Искажения усилителя: схема, типы, как уменьшить искажения и педали искажений

Усилитель — это электронное устройство, которое усиливает входной сигнал меньшего размера до большего сигнала O/P. Таким образом, выходной сигнал постоянно меняется на некоторые значения усиления. Они используются в беспроводной связи и радиовещании во всех видах аудиооборудования. В идеальных условиях усиленный выходной сигнал усилителя должен иметь форму, аналогичную входному сигналу. Однако это идеальное состояние вовсе не достигается на практике. усилители . Таким образом, в дополнение к увеличению амплитуды могут произойти некоторые изменения в форме сигнала, известные как искажения. Это нежелательно, поскольку может изменить информацию, передаваемую через сигнал. В этой статье представлена ​​краткая информация о искажения усилителя , работа и ее приложения.

Что такое искажения усилителя?

Искажение усилителя можно определить как; любое отличие от входного сигнала усилителя, которое возникает на протяжении всего процесса усиления и дает измененный выходной сигнал по величине, форме, частотному составу и т. д. Это происходит из-за многих факторов, таких как; нелинейность компонентов усилителя, неправильное смещение или перегрузка усилителя. Искажение усилителя нежелательно, поскольку оно ухудшает ценность усиленного сигнала.

Схема искажения усилителя

Искажения усилителя можно понять на примере Схема усилителя с общим эмиттером (CE) . Искажение выходного сигнала может произойти по следующим причинам.

• Усиление может не происходить в течение всего цикла сигнала из-за неправильных уровней смещения.
• Если входной сигнал очень велик, то это приводит к ограничению транзисторов усилителей через источник напряжения.
• Усиление не может быть линейным сигналом во всем диапазоне входных частот, что означает, что во время процедуры усиления формы сигнала возникнут искажения усилителя.

Усилители предназначены для усиления небольших сигналов входного напряжения в более крупные выходные сигналы, что означает, что выходной сигнал будет постоянно изменяться на значение усиления, которое умножается на входной сигнал, главным образом, для всех входных частот.

Следующая схема с общим эмиттером (CE) работает для небольших входных сигналов переменного тока, однако это вызывает некоторые проблемы в их работе. Таким образом, предполагаемое положение точки смещения «Q» биполярного транзисторного усилителя зависит от соответствующего значения бета для всех типов транзисторов.

Транзисторная схема с общим эмиттером хорошо работает в основном для небольших входных сигналов переменного тока, хотя и имеет один главный недостаток: расчетное положение точки Q смещения биполярного усилителя зависит главным образом от соответствующего значения бета всех типов транзисторов. Однако это значение бета колеблется в зависимости от типа транзисторов, что означает, что точка Q одного транзистора не связана с другим транзистором аналогичной категории из-за принятия характерных свойств. После этого происходят искажения усилителя, поскольку усилитель не является линейным. Тщательный выбор транзистора и компонентов смещения может помочь минимизировать эффект искажений усилителя.

Типы искажений усилителя

Существуют различные типы искажений усилителя, которые обсуждаются ниже. Тип искажения в основном зависит от области характеристик, используемых транзистором, реактивного сопротивления устройства и соответствующей схемы.

Нелинейное искажение

Нелинейные искажения в основном возникают в усилителе, когда подаваемый входной сигнал велик и активное устройство попадает в нелинейную область своих характеристик. Это искажение используется для описания нелинейной зависимости между входными и выходными сигналами усилителя. Таким образом, это искажение возникает в системах, в которых выходной сигнал не совсем пропорционален входному сигналу, и генерируются продукты интермодуляции или гармоники.

Амплитудные искажения

Амплитудные искажения — это тип нелинейных искажений, возникающих из-за затухания в пределах пикового значения сигнала. Сдвиг в пределах точки Q и усиление сигнала ниже 360⁰ приводит главным образом к искажению амплитуды. Это искажение в основном возникает из-за ограничения и неправильного смещения. Мы знаем, что если точка смещения транзистора правильная, выходной сигнал аналогичен входному сигналу в усиленной форме. Это можно понять на примере следующих случаев.

Предположим, что усилителю подано недостаточное смещение, тогда точка Q будет лежать близко к второстепенной половине линии нагрузки. Таким образом, в этом состоянии отрицательная половина входного сигнала отсекается, и мы получаем искаженный выходной сигнал усилителя.

Если мы обеспечим дополнительный потенциал смещения, то точка Q окажется на более высокой стороне линии нагрузки. Таким образом, это условие обеспечивает выходной сигнал, который будет обрезан в положительной половине сигнала.
Правильное смещение также может иногда приводить к искажениям на выходе, если входной сигнал велик, поскольку этот входной сигнал усиливается за счет усиления усилителя. Таким образом, как положительная, так и отрицательная половина сигнала будут обрезаны в некоторой части, которая называется искажением ограничения.

Линейное искажение

Линейные искажения в основном возникают тогда, когда входной сигнал, подаваемый на управление устройством, мал и действует в линейной части своих характеристик. Таким образом, это искажение в основном происходит из-за частотно-зависимых характеристик активных устройств.

Частотные искажения

При этом типе искажений уровень усиления меняется по частоте. Входной сигнал при усилении в реальном усилителе включает в себя основную частоту с различными частотными компонентами, которые называются гармониками.

Амплитуда гармоники (ГА) после усиления составляет значительную часть базовой амплитуды. Это не приводит к серьезным изменениям формы выходного сигнала. Если ГА после усиления переходит в высокое значение, его эффекта нельзя избежать, поскольку он виден на выходе.

Здесь вход имеет основную частоту, включая гармоники. Таким образом, комбинация этих двух факторов при усилении обеспечивает искаженный сигнал на выходе. Происходит это либо из-за возникновения реактивных элементов (или) через электродные емкости схемы усилителя.

