из-за испарения электролита из «мокрых» электролитических конденсаторов старого образца , используемых в силовых цепях устаревшего оборудования, или в оборудовании любого возраста, где каскад усилителя чувствителен к обратной связи через шины питания. , и это можно исправить путем замены/модернизации конденсаторов.
с прямой связью операционных усилителей Как в старых, так и в новых конструкциях, даже в схемах , обратная связь через шины питания может генерировать ультразвуковые колебания, амплитуда которых изменяется на низкой частоте ( разрыв ) из-за провала напряжения источника питания по мере нарастания колебаний ( большая постоянная времени, поступающая от резервуарного конденсатора источника питания ), таким образом, что низкая частота слышна, хотя основная частота высокой частоты не слышна. Такие проблемы бывает сложно диагностировать. ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]}
Аудиооборудование, связанное с радиопередатчиками , особенно приемопередатчики в радиостанциях двусторонней связи , такие как Citizens Band , FRS , которые имеют автоматическую регулировку усиления (АРУ) или шумоподавитель . Неисправности в цепях АРУ или шумоподавителя, которые имеют большие постоянные времени , могут вызвать низкочастотные колебания. Другой возможной причиной, иногда в сочетании с первой, является утечка сильного радиочастотного (РЧ) сигнала из передатчика в звуковые секции приемника, что может вызвать затухание колебаний. Это проблема радиочастотных помех , вызванная неадекватным экранированием или фильтрацией для защиты от радиочастотных помех.

Теория

Как и все электронные колебания , моторная лодка возникает, когда часть выходной энергии усилительного устройства, такого как транзистор или вакуумная лампа, возвращается обратно во входную цепь устройства (или, возможно, в более раннюю ступень схемы усилителя) с правильной фазой. за положительный отзыв . Это указывает на наличие нежелательной обратной связи в цепи от выхода ко входу усилительного каскада. Технические условия генерации колебаний, заданные критерием устойчивости Баркгаузена , заключаются в том, что общий коэффициент усиления контура обратной связи (включающий усилительное устройство и тракт обратной связи) на частоте колебаний должен быть равен единице (0 дБ), и что фазовый сдвиг должен быть кратным 360° (2π радиан ). Поскольку большинство усилительных устройств, транзисторов и ламп, являются инвертирующими, при этом выходной сигнал на 180° противоположен по фазе входному, путь обратной связи должен способствовать сдвигу на остальные 180°.

Многие типы паразитных колебаний вызваны малыми межэлектродными емкостями ( паразитная емкость ) или взаимной индуктивностью между соседними проводами или электронными компонентами на печатной плате, которые создают непреднамеренный путь обратной связи. Однако они обычно вызывают колебания высокой частоты , находящиеся в верхней части или выше полосы пропускания оборудования. Это связано с тем, что фазовый сдвиг малых реактивных сопротивлений в цепи обратной связи, который увеличивается с частотой, становится существенным только на высоких частотах. Низкочастотные колебания, такие как катание на моторной лодке, указывают на то, что задействовано какое-то устройство или цепь с большой постоянной времени , например, конденсаторы межкаскадной связи. ^{[ 6 ]} или трансформаторы, или конденсаторы фильтра и питающую обмотку трансформатора. ^{[ 6 ]}

В схемах электронных ламп частой причиной является обратная связь через цепь питания пластины . ^{[ 2 ]}^{[ 6 ]}^{[ 4 ]} Источник питания подает постоянный ток на пластину каждой лампы, поэтому проводка источника питания (силовые шины) может стать непреднамеренным каналом обратной связи между каскадами. Выходное сопротивление диодных ламповых выпрямителей в источнике питания высокое, поэтому возрастающее сопротивление конденсаторов фильтра на низких частотах может означать, что низкочастотные колебания тока, потребляемого выходными каскадами, могут вызвать колебания напряжения в сети. напряжение питания, которое возвращается на более ранние ступени, ^{[ 2 ]}^{[ 6 ]}^{[ 4 ]} превращая систему в субаудио генератор. Это вызвано недостаточной фильтрацией или развязкой источника питания. Электролитические конденсаторы, используемые в оборудовании 1960-х годов, содержали жидкий электролит, который высыхал в течение десятилетий, уменьшая емкость и увеличивая ток утечки, и это часто является причиной.

Одним из предлагаемых решений является «замена конденсаторов», замена всех старых электролитических конденсаторов. ^{[ 4 ]}^{[ 11 ]} Более радикальное, но комплексное решение — добавить современные микросхемы- стабилизаторы напряжения или заменить весь блок питания на современный регулируемый. ^{[ 4 ]}

В радиоаппаратуре

В оборудовании, включающем радиопередатчики , движение моторной лодки может быть вызвано радиочастотными помехами (RFI), т. е. сильным радиосигналом от передатчика, попадающим в аудиоцепи или цепи приемника. Аудиосхемы приемника с автоматической регулировкой усиления с постоянной времени (АРУ) имеют петлю обратной связи , которая регулирует усиление звукового каскада для компенсации различий в уровне звука по таким причинам, как разные голоса. Схемы шумоподавления, используемые в радиостанциях двусторонней связи для подавления шума, также имеют петлю обратной связи, которая отключает звук при обнаружении высокочастотного шума.

