Motorowodniactwo (elektronika)

W elektronice pływanie motorówką to rodzaj pasożytniczych oscylacji o niskiej częstotliwości (niepożądane cykliczne zmiany napięcia wyjściowego), które czasami występują w sprzęcie audio i radiowym i często objawiają się jako dźwięk podobny do pracującego na biegu jałowym silnika motorówki , ", na wyjściu audio z głośników lub słuchawek. Jest to problem spotykany szczególnie w radioodbiornikach i starszych lampowych systemach audio , wzmacniaczach gitarowych , systemach PA i jest spowodowane jakimś rodzajem niepożądanego sprzężenia zwrotnego w obwodzie. Urządzenia wzmacniające w sprzęcie audio i radiowym są podatne na różne problemy ze sprzężeniem zwrotnym, które mogą powodować charakterystyczny szum na wyjściu. Termin motorówka odnosi się do oscylacji, których częstotliwość jest poniżej zakresu słyszalności, od 1 do 10 herców , więc poszczególne oscylacje są słyszalne jako impulsy. Czasami oscylacje można nawet zobaczyć wizualnie, gdy głośnika niskotonowego w głośnikach powoli się wsuwają i wysuwają.

Oprócz irytującego brzmienia, pływanie motorówką może powodować obcinanie wyjściowego sygnału audio, a tym samym zniekształcanie sygnału wyjściowego.

Występowanie

Chociaż oscylacje pasożytnicze o niskiej częstotliwości w sprzęcie audio mogą wynikać z wielu przyczyn, istnieje kilka rodzajów sprzętu, w których są one często obserwowane:

Starsze wzmacniacze audio ze sprzężeniem pojemnościowym (RC) lub indukcyjnym (transformatorowym) między stopniami. Ta konstrukcja jest najczęściej stosowana w z lampami próżniowymi (zaworami). Pływanie motorówką było problemem przez całą erę elektroniki lampowej, ale stało się rzadkie, gdy w latach 70. XX wieku przekładnię lampową zastąpiono nowoczesnymi półprzewodnikowymi , które są bezpośrednio sprzężone . Niedawne odrodzenie popularności tradycyjnego lampowego sprzętu audio we wzmacniaczach gitarowych i domowe systemy audio doprowadziły do ponownego pojawienia się problemów z motorówką. Problem jest czasami powodowany w starszych urządzeniach przez odparowywanie elektrolitu z „mokrych” kondensatorów elektrolitycznych starego typu stosowanych w obwodach zasilania starszych urządzeń lub w urządzeniach dowolnego wieku, w których stopień wzmacniacza jest wrażliwy na sprzężenie zwrotne za pośrednictwem szyn zasilających i można temu zaradzić, wymieniając/ulepszając kondensatory.
Zarówno w starych, jak i nowych konstrukcjach, nawet w większości bezpośrednio sprzężonych obwodów wzmacniacza operacyjnego , sprzężenie zwrotne przez szyny zasilające może generować oscylacje ultradźwiękowe , które różnią się amplitudą przy niskiej częstotliwości ( squegging ) z powodu spadku napięcia zasilania w miarę narastania oscylacji (tzw. długotrwałą stałą czasową pochodzącą z kondensatora zasobnika zasilania ) w taki sposób, że niska częstotliwość jest słyszalna, podczas gdy podstawowa wysokiej częstotliwości nie jest słyszalna. Takie problemy mogą być trudne do zdiagnozowania.
Sprzęt audio związany z nadajnikami radiowymi , w szczególności nadajnikami-odbiornikami w radiotelefonach dwukierunkowych , takich jak Citizens Band , FRS , które mają automatyczną kontrolę wzmocnienia (AGC) lub kontrolę szumów blokady szumów . Awarie w obwodach AGC lub blokady szumów, które mają długie stałe czasowe , mogą powodować oscylacje niskiej częstotliwości. Inną możliwą przyczyną, czasami w połączeniu z pierwszą, jest wyciek silnej częstotliwości radiowej (RF) z nadajnika do sekcji audio odbiornika, co może powodować tłumienie oscylacji. Jest to RFI , spowodowany nieodpowiednim ekranowaniem lub filtrowaniem, aby powstrzymać RF.

