【導(dǎo)讀】考慮一個(gè)大的高頻正弦波磁化信號(hào)。即使有遲滯，記錄信號(hào)的平均值也將為零。如果該信號(hào)現(xiàn)在與另一個(gè)信號(hào)存在 DC 偏移，則 HF（高頻）信號(hào)現(xiàn)在將基本上圍繞該偏移信號(hào)擺動(dòng)，而與死區(qū)無(wú)關(guān)，因?yàn)榇笮盘?hào)始終驅(qū)動(dòng)磁化穿過(guò)死區(qū)。盡管高頻信號(hào)具有波形失真，但情況確實(shí)如此。

模擬磁帶失真

我們上一篇文章中討論的模型可用于分析當(dāng)高頻正弦波偏置信號(hào)添加到要記錄的模擬信號(hào)時(shí)模擬磁帶錄音機(jī)  的失真減少情況。

對(duì)于一階，考慮磁帶不會(huì)進(jìn)入飽和狀態(tài)，使得該模型確實(shí)形成真實(shí)磁芯的合理一階模型。也就是說(shuō)，死區(qū)反映了磁芯的剩磁，并且這種磁滯導(dǎo)致正弦波模擬信號(hào)按照我們之前文章中圖 1 和圖 2 所示的方式被削波，磁滯如圖 3 和圖 4 所示。

圖 1.從左上角開(kāi)始順時(shí)針?lè)较?，本系列?1 部分中的圖 1 至圖 4 。

正如您所看到的，這些遲滯特性顯然會(huì)導(dǎo)致明顯的失真。

高頻 (HF) 信號(hào)示例

考慮一個(gè)大的高頻正弦波磁化信號(hào)。即使有遲滯，記錄信號(hào)的平均值也將為零。如果該信號(hào)現(xiàn)在與另一個(gè)信號(hào)存在 DC 偏移，則 HF（高頻）信號(hào)現(xiàn)在將基本上圍繞該偏移信號(hào)擺動(dòng)，而與死區(qū)無(wú)關(guān)，因?yàn)榇笮盘?hào)始終驅(qū)動(dòng)磁化穿過(guò)死區(qū)。盡管高頻信號(hào)具有波形失真，但情況確實(shí)如此。

因此，HF偏置信號(hào)的平均值將等于偏移信號(hào)，正是這個(gè)平均值形成了用于回放的記錄信號(hào)。這樣，偏移信號(hào)就不會(huì)像它是應(yīng)用的信號(hào)那樣經(jīng)歷死區(qū)失真。高頻偏置的波形并不重要，只要其頻率足夠高，使得所有雜散信號(hào)都在所需信號(hào)的帶寬之外，因?yàn)樗鼈兛梢员粸V除。

下面顯示了說(shuō)明這一點(diǎn)的示意圖。二極管和電容器模擬直流磁滯和非線性死區(qū)。正是死區(qū)導(dǎo)致了失真。

您將看到高頻振蕩器偏置如何減少抽頭錄音失真。如果沒(méi)有高頻偏置，遲滯會(huì)嚴(yán)重扭曲輸出信號(hào)。當(dāng)信號(hào)改變方向時(shí)，輸出直流磁化滯后于輸入。然而，強(qiáng)制輸入正負(fù)擺動(dòng)會(huì)覆蓋滯后，并允許輸出取決于滯后曲線的平均值。輸入信號(hào)由兩個(gè)頻率構(gòu)成，表明THD（總諧波失真） 和 IMD（互調(diào)失真）均被消除。

圖 2. 減少磁帶失真原理圖

該示意圖顯示了三個(gè)正弦波電壓的總和。兩個(gè)信號(hào)代表多頻輸入，另一個(gè)信號(hào)是高頻偏置信號(hào)。這兩個(gè)信號(hào)說(shuō)明了互調(diào)失真的影響。非線性系統(tǒng)將顯示和頻和差頻。

原始輸入/輸出信號(hào)

典型的原始單輸入/輸出信號(hào)如下所示：

圖 3. 單頻信號(hào)，VIN=1V


圖 4. 單頻信號(hào)，VIN=12V

圖 3 和圖 4 顯示了有效磁化信號(hào)“電壓滯后”其輸入，并且由于信號(hào)改變方向時(shí)出現(xiàn)的磁滯而導(dǎo)致嚴(yán)重失真。正如我們?cè)谏弦黄恼轮姓劦降?，產(chǎn)生電壓滯后的標(biāo)準(zhǔn) SPICE 技術(shù)不會(huì)對(duì)波形峰值的這種失真進(jìn)行建模。 

混合原始信號(hào)

混合的原始信號(hào)如下所示：

圖 5.混合頻率信號(hào)，VINA=1V，VINB=1V

圖 5 顯示輸入信號(hào)存在明顯失真。

圖 6.無(wú)偏混合信號(hào) FFT VINA=1V，VINB=1V


圖 7.無(wú)偏混合信號(hào) FFT，VINA=6V，VINB=6V

這些顯示在無(wú)偏條件下存在顯著的 500 Hz、1kHz 和 1k5 互調(diào)失真。

混合高頻信號(hào)

混合的高頻偏置信號(hào)如下所示：

圖 8. 高頻偏置、混合信號(hào)

混合高頻偏置信號(hào)的 FFT 如下所示：

圖 9.高頻偏置混合信號(hào) FFT

因此，添加高頻偏置表明互調(diào)產(chǎn)物大大減少。

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