Если неслышимый сигнал радиочастотного (РЧ) передатчика случайно попадает в тракт аудиосигнала приемника, это может вызвать срабатывание схемы АРУ или шумоподавителя для уменьшения усиления. Затем, после времени задержки, установленного постоянной времени схемы, схема снова увеличивает усиление до тех пор, пока амплитуда радиосигнала не вызовет новое снижение усиления. Этот повторяющийся цикл воспринимается как катание на моторной лодке.

Примером может служить радиоприемник Citizen с частотой 27 МГц в автомобиле, подключенный к 12-вольтовому источнику постоянного тока автомобиля. Если развязывающие конденсаторы , которые блокируют радиопомехи от проводов питания, отсутствуют или неадекватны, или длинные провода питания улавливают слишком много радиочастот от антенны, то сигнал радиочастотного передатчика может попасть в приемные схемы радиостанции через провода питания. Затем происходит катание на моторной лодке.

Ссылки

^ Амос, Юго-Запад; Роджер Амос (2002). Словарь электроники Ньюнеса, 4-е изд . Ньюнес. п. 205. ИСБН 0080524052 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ван дер Вин, Менно (1999). Современные ламповые усилители высокого класса: на основе тороидальных выходных трансформаторов . Электор Интернешнл Медиа. п. 15. ISBN 0905705637 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Дейли, Дентон Дж. (2013). Электроника для гитаристов, 2-е изд . Спрингер. п. 163. ИСБН 978-1461440871 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Джонс, Морган (2011). Ламповые усилители, 4-е изд . Эльзевир. п. 467. ИСБН 978-0080966403 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Проблема была распространена на заре радио: Уэсткотт, О.Д. (август 1927 г.). « Мотолодочный спорт» - Что это такое и почему» (PDF) . Радио Новости . Издательство «Экспериментатор»: 149 . Проверено 7 июля 2013 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Бук, Зе (март 1927 г.). «Вылечено катание на моторной лодке» (PDF) . Радиотехника . 7 (3). Нью-Йорк: Издательство Radio Engineering Publishing Co.: 614–615 . Проверено 9 января 2015 г.
^ Дункан, Бен (1996). Высокопроизводительные усилители мощности звука . Ньюнес. стр. 191 . ISBN 0080508049 . катание на моторных лодках.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Селф, Дуглас (2012). Справочник по проектированию усилителей мощности звука, 4-е изд . ЦРК Пресс. п. 7.42. ISBN 978-1136123733 .
^ Помощь в устранении неполадок старого передатчика.
^ Вопросы по моторным лодкам EL34 PP
^ Кин, Р.Г. (1997). «Мотолодочный спорт» . Страница отладки лампового усилителя . Веб-страница GEO, ориентированная на гитарные эффекты . Проверено 3 июля 2013 г. {{cite web}}: Внешняя ссылка в |work= ( помощь )

[Amos-1] Амос, Юго-Запад; Роджер Амос (2002). Словарь электроники Ньюнеса, 4-е изд . Ньюнес. п. 205. ИСБН 0080524052 .

[Van_der_Veen-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Ван дер Вин, Менно (1999). Современные ламповые усилители высокого класса: на основе тороидальных выходных трансформаторов . Электор Интернешнл Медиа. п. 15. ISBN 0905705637 .

[Dailey-3] Перейти обратно: ^а ^б Дейли, Дентон Дж. (2013). Электроника для гитаристов, 2-е изд . Спрингер. п. 163. ИСБН 978-1461440871 .

[Jones-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Джонс, Морган (2011). Ламповые усилители, 4-е изд . Эльзевир. п. 467. ИСБН 978-0080966403 .

[Westcott-5] Перейти обратно: ^а ^б Проблема была распространена на заре радио: Уэсткотт, О.Д. (август 1927 г.). « Мотолодочный спорт» - Что это такое и почему» (PDF) . Радио Новости . Издательство «Экспериментатор»: 149 . Проверено 7 июля 2013 г.

[Bouck-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Бук, Зе (март 1927 г.). «Вылечено катание на моторной лодке» (PDF) . Радиотехника . 7 (3). Нью-Йорк: Издательство Radio Engineering Publishing Co.: 614–615 . Проверено 9 января 2015 г.

[Duncan-7] Дункан, Бен (1996). Высокопроизводительные усилители мощности звука . Ньюнес. стр. 191 . ISBN 0080508049 . катание на моторных лодках.

[Self-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с Селф, Дуглас (2012). Справочник по проектированию усилителей мощности звука, 4-е изд . ЦРК Пресс. п. 7.42. ISBN 978-1136123733 .

[9] Помощь в устранении неполадок старого передатчика.

[10] Вопросы по моторным лодкам EL34 PP

[Keen-11] Кин, Р.Г. (1997). «Мотолодочный спорт» . Страница отладки лампового усилителя . Веб-страница GEO, ориентированная на гитарные эффекты . Проверено 3 июля 2013 г. {{cite web}}: Внешняя ссылка в |work= ( помощь )

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]