ข้อกำหนดการทดสอบ IEC 62368-1 สำหรับอุปกรณ์ที่มีเครื่องขยายเสียง

ตามข้อกำหนด ITU-R 468-4 (การวัดระดับเสียงรบกวนของเสียงในการออกอากาศ) การตอบสนองความถี่ 1000Hz คือ 0dB (ดูรูปด้านล่าง) ซึ่งเหมาะสมเป็นสัญญาณอ้างอิงและสะดวกสำหรับการประเมินความถี่

ประสิทธิภาพการตอบสนองของเครื่องขยายเสียง สัญญาณความถี่ตอบสนองสูงสุด หากผู้ผลิตประกาศว่าเครื่องขยายเสียงไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อใช้งานภายใต้สภาวะ 1000Hz ควรเปลี่ยนความถี่ของแหล่งสัญญาณเสียงด้วยความถี่ตอบสนองสูงสุด ความถี่ตอบสนองสูงสุดคือความถี่ของแหล่งสัญญาณเมื่อวัดกำลังขับสูงสุดบนอิมพีแดนซ์โหลดที่กำหนด (ต่อไปนี้เรียกว่าลำโพง) ภายในช่วงการทำงานที่ตั้งใจไว้ของเครื่องขยายเสียง ในการใช้งานจริง ผู้ตรวจสอบสามารถแก้ไขแอมพลิจูดของแหล่งสัญญาณ จากนั้นกวาดความถี่เพื่อตรวจสอบว่าความถี่ของแหล่งสัญญาณที่สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าค่าที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่ปรากฏบนลำโพงคือความถี่ตอบสนองสูงสุด

ประเภทและข้อบังคับกำลังขับ - กำลังขับสูงสุด

กำลังขับสูงสุดคือกำลังสูงสุดที่ลำโพงสามารถรับได้ และแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกันคือแรงดันไฟฟ้าค่าที่มีประสิทธิภาพสูงสุด เครื่องขยายเสียงทั่วไปมักใช้วงจร OTL หรือ OCL ตามหลักการทำงานของเครื่องขยายเสียงคลาส AB เมื่อป้อนสัญญาณเสียงคลื่นไซน์ 1000Hz เข้าไปในเครื่องขยายเสียงและเข้าสู่บริเวณอิ่มตัวจากบริเวณขยาย สัญญาณแอมพลิจูดไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้อีก จุดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดถูกจำกัด และการบิดเบือนแบบแบนราบปรากฏที่จุดสูงสุด

การใช้ออสซิลโลสโคปเพื่อทดสอบรูปคลื่นเอาต์พุตของลำโพง คุณจะพบว่าเมื่อสัญญาณถูกขยายเป็นค่าที่มีประสิทธิภาพและไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้อีก การบิดเบือนสูงสุดเกิดขึ้น (ดูรูปที่ 2) ในเวลานี้ ถือว่าถึงสถานะกำลังขับสูงสุดแล้ว เมื่อเกิดการบิดเบือนสูงสุด ตัวประกอบยอดของรูปคลื่นเอาต์พุตจะต่ำกว่าตัวประกอบยอดของคลื่นไซน์ 1.414 (ดังแสดงในรูปที่ 2 ตัวประกอบยอด = แรงดันไฟฟ้าสูงสุด / แรงดันไฟฟ้าค่าที่มีประสิทธิภาพ = 8.00/5.82≈1.375＜1.414)

รูปที่ 2: สภาวะการป้อนสัญญาณคลื่นไซน์ 1000Hz, รูปคลื่นเอาต์พุตของลำโพงที่กำลังขับสูงสุด

ประเภทและข้อบังคับกำลังขับ - กำลังขับที่ไม่ถูกตัดออก,กำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกหมายถึงกำลังขับที่จุดเชื่อมต่อของโซนอิ่มตัวและโซนขยายเมื่อลำโพงทำงานที่กำลังขับสูงสุดและไม่มีการบิดเบือนสูงสุด (จุดปฏิบัติงานถูกเอนเอียงไปทางโซนขยาย) รูปคลื่นเอาต์พุตเสียงแสดงคลื่นไซน์ 1000Hz ที่สมบูรณ์โดยไม่มีการบิดเบือนสูงสุดหรือการตัดออก และแรงดันไฟฟ้า RMS ยังน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้า RMS ที่กำลังขับสูงสุด (ดูรูปที่ 3)

รูปที่ 3 แสดงรูปคลื่นเอาต์พุตของลำโพงที่เข้าสู่สถานะกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกหลังจากลดตัวประกอบการขยาย (รูปที่ 2 และ 3 แสดงเครือข่ายเครื่องขยายเสียงเดียวกัน)