Фазовые искажения

Фазовое искажение также называется искажением задержки в усилителе, поскольку всякий раз, когда между входным и выходным сигналом возникает временная задержка, это называется сигналом с фазовыми искажениями. Это искажение в основном происходит из-за электрического реактивного сопротивления. Ранее мы обсуждали, что сигнал включает в себя разные частотные компоненты, поэтому всякий раз, когда разные частоты испытывают разные фазовые сдвиги, происходит фазовое искажение. Этот тип искажений не имеет практического значения в усилителях звука, поскольку человеческое ухо нечувствительно к фазовому сдвигу. Тип и величина искажений, которые являются терпимыми или невыносимыми, в основном зависят от применения усилителя. Обычно на работу системы влияет тот факт, что усилитель вызывает сильные искажения.

Причины искажений

Искажения в усилителях в основном возникают по основным причинам, которые обсуждаются ниже.

• Искажения в основном возникают из-за неправильного смещения, когда входной сигнал не усиливается на протяжении всего цикла входного сигнала.
• Это происходит, когда подаваемый входной сигнал очень велик.
• Иногда искажения усилителя возникают, когда усиление не является линейным во всем диапазоне частот.
• Искажения усилителя могут быть вызваны разными факторами; нелинейности внутри компонентов усилителя, таких как транзисторы или лампы.
• Кроме того, несоответствие импедансов, ограничения источника питания и ограничение сигнала также могут способствовать искажениям усилителя. Таким образом, эти факторы приводят к усилению сигнала, которое отличается от входного сигнала и приводит к искажению исходного сигнала.
• Как правило, гармонические искажения в усилителях могут быть вызваны
• Гармонические искажения — это тип искажений в усилителе, который обычно возникает в усилителе, которому требуется большее напряжение, чем источник питания, который он может обеспечить.
• Это также может произойти, если некоторые внутренние части схемы превышают свою выходную мощность.
• Гармонические искажения возникают из-за нелинейностей транзисторов.
• Это происходит главным образом из-за частотно-зависимых характеристик активных устройств.
• Амплитудные искажения в усилителях в основном возникают всякий раз, когда пиковые значения частотного сигнала ослабляются из-за смещения в пределах Q-точки.

Как уменьшить гармонические искажения в усилителях

Гармонические искажения (HD) является одной из основных проблем, вызывающих различные проблемы, такие как; перекрестные помехи, проблемы целостности сигнала и EMI (электромагнитные помехи). Это может быть вызвано многими причинами, и существуют разные способы уменьшения или устранения гармонических искажений, которые обсуждаются ниже.

• Дифференциальная передача сигналов — это один из методов, используемых для уменьшения гармонических искажений, которые могут нейтрализовать различные гармоники.
• Еще один метод — использовать источники питания с низким выходным сопротивлением, что также может способствовать снижению гармоник.
• Реконфигурация сети — это процедура, которая помогает уменьшить гармоники, когда пользователи генерируют большие гармоники. Эти гармоники идентифицируются и классифицируются в зависимости от типа гармоник, которые они производят.
• Добавление многоимпульсных преобразователей для подавления гармоник при использовании полуволновых и полноволновых преобразователей помогает устранить гармоники.
• Фазовая балансировка — еще один метод, подходящий для уменьшения гармоник.
• Последовательные реакторы снижают гармоники на сталелитейных и плавильных заводах.
• Дифференциальная передача сигналов — это метод, который часто используется в высокоскоростных цифровых системах для уменьшения эффектов шума и перекрестных помех. Два сигнала в дифференциальной передаче передаются по разным проводам, причем один сигнал является противоположным другому. После этого принимающее устройство объединяет два сигнала, и любой синфазный шум можно подавить.
• Источники питания с низким выходным сопротивлением также могут способствовать снижению гармоник.
• Источник питания с низким импедансом имеет меньшее падение напряжения при каждом использовании тока, поэтому он может помочь уменьшить или устранить многие проблемы, возникающие из-за гармонических искажений.

Как измерить искажения усилителя?

Искажения усилителя можно измерить с помощью аналоговых анализаторов спектра. Большинство анализаторов спектра имеют входы с сопротивлением 50 Ом, поэтому между ИУ и анализатором требуется изолирующий резистор для моделирования нагрузок ИУ >50 Ом.

После того, как анализатор спектра настроен на скорость развертки, чувствительность и полосу пропускания, осторожно проверьте его на предмет перегрузки входного сигнала. Самый простой метод — использовать регулируемый аттенюатор для установки затухания 10 дБ на входном тракте анализатора. Как сигнал, так и любые гармоники должны быть ослаблены на заданную величину, которая отображается на дисплее анализатора спектра. Если гармоники ослаблены более чем на 10 дБ, то входной усилитель анализатора вносит искажения, и чувствительность необходимо уменьшить. Некоторые анализаторы имеют кнопку в верхней части передней панели, позволяющую ввести затухание на известную величину при проверке перегрузки.

Разница между дисторшном ч/б усилителя и педалями дисторшна

Основные различия между усилителем искажения и педалями искажения обсуждаются ниже.

Итак, это обзор усилителя. искажение, работает и его приложения. Это относится к любому отклонению входного сигнала, которое происходит в процессе усиления для получения выходного сигнала. Этот сигнал изменяется по частоте, форме, величине и т. д. Это происходит из-за различных факторов, таких как; нелинейности компонентов усилителя, неправильное смещение или перегрузка усилителя. Существуют различные виды искажений, которые имеют определенные характеристики и причины. Обычно искажения усилителя нежелательны, поскольку они могут ухудшить ценность усиленного сигнала. Вот вам вопрос, что такое усилитель?