Введение

Электронное устройство ограничения амплитуды, обработка сигнала

В электронике ограничитель – это схема, которая пропускает сигналы ниже определенной входной мощности или уровня без изменений, при этом ослабляя (понижая) пики более сильных сигналов, превышающих этот порог. Ограничение является разновидностью компрессии динамического диапазона. Отсечка – это крайняя форма ограничения. Ограничение – это любой процесс, предотвращающий превышение амплитудой сигнала заранее установленного значения. Ограничители широко используются в качестве защитного устройства в системах озвучивания в реальном времени и в вещании для предотвращения внезапных скачков громкости. Ограничители также применяются в качестве защитных элементов в некоторых компонентах систем усиления звука (например, в активных микшерах и усилителях мощности) и в некоторых бас-усилителях для предотвращения нежелательных искажений или повреждения акустических систем.

Типы

Ограничение может относиться к ряду методов обработки, предназначенных для ограничения максимального уровня сигнала. Методы, упорядоченные по степени воздействия – от наиболее сильного к менее сильному, включают клиппинг, при котором сигнал проходит без изменений, но обрезается при превышении определенного порога; мягкий клиппинг, который сглаживает пики вместо обрезания; жесткий ограничитель – разновидность компрессии звукового уровня с переменным коэффициентом усиления, при которой усиление усилителя изменяется очень быстро, чтобы предотвратить превышение сигналом определенной амплитуды; и мягкий ограничитель, который снижает максимальный выходной уровень за счет компрессии усиления.

В аэрокосмической и военной промышленности

Для военных двухсторонних радиостанций и авиационной VHF голосовой связи, ограничитель голоса известен как vogad. Он разработан для работы в условиях высокого уровня фонового шума вблизи микрофона. Одна из конструкций работает путем повышения частоты аудиосигнала до ультразвукового диапазона, жесткого ограничения этого сигнала и последующего понижения частоты результата. Для преобразования частоты используется гетеродинирование с подавлением зеркального канала. Преимущество ограничения сверхзвукового сигнала заключается в том, что генерируемые нечетные гармоники останутся за пределами полосы частот после понижения частоты. Это отличается от стандартного жесткого ограничения, как, например, в фузз-боксе электрогитары, где гармоники хорошо слышны. В конечном итоге, это устройство придает голосовой связи характерный тембр, который, несмотря на высокую степень искажения, обеспечивает четкость передаваемой речи.

В аудиопроизводстве

Усилители для бас-инструментов и усилители мощности чаще оснащаются схемами ограничителя, чтобы предотвратить перегрузку усилителя мощности и защитить динамики. Усилители для электрогитар обычно не имеют ограничителей. PIN-диоды могут использоваться в схемах ограничителя для отражения энергии обратно к источнику или для отсечения сигнала. Инженеры мастеринга часто используют лимитирование в сочетании с компенсационной (make-up) подстройкой усиления для повышения воспринимаемой громкости аудиозаписи в процессе аудиомастеринга.

FM радио

Приемник FM-радио обычно имеет как минимум одну каскад усиления, выполняющий функцию ограничения. Этот каскад обеспечивает постоянный уровень сигнала для каскада FM-демодуляции, снижая влияние изменений уровня входного сигнала на выход. Если одновременно принимается два или более сигнала, высокоэффективный каскад ограничения может значительно уменьшить влияние более слабых сигналов на выходной сигнал. Это обычно называют эффектом захвата FM. Как правило, FM-демодуляторы не подвержены влиянию изменений амплитуды, поскольку базовая полоса заключена в отклонениях частоты. Некоторые детекторы, включая детекторы отношения, изначально ограничивают усиление благодаря принципу построения схемы. В AM-радио информация содержится в изменениях амплитуды, и искажения могут возникать из-за паразитных сигналов, которые могут привести к неправильному представлению базовой полосы.

В коммунальных услугах

В Канаде, пока действует правило о холодной погоде, используются ограничители мощности для снижения энергопотребления в домах неплательщиков. Ограничители обеспечивают достаточно энергии для работы отопительного котла и нескольких светильников. Вмешательство в работу ограничителя незаконно.