Есть необходимость в компенсации искажений звуковоспроизводящего тракта. Необходимо построить модель динамической системы достаточной точности, и найти способы вычислять её параметры по комплексному сопротивлению нагрузки. Затем вывернуть её математическое описание наизнанку - построить обратную модель (антимодель), и использовать для внесения предискажений в сигнал, которые затем будут скомпенсированы реальной ГГ. На входе у нас имеется мгновенное значение напряжения и тока катушки ГГ - это все имеющиеся входные данные (усложнять усилитель по ТЗ нельзя, нужно просто оптимизировать классику). Теперь "матан":
В простейшем случае звено АС можно представить как колебательный контур (RLC-фильтр второго порядка) с мотором и паразитными индуктивностью и активным сопротивлением обмотки:
- dyn_model.GIF (4.85 КБ) 6862 просмотра
Рекомендую к ознакомлению: http://donex-ua.narod.ru/el/izmts.htm (измерение параметров Тиля-Смолла)
Как я предлагаю находить параметры модели:
Сперва необходимо определить Mms, как опорную величину. Для этого необходимо измерить резонансную частоту Fs ГГ, а затем прилепить к диффузору кусок пластилина известной массы M и снова измерить резонансную частоту Fs'. Обнаружить резонанс можно разными способами, тут уж как удобнее. Я предлагаю использовать скользящий тон и искать пик импеданса. И так, у нас есть Fs, Fs' и M. Вычисляем Mms:
Mms=M/((Fs/Fs')^2-1)
Теперь мы можем найти гибкость подвеса:
Cms=1/((2pi)^2*Fs^2*Mms)
Если всё правильно, то Fs=1/(2pi*sqrt(Cms*Mms)). Теперь нас интересует сопротивление потерь (Rms). Чтоб его вычислить - необходимо измерить добротность (Qms). Существует методика измерения добротности, использующая форму импедансной кривой в области резонанса. Вот подходящее изображение:
- image002.gif (4.45 КБ) 6864 просмотра
Rms=Qms*Rfs=Qms*(1/(2pi*Fs*Mms))=Qms/(2pi*Fs*Mms)
В качестве характеристического сопротивления мы взяли реактивное сопротивление, на резонансной частоте, опорной части колебательной системы - Mms.
Нам известно сопротивление механических потерь, и нам известно это же сопротивление в качестве импеданса: Refs=Rmax-Rdc
Т.е. у нас имеется известное соотношение, по которому мы можем вычислить BL:
BL=Refs/Rms
Чем больше противо ЭДС ГГ - тем длиннее провод в обмотке и сильнее магнитное поле в зазоре, но при одинаковой скорости движения этого провода в зазоре. Чем выше механическая добротность, тем выше скорость и выше противо ЭДС, поэтому чем ниже добротность и чем выше противо ЭДС - тем мощнее мотор. Правда, тут я уже запутался в размерностях.
Зная всё выше перечисленное - уже можно рассчитывать перемещение диффузора в пространстве в зависимости от заданного тока катушки и времени. Но мы то подаём напряжение, не ток. Чтоб вычислить ток - необходимо знать индуктивность и активное сопротивление обмотки. Активное сопротивление удобно мерить с помощью небольшого смещения напряжения на ГГ, отсеивая ФНЧ переменную составляющую. Это позволит отслеживать изменения сопротивления от температуры катушки, а так же следить за, собственно, температурой (у меди известный ТКС, и довольно существенный). Индуктивность придётся найти заранее по импедансной кривой. Чтоб рассчитать звуковое давление - достаточно добавить в модель такой параметр как эффективную площадь диффузора: Sd=2pi*r^2. Он указывается производителями и является таким же стабильным как и Mms.
Вроде бы всё нашли, что нас может заинтересовать, верно? Из линейных процессов - да. Всё остальное можно вычислить. Только вот на практике имеются ещё и существенные нелинейные искажения, и я бы хотел обсудить методы их нахождения в данной схеме. Собственно, для этого тема и создавалась. Имеется целый букет механизмов, вносящих нелинейности. Хорошей литературы я на этот счёт так и не нашел. Есть лишь описания в общих чертах:
1. В самую первую очередь полезно оценить нелинейность подвеса. Она влияет на резонансную частоту, в зависимости от амплитуды колебаний (из-за нелинейных гибкости подвеса и упругости воздуха в ящике). Это можно использовать, вот только каким матаном мне вычислить по известной кривой резонансной частоты от подводимой мощности нелинейность? Да и как её вообще описать в модели? Чем выше энергия в индуктивности, тем меньше, собственно, индуктивность. По-идее нужно Cms представлять как некую нелинейную функцию определённого порядка. Знатоки, помогите, пожалуйста
...2. Во вторую очередь мешает внутреннее сопротивление магнитной системы. Можно найти его измеряя BL на разных токах. С ростом тока индукция в магнитном зазоре падает.
3. Очень много разговоров о неравномерном распределении магнитных линий в зазоре. Теоретически, если знать нелинейность подвеса, и использовать резонанс чтоб ослабить ток через катушку и тем самым минимизировать влияние нелинейности мотора на форму колебаний - можно вычислить нелинейность по форме противо ЭДС. Добротность известна, поэтому точно известен и вклад нелинейности мотора в общий характер колебаний (на практике около 20...30%). Тут пахнет сложной системой уравнений, с которой я тоже не справлюсь...
4. Линеаризовав достаточно хорошо основные источники искажений - можно перейти к компенсации менее заметных, например к компенсации зависимости индуктивности от положения диффузора и т.н. соленоидного эффекта. Но об этом лучше говорить тогда, когда будет практический результат с графиками по выше описанным моментам.
Дочитали? Спасибо за внимание
.
