Witam.
Zmęczony częstym bredzeniem znajomych o niesamowitych cechach "najlepszych" sygnałów audio, w których największe osiągane szybkości narastania i opadania zboczy (z czego ich zdaniem tworzy się tzw. "krótki, szybki i sprężysty bas"...

) oraz niezwykła złożoność tworzących ten sygnał "składników" (dająca nieziemską przestrzeń 3D i porażającą ilość najdrobniejszych szczegółów i "mikrodetali" w brzmieniu muzyki) powoduje, że sygnały te do dzisiejszego dnia nie dały się dokładnie przebadać przez większość zajmujących się tym tematem naukowców i ciągle kryją jakieś "tajemnice", które poznali tylko nieliczni konstruktorzy sprzętów klasy Hi-End, specjalnych podzespołów do zastosowań audio oraz najwyższej jakości interkonektów, przewodów głośnikowych i kabli sieciowych...

Nawet Pan Krzysztof z kanału "Reduktor szumu" w swoim filmie o zniekształceniach TIM na YT stwierdził, cytuję: "realne sygnały foniczne posiadają właśnie często strome zbocza sygnału i zniekształcenia TIM potrafią nieźle okaleczyć dźwięk z naszego wzmacniacza"...
https://www.youtube.com/watch?v=MV9Jd3k7iU0 (minuta 8:03)
Czy faktycznie stromość zboczy w sygnale audio może być tak bardzo duża? Niestety, nie może, a ta "duża szybkość" zmian napięcia, to tylko mity i fantazje ludzi, którzy wyolbrzymiają wielkość i rolę tego parametru w sygnałach audio... Największą szybkość narastania i opadania zboczy wykazuje idealny sygnał prostokątny. Jedynym ogranicznikiem parametru SR jest tu pasmo przenoszenia układu i szybkość przełączania się poziomów w elemencie aktywnym generatora, zależna od wartości prądów i pojemności występujących w jego układzie. Sygnał prostokątny nigdy nie będzie idealny, bo zawsze pasmo będzie ograniczone od góry. Rzeczywistą falę prostokątną, jak każdy sygnał okresowy, zawsze można rozłożyć na pewną liczbę przebiegów sinusoidalnych, przy czym na przebieg prostokątny składają się jedynie nieparzyste harmoniczne, z których największy poziom ma zawsze pierwsza (podstawowa; w szczycie jej wartość osiąga 4A/π, gdzie "A" to amplituda przebiegu prostokątnego), a poziomy kolejnych są coraz niższe (4A/3π, 4A/5π, 4A/7π...).

(załącznik pochodzi z ćwiczenia na stronie:
http://www.kdm.p.lodz.pl/wyklady/lab/Cwiczenie8.pdf )
Przeprowadziłem eksperyment i wykonałem pomiary pokazujące co stanie się z przebiegiem prostokątnym, którego szybkość narastania i opadania zboczy wynosi ±1000 V/μs, gdy ograniczymy częstotliwość graniczną tego przebiegu do ok. 22 kHz (pasmo przenoszenia tunera FM wynosi 15 kHz, odtwarzacza CD wynosi 20 kHz, więc ograniczone jest jeszcze bardziej). Przebieg ten na ekranie oscyloskopu cyfrowego wyglądał typowo (na oscyloskopie analogowym zbocza narastające i opadające w ogóle nie były widoczne).
-
Po przepuszczeniu takiego prostokątnego sygnału o częstotliwości 2 kHz przez filtr psofometryczny (o charakterystyce wyznaczonej krzywą "A") zbocza impulsów stały się mniej strome (wskutek ograniczenia pasma przenoszenia od góry), a poziome odcinki przebiegu charakterystycznie pochylone (wskutek ograniczenia pasma od dołu).
-
Sygnał prostokątny o częstotliwości 3 kHz po przejściu przez filtr dolnoprzepustowy o częstotliwości granicznej 22 kHz wyglądał jak w załączniku poniżej.
Wycięcie z sygnału prostokątnego części składowych harmonicznych, które leżały powyżej 22 kHz, spowodowało niewielkie zafalowania przebiegu (niektórzy mogliby je błędnie uważać za lekkie dzwonienie /wzbudzenie/, wprowadzane przez tor filtru).
Zwiększenie częstotliwości generatora do 4 kHz spowodowało dalszy wzrost zafalowań, co przedstawia kolejny załącznik.
-
Przy częstotliwości 5 kHz przebieg na wyjściu filtru staje się jeszcze bardziej "pogięty" (przez filtr przechodzą już tylko harmoniczne o częstotliwości 15 kHz i mocno stłumiona o częstotliwości 25 kHz).
-
Przy 6 kHz przez filtr przechodzi już tylko trzecia harmoniczna (piąta, o częstotliwości 30 kHz jest już bardzo mocno stłumiona).
-
Dla 8 kHz przebieg na wyjściu FDP (fg=22 kHz) jest jeszcze bardziej odkształcony, gdyż zawiera pierwszą harmoniczną i mocno stłumioną trzecią, której częstotliwość wynosi 24 kHz (piąta o częstotliwości 40 kHz jest już bardzo dobrze wytłumiona).
-
Dla sygnału prostokątnego o częstotliwości 10 kHz na wyjściu filtru otrzymuje się przebieg prawie sinusoidalny (lekko tylko zniekształcony resztką trzeciej harmonicznej o częstotliwości 30 kHz).
-
Dla sygnału prostokątnego o częstotliwości 20 kHz i szybkości zmian napięcia ±1000 V/μs na wyjściu filtru uzyskuje się idealny przebieg sinusoidalny o szybkości zmian napięcia równej ok. 0,1 V/μs przy amplitudzie sinusoidy równej 0,8 V (czyli wynik z oscyloskopu pokrywa się z wyliczeniami - najszybsze zmiany sygnału audio przy amplitudzie 0,8 V i częstotliwości 20 kHz wynoszą jedynie 0,10053 V/μs).
-
Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ π °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^ Δ − ∞ α β γ ρ . . . .