Введение

Низкочастотная аудио обратная связь
В электронике, моторбоатинг – это тип низкочастотных паразитных колебаний (нежелательных циклических изменений выходного напряжения), которые иногда возникают в аудио- и радиооборудовании и часто проявляются в виде звука, похожего на работающий двигатель моторной лодки, "пух-пух-пух", в аудиовыходе из динамиков или наушников. Эта проблема особенно часто встречается в радиоприемниках и передатчиках, а также в старых аудиосистемах на вакуумных лампах, гитарных усилителях и системах звукоусиления, и вызывается нежелательной обратной связью в схеме. Усиливающие устройства в аудио- и радиооборудовании уязвимы к различным проблемам с обратной связью, которые могут вызывать характерный шум в выходном сигнале. Термин "моторбоатинг" применяется к колебаниям, частота которых ниже порога слышимости, от 1 до 10 герц. Эта схема чаще всего используется в оборудовании на вакуумных лампах (клапанах). Аудиооборудование, связанное с радиопередатчиками, особенно двусторонние радиостанции, такие как Citizens Band, FRS, оснащенные автоматическим управлением усилением (AGC) или системой шумоподавления. Неисправности в схемах AGC или шумоподавления, имеющих большую постоянную времени, могут вызывать низкочастотные колебания. Другой возможной причиной, иногда в сочетании с первой, является проникновение сильного радиочастотного (РЧ) сигнала от передатчика в аудиоканал приемника, что может вызывать затухающие колебания. Это проблема радиопомех (RFI), вызванная недостаточным экранированием или фильтрацией для предотвращения проникновения РЧ-сигнала.

Теория

Как и при любых электронных колебаниях, моторботинг возникает, когда часть выходной энергии от усиливающего устройства, такого как транзистор или вакуумная лампа, возвращается во входную цепь устройства (или, возможно, в предыдущую каскад усилительной цепи) с фазой, необходимой для положительной обратной связи. Это указывает на наличие нежелательного контура обратной связи от выхода ко входу усилительного каскада. Технические условия возникновения колебаний, определяемые критерием стабильности Баркхаузена, заключаются в том, что общее усиление в контуре обратной связи (включающем усиливающее устройство и путь обратной связи) на частоте колебаний должно быть равно единице (0 дБ), а сдвиг фазы должен быть кратен 360° (2π радиан). Поскольку большинство усиливающих устройств, транзисторов и ламп, являются инвертирующими, при этом выходной сигнал сдвинут по фазе на 180° относительно входного, путь обратной связи должен вносить оставшиеся 180° сдвига. Многие типы паразитных колебаний вызываются небольшими межэлектродными емкостями (паразитной емкостью) или взаимной индуктивностью между соседними проводами или электронными компонентами на печатной плате, которые создают нежелательный контур обратной связи. Однако они обычно вызывают колебания высокой частоты, в верхней части или выше полосы пропускания оборудования. Это связано с тем, что сдвиг фазы небольших реактивных элементов в контуре обратной связи, который увеличивается с частотой, становится значительным только на высоких частотах. Низкочастотные колебания, такие как моторботинг, указывают на то, что в них вовлечено устройство или схема с большой постоянной времени, например, межкаскадные соединительные конденсаторы. Более радикальным, но комплексным решением является добавление современных IC-стабилизаторов напряжения или замена всего блока питания современным стабилизированным.

В радиооборудовании

В оборудовании, включающем радиопередатчики, эффект "моторного плавания" может быть вызван радиочастотными помехами (RFI), когда сильный радиосигнал от передатчика проникает в аудио- или приемные схемы. Аудиосхемы приемников с автоматической регулировкой усиления (АРУ) имеют контур обратной связи с большой постоянной времени, который регулирует усиление аудиокаскада для компенсации различий в уровне звука, вызванных, например, разными тембрами голоса. Схемы шумоподавления, используемые в двухсторонних радиостанциях для устранения шума, также имеют контур обратной связи, который отключает звук при обнаружении высокочастотного шума. Если неслышимый радиочастотный (РЧ) сигнал передатчика случайно попадает в звуковой тракт приемника, он может активировать схему АРУ или шумоподавления, что приведет к уменьшению усиления. Затем, после задержки, определяемой постоянной времени схемы, схема снова увеличивает усиление, пока амплитуда радиосигнала не вызовет очередное снижение усиления. Этот повторяющийся цикл и воспринимается как "моторное плавание". Например, 27 МГц гражданская радиостанция в автомобиле, подключенная к 12-вольтовой сети автомобиля, может страдать от этой проблемы. Если разделительные конденсаторы, предназначенные для подавления радиошума в проводах питания, отсутствуют или недостаточны, или если длинные провода питания улавливают избыточное РЧ-излучение от антенны, то РЧ-сигнал передатчика может проникнуть в приемные схемы радиостанции через провода питания, вызывая эффект "моторного плавания".