Автоматическая регулировка усиления — Automatic gain control

Автоматическая регулировка усиления — Automatic gain control

Автоматическая регулировка усиления (AGC), является замкнутым Обратная связь цепь регулирования в усилитель мощности или цепочка усилителей, цель которых — поддерживать подходящую амплитуду сигнала на его выходе, несмотря на изменение амплитуды сигнала на входе. Средний или пиковый уровень выходного сигнала используется для динамической регулировки прирост усилителей, что позволяет схеме удовлетворительно работать с большим диапазоном уровней входного сигнала. Он используется в большинстве радиоприемники для выравнивания средней громкости (громкость) разных радиостанций из-за различий в принимаемых сила сигнала, а также вариации радиосигнала отдельной станции из-за угасание. Без AGC звук, издаваемый ЯВЛЯЮСЬ радио приемник будет сильно отличаться от слабого до сильного сигнала; АРУ эффективно снижает громкость, если сигнал сильный, и увеличивает ее, когда он слабее. В типичном приемнике сигнал управления обратной связью АРУ обычно берется с детектор и применяется для управления усилением каскадов усилителя ПЧ или ВЧ.

Напряжение сигналов, поступающих на вход приёмника, как правило значительно меняется: из-за различия передаваемой мощности передатчиков и расстояний их от места приёма, замираний сигналов при распространении, резкого изменения расстояний и условий приёма между передатчиком и приёмником, установленными на движущихся объектах (самолётах, автомобилях и т. д.), и других причин. Это приводит к недопустимым колебаниям или искажениям сигналов в приёмнике. Система АРУ стремится минимизировать различия напряжения выходного и входного сигнала приёмника. Это осуществляется посредством цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов, усилителей высокой, промежуточной частоты и преобразователя частоты, которые уменьшают их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот: происходит компенсация в приёмнике изменений напряжения входных сигналов. Основные параметры систем АРУ:

• Динамический диапазон (дБ) — это глубина изменения входного сигнала (разница между минимальным и максимальным сигналом), при котором ещё выходной сигнал находится в допустимых пределах;
• Время срабатывания АРУ (дБ/с) — отражает скорость реакции АРУ на скачок входного сигнала. Данный параметр равен бесконечности (нулевое время срабатывания) для ограничителя сигнала.

Важным свойством системы АРУ является наличие выхода, показывающего уровень входного сигнала (невозможно сделать для ограничителя).

Применение AGC в видеонаблюдении

Функцию AGC используют для получения равномерной записи сигнала. В течении длительного использования камеры освещение меняется. На это влияет время суток, приближение или удаление объекта, а также использование дополнительных источников света. Даже плавные перепады уровня сигнала отрицательно сказываются на самой записи, а в некоторых случаях они нуждаются в обязательной регулировке, поскольку четкость изображения не позволяет различать не только людей, но и предметы.

Использование AGC практически полностью устраняет необходимость производить ручную настройку. Никакие источники освещения не отразятся на работе устройства, а камера сама выполнит корректировку в оптимальных параметрах.

Как настроить слуховой аппарат самостоятельно?

Будучи человеком любознательным, я периодически читаю форумы по аудиологии, слухопротезированию. Посещаю сайты, где общаются люди слабослышащие (или родители детей с тугоухостью) дабы почерпнуть что-то новое.

Написать этот текст меня сподвигло вот такое мнение: «Да будь у меня программа для настройки слухового аппарата, программатор и шнуры, я и сам все смог. Лучше чем какие-то там специалисты. Подумаешь, бином Ньютона — не глупее вашего буду». Образ собирательный, но персоналии « я у мамы инженер» встречаются нередко.

Как врач-сурдолог и аудиолог-практик замечу, что данная позиция как минимум, ошибочна. Не только в части оптимистичной оценки сил и знаний. А еще и в том, что «настройка слухового аппарата — не операция. Если ошибусь — никто не пострадает». Пострадавшие, смею заверить будут. В первую очередь потери понесет остаточный слух человека, раздобывшего «комплект проводов» и занявшегося самодеятельностью.

Немного теории

Слуховой аппарат — микрокомпьютер, главное назначение которого — выделение полезного сигнала (для человека это речь) из шума и корректное этого речевого сигнала усиление. В идеале это должно происходить исходя из данных аудиограммы слуха, при подавлении шумов, которые совпадают по частотному спектру с речью и без ущерба для разборчивости речи.

Для любого компьютера необходимо программное обеспечение, то есть — софт, который будет управлять работой устройства. Слуховые цифровые программируемые аппараты не исключение. И этот софт (или ПО) у каждого производителя — свой. Помимо ПО, для настройки цифрового программируемого слухового аппарата необходимы: программатор, кабели и переходники и знание формул настроек, умение соотносить их с разными случаями потери слуха. А еще — осознание факта, что идеальные условия настройки (по интуитивно понятному интерфейсу), потребности разных людей и акустические ситуации за пределами настроечной камеры — это три большие разницы.

Без знаний анатомии, физиологии, психоакустики и микроэлектроники, настройка слухового аппарата равноценна управлению атомной станцией по учебнику физики для 8-го класса.

Просто? Как бы не так

То, что порой происходит сегодня на стихийном рынке услуг под названием «слухопротезирование», я как врач могу назвать одним словом: ТРАГЕДИЯ.

