Войти
Экран осциллографа усилителя "клиппинга". Усилитель должен выдавать чистую синусоидальную волну с закругленными вершинами и низами, но вместо этого они срезаются плоско или «срезаются». Ограничение - это форма искажения, который ограничивает сигнал , когда он превышает пороговое значение. Ограничение может происходить, когда сигнал записывается датчиком , у которого есть ограничения на диапазон данных, которые он может измерять, это может происходить, когда сигнал оцифрован, или может происходить в любом другом когда аналоговый или цифровой сигнал преобразуется, особенно при наличии усиления или перерегулирования и недорегулирования.
Ограничение может быть описано как жесткое, в случаях, когда сигнал строго ограничен на пороге, производя плоскую отсечку; или он может быть описан как мягкий в случаях, когда ограниченный сигнал продолжает следовать за исходным с уменьшенным усилением. Жесткое ограничение приводит к появлению множества высокочастотных гармоник ; мягкое ограничение приводит к меньшему количеству высших гармоник и компонентов интермодуляционных искажений.
Эта форма сигнала PCM ограничена между красными линиями В области аудио клиппирование может быть слышно как общее искажение или как треск.
Поскольку под обрезанным сигналом больше площади, чем под менее обрезанным сигналом, усилитель выдает больше мощности, чем его номинальный (синусоидальный ) выход, когда он ограничивается. Эта дополнительная мощность может повредить любую часть громкоговорителя, включая низкочастотный динамик или высокочастотный динамик, вызывая чрезмерное отклонение, или за счет перегрева звуковой катушки. Это может вызвать повреждение источника питания усилителя или просто перегорания предохранителя .
В частотной области ограничение приводит к появлению сильных гармоник в высокочастотном диапазоне (как форма волны приближается к прямоугольной ). Сверхвысокочастотное взвешивание сигнала может привести к повреждению твитера с большей вероятностью, чем если бы сигнал не был ограничен. Однако большинство громкоговорителей предназначены для обработки сигналов, таких как удары тарелок, которые имеют даже более высокий весовой коэффициент по сравнению с клиппированием усилителя, поэтому повреждения, связанные с этой характеристикой, возникают редко.
Многие игроки на электрогитаре намеренно перегружают свои усилители (или вставляют «блок фузза»), чтобы вызвать клиппирование, чтобы получить желаемый звук (см. гитарные искажения ).
Некоторые аудиофилы считают, что характеристики электронных ламп с небольшой или нулевой отрицательной обратной связью лучше, чем у транзисторов, в том, что вакуумные лампы зажимают более постепенно, чем транзисторы (т. Е. мягкое ограничение, и в основном даже гармоники), что приводит к гармоническим искажениям, которые обычно менее нежелательны. Однако в целом искажение, связанное с ограничением, нежелательно и видно на осциллографе , даже если оно не слышно. Даже в транзисторном усилителе с жестким ограничением коэффициент усиления транзистора будет уменьшаться (приводя к нелинейным искажениям) по мере увеличения выходного тока и уменьшения напряжения на транзисторе, близкого к напряжению насыщения (для биполярных транзисторов ), и поэтому «полная мощность» для целей измерения искажений в усилителях обычно принимается как несколько процентов ниже ограничения.
Пример изображения с размытыми бликами. Вверху: исходное изображение, внизу: размытые области, отмеченные красным В области изображения обрезка отображается как ненасыщенные (размытые) яркие области, которые становятся чисто белыми, если все цвета компоненты зажим.
Разработчик схемы может намеренно использовать ограничитель или фиксатор, чтобы удерживать сигнал в желаемых пределах. спектр.
Когда усилитель запускается для создания сигнала большей мощности, чем он может поддерживать, он усиливает сигнал только до его максимальной мощности, после чего сигнал больше не усиливается.
In цифровая обработка сигнала, ограничение происходит, когда сигнал ограничивается диапазоном выбранного представления. Например, в системе, использующей 16-битные целые числа со знаком, 32767 является наибольшим положительным значением, которое может быть представлено, и если во время обработки амплитуда сигнала удваивается, выборка значений 32000 должно стать 64000, но вместо этого они усекаются до максимума, 32767. Отсечение предпочтительнее альтернативы в цифровых системах - переноса, которая происходит, если цифровому оборудованию разрешено «переполнение ", игнорируя старшие биты величины, а иногда даже знак значения выборки, что приводит к грубому искажению сигнала.
Частоту отсечения можно значительно снизить, используя числа с плавающей запятой вместо целых. Однако числа с плавающей запятой обычно менее эффективны в использовании, иногда приводят к потере точности, и они все равно могут обрезаться, если число слишком велико или мало.
Отсечение можно обнаружить, просмотрев сигнал (например, на осциллографе) и заметив, что вершины и основания волн больше не гладкие. При работе с изображениями некоторые инструменты могут выделять все пиксели, которые являются чисто белыми, что позволяет пользователю идентифицировать большие группы белых пикселей и решать, произошло ли слишком большое обрезание.
Чтобы избежать клиппинга, сигнал можно динамически уменьшить с помощью ограничителя . Если не сделать это аккуратно, это все равно может вызвать нежелательные искажения, но предотвратит полную потерю любых данных.
Когда происходит ограничение, часть исходного сигнала теряется, поэтому безупречное восстановление невозможно. Таким образом, гораздо предпочтительнее вообще избегать обрезки. Однако, когда ремонт - единственный вариант, цель состоит в том, чтобы сделать правдоподобную замену обрезанной части сигнала.
