Skreslenie zosilňovača: Obvod, typy, ako znížiť a vs. skreslenie pedálov

Zosilňovač je elektronické zariadenie, ktoré zosilňuje vstup menšieho signálu na väčší o/p signál. Takže výstupný signál sa neustále mení o nejaké hodnoty zisku. Používajú sa v rámci bezdrôtovej komunikácie a vysielania vo všetkých druhoch audio zariadení. V ideálnych podmienkach by mal mať zosilnený o/p signál zosilňovača podobný priebeh presne ako vstupný signál. Tento ideálny stav sa však v praxi vôbec nedosahuje zosilňovače . K zvýšeniu amplitúdy, ktorá je známa ako skreslenie, sa teda môžu vyskytnúť niektoré modifikácie v rámci tvaru vlny. Je to nežiaduce, pretože môže modifikovať inteligenciu prenášanú signálom. Tento článok poskytuje stručné informácie o skreslenie zosilňovača , prácu a jej aplikácie.

Čo je skreslenie zosilňovača?

Skreslenie zosilňovača môže byť definované ako; akýkoľvek rozdiel od vstupného signálu zosilňovača, ktorý sa vyskytuje počas procesu zosilnenia a dáva zmenený výstupný signál, pokiaľ ide o veľkosť, tvar, frekvenčný obsah atď. Vyskytuje sa v dôsledku mnohých faktorov, ako sú; nelinearita v rámci komponentov zosilňovača, nesprávne predpätie alebo preťaženie zosilňovača. Skreslenie zosilňovača je nežiaduce, pretože zhoršuje hodnotu zosilneného signálu.

Skreslený obvod zosilňovača

Skreslenie zosilňovača možno pochopiť na príklade a obvod zosilňovača so spoločným emitorom (CE). . Skreslenie výstupného signálu môže nastať z nasledujúcich dôvodov.

• Zosilnenie nemusí nastať počas celého cyklu signálu z dôvodu nesprávnych úrovní predpätia.
• Ak je vstupný signál veľmi veľký, potom to spôsobí, že tranzistory zosilňovačov sú obmedzené napájaním.
• Zosilnenie nemôže byť lineárny signál nad celým rozsahom vstupnej frekvencie, čo znamená, že počas procesu zosilňovania tvaru vlny signálu dôjde k skresleniu zosilňovača.

Zosilňovače sú určené na zosilnenie malých vstupných napäťových signálov na väčšie výstupné signály, čo znamená, že výstupný signál sa bude neustále meniť o hodnotu zosilnenia, ktorá sa násobí vstupným signálom hlavne pre všetky vstupné frekvencie.

Nasledujúci obvod so spoločným emitorom (CE) funguje pre malé vstupné striedavé signály, avšak spôsobuje určité problémy pri ich fungovaní. Takže zamýšľaná poloha predpätia „Q“ zosilňovača BJT závisí od súvisiacej hodnoty Beta pre všetky typy tranzistorov.

Tranzistorový obvod bežného emitorového typu funguje dobre hlavne pre malé vstupné AC signály, aj keď trpí jednou hlavnou nevýhodou, vypočítaná poloha predpätia Q-bodu bipolárneho zosilňovača závisí hlavne od súvisiacej hodnoty Beta všetkých druhov tranzistorov. Táto hodnota beta však kolíše od podobných druhov tranzistorov, čo znamená, že bod Q jedného tranzistora nesúvisí s iným tranzistorom s podobnou kategóriou z dôvodu prijatia charakteristických produkcií. Potom dôjde k skresleniu zosilňovača, pretože zosilňovač nie je lineárny. Starostlivý výber tranzistorových a predpínacích komponentov môže pomôcť minimalizovať efekt skreslenia zosilňovača.

Typy skreslenia zosilňovača

Existujú rôzne typy skreslenia zosilňovača, ktoré sú popísané nižšie. Typ skreslenia závisí hlavne od oblasti charakteristík, ktoré využíva tranzistor, reaktancia zariadenia a súvisiaci obvod.

Nelineárne skreslenie

Nelineárne skreslenie sa vyskytuje hlavne v zosilňovači vždy, keď je použitý vstupný signál veľký a aktívne zariadenie je vháňané do nelineárnej oblasti svojich charakteristík. Toto skreslenie sa používa na opis nelineárneho vzťahu medzi vstupnými a výstupnými signálmi zosilňovača. Takže toto skreslenie vyplýva zo systémov, kde výstupný signál nie je presne úmerný vstupnému signálu a sú generované intermodulačné produkty alebo harmonické.

