Клиппинг и все что с ним связано

Ограничение сигнала усилителем (клиппинг, клип) – это такая ситуация, когда от усилителя пытаются получить напряжение на нагрузке больше, чем тот может обеспечить.

Приведенный ниже рисунок наглядно демонстрирует природу клипа. Так, как коэффициент усиления – величина постоянная, то усилитель будет пытаться увеличить амплитуду выходного сигнала, пропорционально увеличению входного. Громкость будет пропорционально увеличиваться, но только до уровня на котором амплитуда выходного сигнала сравняется по величине с напряжением питания. Но Вам охота еще громче и Вы продолжаете увеличивать громкость на магнитоле. Усилитель пытается выдать на нагрузку сигнал большущей амплитуды и формы строго соответствующей исходному (пунктирная линия), но ограниченный питанием, вынужден гнать в нагрузку практически меандр. Многократно увеличившееся время импульса в максимальной точке амплитуды, превращает переменный ток в практически постоянный, что может вывести из строя как усилитель так и динамики.
Похожая ситуация происходит и на линейном выходе магнитолы при выкручивании громкости на максимум. Внутренний источник сигнала тоже имеет свой предел выходного напряжения, превышая который мы имеем на выходе клипованый сигнал, который проходя через усилитель становится не менее страшным, чем клип самого усилителя мощности.

Как влияет клип на динамик?
1.Зоны графика, являющиеся отклонениями от синуса, представляют собой много высокочастотных составляющих — гармоник, в результате на пищалки идет мощность в несколько раз превышающая их номинальный режим и они горят первыми, даже если на входе не было высокочастотного сигнала совсем! Для СЧ и НЧ динамиков высокочастотные гармоники представляют собой дополнительную нагрузку на динамик вне его рабочего диапазона. Поэтому на звуковую катушку получаем дополнительную мощность, которую сама катушка отработать не в состоянии, и которая большей частью рассеивается в виде тепла. Что конечно же приводит к перегреву каркаса звуковой катушки и сползанию витков, либо межвитковому замыканию катушки и как следствие увеличения тока и выходу из строя динамика.
2.Поскольку сигнал при клипе приближается к меандру, фронты сигнала (перепады между крайними положениями) становятся всё более резкими. Это даёт дополнительную нагрузку на каркас звуковой катушки и всю подвижную систему. И чем выше частота, тем такая нагрузка больше.
3.Поскольку движение диффузора становится более резким, возрастают ЭДС самоиндукции и вихревые токи в катушке, что ещё больше усиливает её разогрев.

Что может случиться усилителем?
Как указано выше, многократно увеличившееся время импульса в максимальной точке амплитуды приводит к предельному режиму работы транзисторов оконечного каскада, они перегреваются и возрастает вероятность теплового пробоя. При пробое даже одного транзистора оконечника мы получаем короткое замыкание на выходе преобразователя напряжения. Далее все зависит от схемы защиты усилителя. Либо она отключает преобразователь напряжения, что происходит в большинстве усилителей АВ класса и мы отделываемся легким испугом с заменой транзисторов оконечника. Либо ПН продолжает маслать на пределе и выгорают все его транзисторы — такая тенденция наблюдается в усилителях D-класса, тут уже ремонт встает в кругленькую сумму.

Как уменьшить вероятность появление клипа?
1.На магнитоле не выкручиваем громкость на всю — делаем на 5-10 делений меньше, в зависимости от модели.
2.Если при увеличении громкости на магнитоле фактическая громкость музыки на слух не увеличивается, тут появляется клип. Убовляем громкость на несколько делений назад и это значение будет являться максимумом для Вашей системы, или же следует убавить гейн на усилителе.
3.Избегаем долговременной прослушки музыки на максимальной громкости.
4.Следим за просадками напряжения питания аппаратуры, так как при низком напряжении резко увеличивается вероятность появления клипа.