Teoria

Podobnie jak w przypadku wszystkich oscylacji elektronicznych , motorówka ma miejsce, gdy część energii wyjściowej z urządzenia wzmacniającego , takiego jak tranzystor lub lampa próżniowa, zostaje ponownie włączona do obwodu wejściowego urządzenia (lub ewentualnie do wcześniejszego stopnia obwodu wzmacniacza) z odpowiednią fazą za pozytywne opinie . Oznacza to, że istnieje niepożądana ścieżka sprzężenia zwrotnego w obwodzie od wyjścia do wejścia stopnia wzmacniającego. Warunki techniczne oscylacji określone przez kryterium stabilności Barkhausena , są takie, że całkowite wzmocnienie wokół pętli sprzężenia zwrotnego (zawierającej urządzenie wzmacniające i ścieżkę sprzężenia zwrotnego) przy częstotliwości oscylacji musi wynosić jeden (0 dB), a przesunięcie fazowe musi być wielokrotnością 360° (2π radianów ). Ponieważ większość urządzeń wzmacniających, tranzystorów i lamp, jest odwracalna, z sygnałem wyjściowym przesuniętym w fazie o 180° względem wejścia, ścieżka sprzężenia zwrotnego musi przyczynić się do przesunięcia o pozostałe 180°.

Wiele rodzajów oscylacji pasożytniczych jest powodowanych przez małe pojemności międzyelektrodowe ( pojemności pasożytnicze ) lub wzajemną indukcyjność między sąsiednimi przewodami lub elementami elektronicznymi na płytce drukowanej, które tworzą niezamierzoną ścieżkę sprzężenia zwrotnego. Jednak zwykle powodują one oscylacje o wysokiej częstotliwości , na górnym końcu lub powyżej pasma przepustowego sprzętu. Dzieje się tak z powodu przesunięcia fazowego małych reaktancji w ścieżce sprzężenia zwrotnego, które rosną wraz z częstotliwością, stają się znaczące dopiero przy wysokich częstotliwościach. Oscylacje o niskiej częstotliwości, takie jak jazda motorówką, wskazują, że zaangażowane jest jakieś urządzenie lub obwód o dużej stałej czasowej , takie jak międzystopniowe kondensatory sprzęgające lub transformatory lub kondensatory filtrujące i uzwojenie transformatora zasilającego.

W obwodach lampowych częstą przyczyną jest sprzężenie zwrotne przez obwód zasilania płyty . Zasilacz dostarcza prąd stały do obwodu płytki każdej lampy, więc okablowanie zasilające (szyny zasilające) może być niezamierzoną ścieżką sprzężenia zwrotnego między stopniami. Rosnąca impedancja kondensatorów filtrujących przy niskich częstotliwościach może oznaczać, że wahania prądu pobieranego przez stopnie wyjściowe o niskiej częstotliwości mogą powodować wahania napięcia w napięciu zasilania, które powracają do wcześniejszych stopni, czyniąc system oscylatorem subaudio. Jest to spowodowane nieodpowiednim filtrowaniem lub odsprzęganiem zasilania. Kondensatory elektrolityczne stosowane w sprzęcie z lat 60. XX wieku zawierały ciekły elektrolit, który wysychał przez dziesięciolecia, zmniejszając pojemność i zwiększając prąd upływu, a to często jest przyczyną.

Jednym z sugerowanych rozwiązań jest „zadanie kondensatora”, zastąpienie wszystkich starych kondensatorów elektrolitycznych. Bardziej radykalnym, ale kompleksowym rozwiązaniem jest dodanie nowoczesnych regulatorów napięcia IC lub wymiana całego zasilacza na nowoczesny stabilizowany.

W sprzęcie radiowym

W sprzęcie zawierającym nadajniki radiowe pływanie motorówką może być spowodowane zakłóceniami częstotliwości radiowych (RFI), czyli silnym sygnałem radiowym z nadajnika przedostającym się do obwodów audio lub odbiorczych. Obwody audio odbiornika z automatyczną regulacją wzmocnienia (AGC) mają długotrwałą stałą pętlę sprzężenia zwrotnego , która dostosowuje wzmocnienie sceny audio, aby skompensować różnice w poziomie dźwięku spowodowane np. różnymi głosami. Obwody blokady szumów stosowane w radiotelefonach dwukierunkowych do wycinania szumów podobnie mają pętlę sprzężenia zwrotnego, która wyłącza dźwięk po wykryciu szumu o wysokiej częstotliwości.

Jeśli niesłyszalny sygnał nadajnika o częstotliwości radiowej (RF) zostanie przypadkowo wprowadzony do ścieżki sygnału audio odbiornika, może wyzwolić AGC lub obwód blokady szumów w celu zmniejszenia wzmocnienia. Następnie, po czasie opóźnienia ustawionym przez stałą czasową obwodu, obwód ponownie zwiększa wzmocnienie, aż amplituda sygnału radiowego wyzwoli kolejną redukcję wzmocnienia. Ten powtarzalny cykl jest słyszany jako motorówka.