Amplitúdové skreslenie

Amplitúdové skreslenie je typ nelineárneho skreslenia, ku ktorému dochádza v dôsledku útlmu v rámci vrcholovej hodnoty signálu. Posun v rámci bodu Q a zosilnenie pod 360⁰ signálu vedie hlavne k skresleniu amplitúdy. Toto skreslenie sa vyskytuje hlavne v dôsledku orezania a nesprávneho ovplyvnenia. Vieme, že ak je bod predpätia tranzistora správny, výstup je podobný vstupu v zosilnenom tvare. Dá sa to pochopiť z nasledujúcich prípadov.

Predpokladajme, že zosilňovač je vybavený neadekvátnym predpätím, potom bude bod Q ležať blízko vedľajšej polovice čiary zaťaženia. Takže v tomto stave je záporná polovica vstupného signálu orezaná a získavame skreslený výstupný signál zosilňovača.

Ak poskytneme dodatočný potenciál predpätia, potom bod Q bude na vyššej strane čiary zaťaženia. Takže táto podmienka poskytuje výstup, ktorý bude odrezaný v kladnej polovici priebehu.
Správne predpätie môže tiež niekedy viesť k skresleniu vo výstupe v prípade, že je vstupný signál veľký, pretože tento vstupný signál je zosilnený zosilnením zosilňovača. Takže pozitívna aj negatívna polovica tvaru vlny bude orezaná v určitej časti, ktorá sa nazýva orezanie skreslenia.

Lineárne skreslenie

Lineárne skreslenie sa vyskytuje hlavne vtedy, keď je vstupný signál použitý na pohon zariadenia malý a funguje v lineárnej časti jeho charakteristík. K tomuto skresleniu teda dochádza hlavne v dôsledku frekvenčne závislých charakteristík aktívnych zariadení.

Skreslenie frekvencie

Pri tomto type skreslenia sa úroveň zosilnenia mení vo frekvencii. Vstupný signál počas zosilnenia v realistickom zosilňovači obsahuje základnú frekvenciu s rôznymi frekvenčnými zložkami, ktoré sa nazývajú harmonické.

Harmonická amplitúda (HA) po zosilnení je pomerne zlomkom základnej amplitúdy. Nespôsobuje to žiadnu závažnú príčinu výstupného tvaru vlny. Ak HA po amplifikácii ide na vysokú hodnotu, jej efektu sa nedá vyhnúť, pretože je viditeľný na výstupe.

Tu má vstup základnú frekvenciu vrátane harmonických. Takže kombinácia týchto dvoch na zosilnení poskytuje skreslený signál na výstupe. Stáva sa to buď v dôsledku výskytu reaktívnych prvkov (alebo) prostredníctvom kapacity elektród obvodu zosilňovača.

Fázové skreslenie

Fázové skreslenie sa v zosilňovači nazýva aj skreslenie oneskorenia, pretože vždy, keď medzi vstupným a výstupným signálom dôjde k časovému oneskoreniu, hovorí sa, že ide o fázovo skreslený signál. Toto skreslenie sa vyskytuje hlavne v dôsledku elektrickej reaktancie. Skôr sme diskutovali o tom, že signál obsahuje rôzne frekvenčné zložky, takže vždy, keď rôzne frekvencie zaznamenajú rôzne fázové posuny, dôjde k fázovému skresleniu. Tento typ skreslenia nemá v audio zosilňovačoch praktický význam, pretože ľudské ucho nie je vnímavé na fázový posun. Typ a množstvo skreslenia, ktoré je znesiteľné alebo neznesiteľné, závisí hlavne od použitia zosilňovača. Fungovanie systému bude zvyčajne ovplyvnené jednoducho vždy, keď zosilňovač spôsobí extrémne skreslenie.

Dôvody skreslenia

Skreslenie v zosilňovačoch sa vyskytuje hlavne z hlavných dôvodov, ktoré sú uvedené nižšie.

• K skresleniu dochádza hlavne v dôsledku nesprávneho predpätia vždy, keď sa vstupný signál nezosilní počas celého cyklu vstupného signálu.
• Vyskytuje sa, keď je použitý vstupný signál veľmi veľký.
• Niekedy dochádza k skresleniu zosilňovača vždy, keď zosilnenie nie je lineárne nad celým frekvenčným rozsahom.
• Skreslenie zosilňovača môže byť spôsobené rôznymi faktormi; nelinearity v rámci komponentov zosilňovača, ako sú tranzistory alebo elektrónky.
• Okrem toho môže k skresleniu zosilňovača prispieť aj nesúlad impedancie, obmedzenie napájania a orezanie signálu. Takže tieto faktory vedú k zosilneniu signálu, ktorý sa mení od vstupného signálu a vedie k pôvodnému skresleniu signálu.
• Vo všeobecnosti môže byť spôsobené harmonické skreslenie v zosilňovačoch
• Harmonické skreslenie je typ skreslenia v zosilňovači, ku ktorému zvyčajne dochádza pri zosilňovači, ktorý potrebuje viac napätia, ako dokáže poskytnúť napájanie.
• To sa môže vyskytnúť aj vtedy, keď niektoré časti vnútorného obvodu prekračujú svoju výstupnú schopnosť.
• Harmonické skreslenie sa vyskytuje v dôsledku nelinearít tranzistorov.
• K tomu dochádza hlavne v dôsledku frekvenčne závislých charakteristík aktívnych zariadení.
• Amplitúdové skreslenie v zosilňovačoch sa vyskytuje hlavne vždy, keď sú špičkové hodnoty frekvenčného tvaru vlny zoslabené v dôsledku posunu v rámci bodu Q.