เนื่องจากเครื่องขยายเสียงทำงานที่ส่วนต่อประสานระหว่างบริเวณการขยายและการอิ่มตัวและไม่เสถียร จึงสามารถสร้างการสั่นของแอมพลิจูดสัญญาณ (ยอดบนและล่างอาจไม่เท่ากัน) สามารถคำนวณตัวประกอบยอดได้โดยใช้50% ของแรงดันไฟฟ้าแบบพีคต่อพีคเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ในรูป3 แรงดันไฟฟ้าสูงสุดคือ0.5 × 13.10V = 6.550V และแรงดันไฟฟ้า RMS คือ4.632V ตัวประกอบยอด= แรงดันไฟฟ้าสูงสุด / แรงดันไฟฟ้า RMS = 6.550 / 4.632 ≈ 1.414. ประเภทและข้อบังคับกำลังขับ - วิธีการควบคุมกำลัง เครื่องขยายเสียงรับสัญญาณอินพุตขนาดเล็ก ขยายสัญญาณ และส่งออกไปยังลำโพง โดยทั่วไปจะปรับอัตราการขยายโดยใช้มาตราส่วนระดับเสียงโดยละเอียด (ตัวอย่างเช่น การปรับระดับเสียงของโทรทัศน์สามารถอยู่ในช่วง 30 ถึง 100 ขั้นตอน) อย่างไรก็ตาม การปรับอัตราการขยายโดยการปรับแอมพลิจูดของแหล่งสัญญาณมีประสิทธิภาพน้อยกว่ามาก การลดแอมพลิจูดของแหล่งสัญญาณ แม้ว่าเครื่องขยายเสียงจะมีการขยายสูง ก็ยังช่วยลดกำลังขับของลำโพงได้อย่างมาก (ดูรูปที่ 4) ใน

รูปที่ 4: รูปคลื่นเอาต์พุตเมื่อลำโพงเข้าสู่สถานะกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกหลังจากลดแอมพลิจูดของแหล่งสัญญาณ

(รูปที่ 2 และ 4 แสดงเครือข่ายเครื่องขยายเสียงเดียวกัน)

รูป3 การปรับระดับเสียงจะส่งคืนลำโพงจากกำลังขับสูงสุดไปยังสถานะที่ไม่ถูกตัดออก โดยมีแรงดันไฟฟ้า RMS เป็น4.632V ในรูป4 โดยการปรับแอมพลิจูดของแหล่งสัญญาณ ลำโพงจะถูกปรับจากสถานะกำลังขับสูงสุดเป็นสถานะกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออก และแรงดันไฟฟ้าค่าที่มีประสิทธิภาพคือ4.066V ตามสูตรคำนวณกำลัง

กำลังขับ = กำลังสองของแรงดันไฟฟ้า RMS / อิมพีแดนซ์ของลำโพง

กำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกของรูปที่ 3 เกินกว่ารูปที่ 4 ประมาณ 30% ดังนั้นรูปที่ 4 จึงไม่ใช่สถานะกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกที่แท้จริง

จะเห็นได้ว่าวิธีที่ถูกต้องในการเรียกกลับจากสถานะกำลังขับสูงสุดไปยังสถานะกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกคือการแก้ไขแอมพลิจูดของแหล่งสัญญาณและปรับตัวประกอบการขยายของเครื่องขยายเสียง นั่นคือการปรับระดับเสียงของเครื่องขยายเสียงโดยไม่เปลี่ยนแอมพลิจูดของแหล่งสัญญาณ

ประเภทและข้อบังคับกำลังขับ - กำลังขับที่ไม่ถูกตัดออก 1/8

สภาวะการทำงานปกติสำหรับเครื่องขยายเสียงได้รับการออกแบบมาเพื่อจำลองสภาวะการทำงานที่ดีที่สุดของลำโพงในโลกแห่งความเป็นจริง แม้ว่าลักษณะเสียงในโลกแห่งความเป็นจริงจะแตกต่างกันมาก แต่ตัวประกอบยอดของเสียงส่วนใหญ่จะอยู่ภายใน 4 (ดูรูปที่ 5)