Przykładem może być radio na pasmo obywatelskie 27 MHz w samochodzie, podłączone do 12-woltowego zasilania samochodu. Jeśli kondensatorów odsprzęgających , które omijają zakłócenia radiowe z przewodów zasilających, lub jeśli długie przewody zasilające odbierają nadmierne częstotliwości radiowe z anteny, możliwe jest, że sygnał nadajnika radiowego dostanie się do obwodów odbiorczych radia przez przewody zasilające. To z kolei powoduje wystąpienie motorówki.

^ Amos SW; Rogera Amosa (2002). Newnes Dictionary of Electronics, wyd. 4 . Newnes. P. 205. ISBN 0080524052 .
^ ^{abcd Van}^{der Veen,}^Menno ⁽ 1999). Nowoczesne, wysokiej klasy wzmacniacze lampowe: oparte na toroidalnych transformatorach wyjściowych . Elektor International Media. P. 15. ISBN 0905705637 .
^ ^a ^b Dailey, Denton J. (2013). Elektronika dla gitarzystów, wyd . Skoczek. P. 163. ISBN 978-1461440871 .
^ ^a ^b ^c ^d ^e Jones, Morgan (2011). Wzmacniacze lampowe, wydanie 4 . Elsevier. P. 467. ISBN 978-0080966403 .
^ ^a ^b Problem był powszechny we wczesnych latach radia: Westcott, OD (sierpień 1927). „ „Motorówka” - co to jest i dlaczego” (PDF) . Wiadomości radiowe . Experimenter Publishing Co.: 149 . Źródło 7 lipca 2013 r .
^ ^a ^b ^c ^d ^e Bouck, Zeh (marzec 1927). „Motorówka wyleczona” (PDF) . Inżynieria radiowa . Nowy Jork: Radio Engineering Publishing Co. 7 (3): 614–615 . Źródło 9 stycznia 2015 r .
Bibliografia _ Wysokowydajne wzmacniacze mocy audio . Newnes. s. 191 . ISBN 0080508049 . pływanie motorówką.
^ ^abc ^{Self , Douglas}⁽ 2012). Podręcznik projektowania wzmacniaczy mocy audio, wydanie 4 . Prasa CRC. P. 7.42. ISBN 978-1136123733 .
^ Pomoc w rozwiązywaniu problemów ze starym nadajnikiem
^ Pytania motorowodne EL34 PP
Bibliografia Linki zewnętrzne „Motorówka” . Strona debugowania wzmacniacza lampowego . Strona internetowa GEO zorientowana na efekty gitarowe . Źródło 3 lipca 2013 r . {{ cite web }} : Link zewnętrzny w |work= ( pomoc )

[Amos-1] Amos SW; Rogera Amosa (2002). Newnes Dictionary of Electronics, wyd. 4 . Newnes. P. 205. ISBN 0080524052 .

[Van_der_Veen-2] {abcd Van}^{der Veen,}^Menno ⁽ 1999). Nowoczesne, wysokiej klasy wzmacniacze lampowe: oparte na toroidalnych transformatorach wyjściowych . Elektor International Media. P. 15. ISBN 0905705637 .

[Dailey-3] Dailey, Denton J. (2013). Elektronika dla gitarzystów, wyd . Skoczek. P. 163. ISBN 978-1461440871 .

[Jones-4] Jones, Morgan (2011). Wzmacniacze lampowe, wydanie 4 . Elsevier. P. 467. ISBN 978-0080966403 .

[Westcott-5] Problem był powszechny we wczesnych latach radia: Westcott, OD (sierpień 1927). „ „Motorówka” - co to jest i dlaczego” (PDF) . Wiadomości radiowe . Experimenter Publishing Co.: 149 . Źródło 7 lipca 2013 r .

[Bouck-6] Bouck, Zeh (marzec 1927). „Motorówka wyleczona” (PDF) . Inżynieria radiowa . Nowy Jork: Radio Engineering Publishing Co. 7 (3): 614–615 . Źródło 9 stycznia 2015 r .

[Duncan-7] Bibliografia _ Wysokowydajne wzmacniacze mocy audio . Newnes. s. 191 . ISBN 0080508049 . pływanie motorówką.

[Self-8] {Self , Douglas}⁽ 2012). Podręcznik projektowania wzmacniaczy mocy audio, wydanie 4 . Prasa CRC. P. 7.42. ISBN 978-1136123733 .

[9] Pomoc w rozwiązywaniu problemów ze starym nadajnikiem

[10] Pytania motorowodne EL34 PP

[Keen-11] Bibliografia Linki zewnętrzne „Motorówka” . Strona debugowania wzmacniacza lampowego . Strona internetowa GEO zorientowana na efekty gitarowe . Źródło 3 lipca 2013 r . {{ cite web }} : Link zewnętrzny w |work= ( pomoc )