Вот несколько примеров из практики. Родители ребёнка 2-х лет обратили внимание на отсутствие речи и реакции на звуки: чашка, разбившаяся о кафельный пол, не вызывала никакой реакции. Ребёнок даже не поворачивался на звук. Обратились в ближайший магазин по продаже слуховых аппаратов (какая разница, везде одно и тоже), где сидел «человек в белом халате»(в халате, значит врач, зачем нам видеть документы и лицензию?)

Им предложили ОДИН слуховой аппарат на стандартном вкладыше (который не повторяет геометрию слухового прохода), без настройки. Спустя месяц родители не заметили никаких изменений в поведение ребёнка. И задались вопросом: «Что происходит?» Обратились к ЛОРу, тот — направил к сурдологу. Сделал диагностику слуха , которая подтвердила 3 степень тугоухости с обеих сторон. И все пришлось начинать сначала… Но только теперь – по уму. Слухопротезирование на оба уха мощными цифровыми программируемыми заушными слуховыми аппаратами с изготовлением индивидуальных вкладышей.

Сейчас малыш носит два слуховых аппарата, занимается с сурдопедагогом, а родители наконец-то получили возможность общаться и развивать его. Какова цена этим «везде одинаково» и «какая разница»? Упущенное время, «пробелы» в речи и развитии ребенка.

Другой пример: мужчина купил слуховые аппараты в Москве, в одном из сетевых магазинов. После «настройки» начал их носить. Получил целый букет неприятных ощущений: звук своего голоса — как из бочки, очень шумно, аппараты постоянно «свистели». Несколько визитов в фирму, где он приобретал аппарат и повторные платные настройки ситуацию не улучшили.

Обратился за помощью ко мне. Подключаю аппараты и что вижу? Что «настройка» проводилась с нарушением всех канонов.

После перенастройки — звучание голоса стало естественным, шум города — комфортным. Была изменена акустическая конфигурация, проведён тест обратной связи, что привело к полному исчезновению «свиста».

Здесь все не так трагично, как в случае с ребенком. Мужчина очень хотел общаться, у него было огромное желание слышать. И даже неудача не снизила мотивации. Но таких людей немного. Большинство, после покупки слухового аппарата, который не улучшает по факту понимание речи собеседника, разочаровывается в «электронных ушах», снимают их, и возвращается в тишину. Ограничивают общение с близкими и больше не хотят носить слуховые аппараты.

Сделайте мне «слышать»

Врачу-сурдологу для того, чтобы научиться делать так, чтобы люди не переспрашивали, необходимо:

• 6 лет обучения в медицинском институте,
• 2 года ординатуры,
• 3 года аспирантуры.

За это время специалист «обрастает» опытом, который не купишь. Знаниями, которые не в каждом учебнике прописаны. Учится корректно настраивать слуховые аппараты людям с любой патологией слуха, в том числе — осложненной дополнительными заболеваниями (эпилепсия, ДЦП, тиннитус, синдром Тричера Коллинза) и других.

Слуховой аппарат — набор из пластика, металла, силикона и кремния. Сам по себе он не «сделает слышать». Его нужно настроить. Грамотно, корректно, профессионально. «Купил слуховой аппарат» не равно «стал лучше слышать». Покупка дорогого фотоаппарата не делает человека профессионалом, способным создавать классные фото. Хороший слух — это, одновременно, наука и искусство. И еще немножечко личного.

Доверяйте слух профессионалам. И пусть занимается тем, что умеет делать лучше всего.

Нелинейные искажения

Звуковой сигнал проходит через усилитель, увеличивается по амплитуде и искажается. Ничего идеального не бывает, в полезный сигнал обязательно будут внесено то, что в нем не содержалось – шумы, искажения, помехи от блока питания и другие вредные субстанции, мешающие качественному восприятию звука. Однако — пока о частном.

Нелинейные искажения — увеличение спектра исходного сигнала путем добавления гармоник. Если взять чистый синусоидальный сигнал частотой F, то после прохождения усилителя в спектре сигнала, кроме основной гармоники F, будут присутствовать составляющие K*F, где К = 2, 3, 4, 5…

Настраиваем дифференциальный коэффициент

Постепенно увеличивая дифференциальную составляющую, необходимо добиться уменьшения или полного исчезновения «скачков» графика (перерегулирования) перед выходом на уставку. При этом кривая должна стать еще больше похожа на идеальную. Если слишком сильно завысить дифференциальный коэффициент, температура при выходе на уставку будет расти не плавно, а скачками (как показано на рисунке).

При появлении таких скачков необходимо прекратить увеличение дифференциального коэффициента.

Настройка осциллографа

Перед использованием нового устройства проводится его калибровка с помощью находящихся на корпусе генератора прямоугольных импульсов. Сигнальный щуп подключают к калибровочному выходу, при этом на экране появляется «пила» — зигзагообразная линия. Нужно проверить работу всех функций и регуляторов.

Сейчас осциллографы регулярно используют в сфере электроники. Есть большой выбор устройств, позволяющих наблюдать за параметрами электрических колебаний. Без осциллографа не обойтись ни инженеру-профи, ни рядовому любителю радиоэлектроники.