รูปที่ 5: รูปคลื่นเสียงในโลกแห่งความเป็นจริงที่มีตัวประกอบยอดเท่ากับ 4

ยกตัวอย่างรูปคลื่นเสียงในรูปที่ 5 ตัวประกอบยอด = แรงดันไฟฟ้าสูงสุด / แรงดันไฟฟ้า RMS = 3.490 / 0.8718 = 4 เพื่อให้ได้เสียงเป้าหมายที่ปราศจากการบิดเบือน เครื่องขยายเสียงต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าจุดสูงสุดสูงสุดนั้นปราศจากการตัดออก หากใช้แหล่งสัญญาณคลื่นไซน์ 1000Hz เป็นข้อมูลอ้างอิง เพื่อให้แน่ใจว่ารูปคลื่นยังคงไม่ผิดเพี้ยนและแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 3.490V ไม่ถูกจำกัดกระแสไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า RMS ของสัญญาณควรเป็น 3.490V / 1.414 = 2.468V อย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้า RMS ของเสียงเป้าหมายคือ 0.8718V เท่านั้น ดังนั้น อัตราส่วนการลดลงของเสียงเป้าหมายต่อแรงดันไฟฟ้า RMS ของแหล่งสัญญาณคลื่นไซน์ 1000Hz คือ 0.8718 / 2.468 = 0.3532 ตามสูตรคำนวณกำลัง อัตราส่วนการลดลงของแรงดันไฟฟ้า RMS คือ 0.3532 ซึ่งหมายความว่าอัตราส่วนการลดลงของกำลังขับคือ 0.3532 ยกกำลังสอง ซึ่งใกล้เคียงกับ 0.125=1/8

ดังนั้น โดยการปรับกำลังขับของลำโพงเป็น 1/8 ของกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกที่สอดคล้องกับแหล่งสัญญาณคลื่นไซน์ 1000Hz จะสามารถส่งออกเสียงเป้าหมายโดยไม่มีการบิดเบือนและตัวประกอบยอดเท่ากับ 4 กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ 1/8 ของกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกที่สอดคล้องกับแหล่งสัญญาณคลื่นไซน์ 1000Hz เป็นสถานะการทำงานที่ดีที่สุดสำหรับเครื่องขยายเสียงในการส่งออกเสียงเป้าหมายที่มีตัวประกอบยอดเท่ากับ 4 โดยไม่สูญเสีย

สถานะการทำงานของเครื่องขยายเสียงขึ้นอยู่กับลำโพงที่ให้กำลังขับที่ไม่ถูกตัดออก 1/8 เมื่ออยู่ในสถานะกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออก ให้ปรับระดับเสียงเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าค่าที่มีประสิทธิภาพลดลงเหลือประมาณ 35.32% ซึ่งเป็นกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออก 1/8 เนื่องจากเสียงสีชมพูคล้ายกับเสียงจริงมากกว่า หลังจากใช้สัญญาณคลื่นไซน์ 1000Hz เพื่อให้ได้กำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกแล้ว สามารถใช้เสียงสีชมพูเป็นแหล่งสัญญาณได้ เมื่อใช้เสียงสีชมพูเป็นแหล่งสัญญาณ จำเป็นต้องติดตั้งตัวกรองแบบผ่านแถบความถี่ดังแสดงในรูปด้านล่างเพื่อจำกัดแบนด์วิดท์ของสัญญาณรบกวน

สภาวะการทำงานปกติและผิดปกติ - สภาวะการทำงานปกติ

อุปกรณ์เครื่องขยายเสียงประเภทต่างๆ ควรพิจารณาสภาวะต่อไปนี้ทั้งหมดเมื่อตั้งค่าสภาวะการทำงานปกติ:

- เอาต์พุตเครื่องขยายเสียงเชื่อมต่อกับอิมพีแดนซ์โหลดที่กำหนดที่ไม่พึงประสงค์ที่สุด หรือลำโพงจริง (ถ้ามี);

——ช่องสัญญาณเครื่องขยายเสียงทั้งหมดทำงานพร้อมกัน;

- สำหรับออร์แกนหรือเครื่องดนตรีที่คล้ายกันพร้อมชุดสร้างโทนเสียง แทนที่จะใช้สัญญาณคลื่นไซน์ 1000 Hz ให้กดปุ่มเหยียบเบสสองปุ่ม (ถ้ามี) และปุ่มแมนนวลสิบปุ่มในชุดค่าผสมใดก็ได้ เปิดใช้งานปุ่มหยุดและปุ่มทั้งหมดที่เพิ่มกำลังขับ และปรับเครื่องดนตรีเป็น 1/8 ของกำลังขับสูงสุด;

- หากฟังก์ชันที่ตั้งใจไว้ของเครื่องขยายเสียงถูกกำหนดโดยความแตกต่างของเฟสระหว่างสองช่องสัญญาณ ความแตกต่างของเฟสระหว่างสัญญาณที่ใช้กับสองช่องสัญญาณคือ 90°;