Ako znížiť harmonické skreslenie v zosilňovačoch

Harmonické skreslenie (HD) je jedným z hlavných problémov, ktoré spôsobujú rôzne problémy ako; presluchy, problémy s integritou signálu a EMI (elektromagnetické rušenie). Môže to byť spôsobené mnohými dôvodmi a existujú rôzne spôsoby, ako znížiť alebo odstrániť harmonické skreslenie, ktoré je popísané nižšie.

• Diferenciálna signalizácia je jednou z metód používaných na zníženie harmonického skreslenia, ktoré môže rušiť rôzne harmonické.
• Ďalšou metódou je použitie napájacích zdrojov s nízkou výstupnou impedanciou, ktoré môžu tiež pomôcť pri znižovaní harmonických.
• Rekonfigurácia siete je postup, ktorý pomáha pri znižovaní harmonických, kde používatelia generujú veľké harmonické. Tieto harmonické sú identifikované a klasifikované v závislosti od typu harmonických, ktoré produkujú.
• Pridanie multipulzných meničov na zrušenie harmonických počas používania polovičných a celovlnných meničov pomáha pri eliminácii harmonických.
• Fázové vyváženie je ďalšou technikou, ktorá je vhodná na zníženie harmonických.
• Sériové reaktory znižujú harmonické v oceliarňach a tavbách.
• Diferenciálna signalizácia je metóda, ktorá sa často používa vo vysokorýchlostných digitálnych systémoch na zníženie efektov šumu a presluchov. Dva signály v diferenciálnej signalizácii sa prenášajú na samostatných vodičoch, pričom jeden signál je opakom druhého. Potom prijímacie zariadenie spojí dva signály a akýkoľvek šum v bežnom režime môže byť zrušený.
• Napájanie prostredníctvom nízkej výstupnej impedancie môže tiež pomôcť pri znižovaní harmonických.
• Nízkoimpedančný napájací zdroj má menší pokles napätia pri každom odbere prúdu, takže môže pomôcť pri znižovaní alebo odstraňovaní mnohých problémov, ktoré sa vyskytujú pri harmonickom skreslení.

Ako merať skreslenie zosilňovača?

Skreslenie zosilňovača je možné merať pomocou analógových spektrálnych analyzátorov. Väčšina spektrálnych analyzátorov má 50ohmové vstupy, takže medzi DUT a analyzátorom je potrebný izolačný odpor na simuláciu zaťaženia DUT > 50 ohmov.

Keď je spektrálny analyzátor nastavený na rýchlosť rozmietania, citlivosť a šírku pásma, opatrne ho overte, či nedochádza k prebujeniu vstupu. Najjednoduchšou technikou je použiť variabilný atenuátor na nastavenie 10 dB útlmu v rámci vstupnej cesty analyzátora. Signál aj akékoľvek harmonické musia byť zoslabené prostredníctvom nastaveného množstva monitorovaného na displeji spektrálneho analyzátora. Ak sú harmonické zoslabené o >10 dB, potom vstupný zosilňovač analyzátora spôsobuje skreslenie a citlivosť sa musí znížiť. Niekoľko analyzátorov má tlačidlo na vrchnej časti prednej dosky na zavedenie známeho množstva útlmu pri overovaní prebitia.

Rozdiel medzi skreslením čiernobieleho zosilňovača a skreslením pedálov

Hlavné rozdiely medzi skreslením zosilňovača a skreslením pedálov sú uvedené nižšie.

Toto je prehľad zosilňovača skreslenie, prac a jeho aplikácie. Vzťahuje sa na akúkoľvek odchýlku od vstupného signálu, ku ktorej dochádza v procese zosilnenia na poskytnutie výstupného signálu. Tento signál sa mení z hľadiska frekvencie, tvaru, veľkosti atď. Vyskytuje sa v dôsledku rôznych faktorov, ako sú; nelinearity v rámci komponentov zosilňovača, nesprávne predpätie alebo preťaženie zosilňovača. K dispozícii sú rôzne druhy skreslenia, ktoré majú špecifické vlastnosti a príčiny. Vo všeobecnosti je skreslenie zosilňovača nežiaduce, pretože môže zhoršiť hodnotu zosilneného signálu. Tu je otázka pre vás, čo je zosilňovač?