สำหรับเครื่องขยายเสียงหลายช่องสัญญาณ หากบางช่องสัญญาณไม่สามารถทำงานได้อย่างอิสระ ให้เชื่อมต่ออิมพีแดนซ์โหลดที่กำหนดและปรับกำลังขับเป็น 1/8 ของกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกที่ออกแบบไว้ของเครื่องขยายเสียง

หากไม่สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่อง เครื่องขยายเสียงจะทำงานที่ระดับกำลังขับสูงสุดที่อนุญาตให้ทำงานได้อย่างต่อเนื่อง

สภาวะการทำงานปกติและผิดปกติ - สภาวะการทำงานผิดปกติ

สภาวะการทำงานผิดปกติของเครื่องขยายเสียงคือการจำลองสถานการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ที่สุดที่อาจเกิดขึ้นบนพื้นฐานของสภาวะการทำงานปกติ สามารถทำให้ลำโพงทำงานที่จุดที่ไม่พึงประสงค์ที่สุดระหว่างศูนย์ถึงกำลังขับสูงสุดได้โดยการปรับระดับเสียง หรือโดยการตั้งค่าลำโพงให้ลัดวงจร ฯลฯ

สภาวะการทำงานปกติและผิดปกติ - การวางตำแหน่งการทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ

เมื่อทำการทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิบนเครื่องขยายเสียง ให้วางไว้ในตำแหน่งที่ผู้ผลิตระบุ หากไม่มีข้อความพิเศษ ให้วางอุปกรณ์ในกล่องทดสอบไม้ที่มีด้านหน้าเปิดอยู่ ห่างจากขอบด้านหน้าของกล่อง 5 ซม. โดยมีช่องว่าง 1 ซม. ตามด้านข้างหรือด้านบน และ 5 ซม. จากด้านหลังของอุปกรณ์ไปยังกล่องทดสอบ การจัดวางโดยรวมคล้ายกับการจำลองตู้ทีวีในบ้าน

สภาวะการทำงานปกติและผิดปกติ - การกรองสัญญาณรบกวนและการคืนค่าคลื่นพื้นฐาน สัญญาณรบกวนของวงจรเครื่องขยายเสียงดิจิทัลบางชนิดจะถูกส่งไปยังลำโพงพร้อมกับสัญญาณเสียง ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนที่ไม่เป็นระเบียบเมื่อออสซิลโลสโคปตรวจจับรูปคลื่นเอาต์พุตของลำโพง ขอแนะนำให้ใช้วงจรกรองสัญญาณอย่างง่ายดังแสดงในรูปด้านล่าง (วิธีการใช้งานคือ: จุด A และ C เชื่อมต่อกับปลายเอาต์พุตของลำโพง จุด B เชื่อมต่อกับกราวด์อ้างอิง/กราวด์ลูปของเครื่องขยายเสียง และจุด D และ E เชื่อมต่อกับปลายตรวจจับออสซิลโลสโคป) ซึ่งสามารถกรองสัญญาณรบกวนส่วนใหญ่และคืนค่าคลื่นพื้นฐานไซนูซอยด์ 1000Hz ในระดับมาก (1000F ในรูปเป็นพิมพ์ผิด ควรเป็น 1000pF)

เครื่องขยายเสียงบางชนิดมีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและสามารถแก้ปัญหาการบิดเบือนสูงสุดได้ เพื่อให้สัญญาณจะไม่ถูกบิดเบือนหรือถูกตัดออกเมื่อปรับเป็นสถานะกำลังขับสูงสุด ในเวลานี้ กำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกจะเทียบเท่ากับกำลังขับสูงสุด เมื่อไม่สามารถสร้างการตัดออกที่มองเห็นได้ กำลังขับสูงสุดสามารถถือเป็นกำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกได้

การจำแนกประเภทแหล่งพลังงานไฟฟ้าและการป้องกันความปลอดภัย

เครื่องขยายเสียงสามารถขยายและส่งออกสัญญาณเสียงแรงดันไฟฟ้าสูงได้ ดังนั้นจึงต้องจำแนกและป้องกันแหล่งพลังงานสัญญาณเสียง เมื่อทำการจำแนกประเภท ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ตั้งค่าตัวควบคุมโทนเสียงให้อยู่ในตำแหน่งที่สมดุล ทำให้เครื่องขยายเสียงทำงานที่กำลังขับที่ไม่ถูกตัดออกสูงสุดไปยังลำโพง จากนั้น ถอดลำโพงออกและทดสอบแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด การจำแนกประเภทแหล่งพลังงานไฟฟ้าสัญญาณเสียงและการป้องกันความปลอดภัยแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง

เครื่องกำเนิดเสียงสีชมพู