Forsterkerforvrengning: krets, typer, hvordan du reduserer og kontra forvrengningspedaler

En forsterker er en elektronisk enhet som styrker inngangen til et mindre signal til et større o/p-signal. Så utgangssignalet endrer seg kontinuerlig med noen forsterkningsverdier. Disse brukes innen trådløs kommunikasjon og kringkasting i alle typer lydutstyr. Under ideelle forhold bør det forsterkede o/p-signalet til forsterkeren ha en lignende bølgeform nøyaktig som inngangssignalet. Denne ideelle tilstanden oppnås imidlertid ikke i det hele tatt innen praktisk forsterkere . Dermed kan noen modifikasjoner i bølgeformen forekomme i tillegg til økningen i amplituden som er kjent som forvrengningen. Det er uønsket fordi det kan endre intelligensen som bæres gjennom signalet. Denne artikkelen gir kort informasjon om forsterker forvrengning , arbeid og dets applikasjoner.

Hva er forsterkerforvrengning?

Forsterkerforvrengning kan defineres som; enhver forskjell fra inngangssignalet til en forsterker som oppstår gjennom hele forsterkningsprosessen og gir et endret utgangssignal når det gjelder størrelse, form, frekvensinnhold osv. Det oppstår på grunn av mange faktorer som; ikke-linearitet i komponentene til forsterkeren, feil forspenning eller overbelastning av forsterkeren. Forsterkerforvrengningen er uønsket fordi den degraderer verdien av det forsterkede signalet.

Forsterker forvrengningskrets

Forsterkerforvrengning kan forstås med et eksempel på en felles emitter (CE) forsterkerkrets . Utgangssignalforvrengningen kan oppstå på grunn av følgende årsaker.

• Forsterkning kan ikke forekomme over hele signalsyklusen på grunn av feil forspenningsnivåer.
• Hvis inngangssignalet er veldig stort, fører det til at transistorene til forsterkere begrenses gjennom spenningsforsyningen.
• Forsterkningen kan ikke være et lineært signal over hele inngangsfrekvensområdet, noe som betyr at under signalbølgeformens forsterkningsprosedyre vil forsterkerforvrengning oppstå.

Forsterkere er designet for å forsterke små inngangsspenningssignaler til større utgangssignaler, noe som betyr at utgangssignalet vil endres konstant med forsterkningsverdi som multipliseres med inngangssignalet hovedsakelig for alle inngangsfrekvenser.

Følgende vanlige emitter (CE) krets fungerer for små inngangs AC-signaler, men det forårsaker noen problemer i arbeidet. Så den tiltenkte posisjonen til BJT-forsterkerens forspenningspunkt 'Q' avhenger av den relaterte Beta-verdien for alle typer transistorer.

Vanlige transistorkretser av emittertype fungerer hovedsakelig bra for små AC-inngangssignaler, selv om den har en hovedulempe, den beregnede posisjonen til bias Q-punktet til bipolar forsterker avhenger hovedsakelig av den relaterte Beta-verdien til alle typer transistorer. Imidlertid varierer denne betaverdien fra lignende typer transistorer, det betyr at en transistors Q-punkt ikke er relatert til en annen transistor med en lignende kategori på grunn av akseptene til karakteristiske produksjoner. Etter det skjer forsterkerforvrengning fordi forsterkeren ikke er lineær. Nøye valg av transistoren og forspenningskomponentene kan hjelpe til med å minimere forsterkerforvrengningseffekten.

Typer forsterkerforvrengning

Det er forskjellige typer forsterkerforvrengning som diskuteres nedenfor. Forvrengningstypen avhenger hovedsakelig av egenskapsområdet som brukes av transistoren, enhetens reaktans og den tilhørende kretsen.

Ikke-lineær forvrengning

Ikke-lineær forvrengning skjer hovedsakelig i en forsterker når inngangssignalet som brukes er stort og den aktive enheten blir drevet inn i et ikke-lineært område av dens egenskaper. Denne forvrengningen brukes til å beskrive et ikke-lineært forhold mellom inngangs- og utgangssignalene til en forsterker. Så denne forvrengningen kommer fra systemer der utgangssignalet ikke er nøyaktig proporsjonalt med inngangssignalet og intermodulasjonsprodukter eller harmoniske genereres.

Amplitudeforvrengning

Amplitudeforvrengning er en type ikke-lineær forvrengning som finner sted på grunn av dempningen innenfor signalets toppverdi. Skiftet innenfor Q-punktet og forsterkningen for under 360⁰ av signalet fører hovedsakelig til forvrengning i amplitude. Denne forvrengningen oppstår hovedsakelig på grunn av klipping og ukorrekt skjevhet. Vi vet at hvis transistorens forspenningspunkt er riktig, er utgangen lik inngangen i den forsterkede formen. Dette kan forstås gjennom følgende tilfeller.

Anta at det gis utilstrekkelig forspenning til forsterkeren, så vil Q-punktet ligge nær den mindre halvdelen av lastlinjen. Så i denne tilstanden klippes inngangssignalets negative halvdel, og vi får et forvrengt utgangssignal fra forsterkeren.

Hvis vi gir et ekstra forspenningspotensial, vil Q-punktet være på den høyere siden av lastlinjen. Så denne tilstanden gir en utgang som vil bli kuttet ved den positive halvdelen av bølgeformen.
Riktig forspenning kan også føre til forvrengning i utgangen i tilfelle inngangssignalet er stort fordi dette inngangssignalet forsterkes gjennom forsterkerens forsterkning. Så både den positive og negative halvdelen av bølgeformen vil bli klippet på en del som kalles klippeforvrengning.

Lineær forvrengning

Lineær forvrengning oppstår hovedsakelig når inngangssignalet som brukes for å drive enheten er lite og fungerer i den lineære delen av dens egenskaper. Så denne forvrengningen skjer hovedsakelig på grunn av aktive enheters frekvensavhengige egenskaper.

Frekvensforvrengning

I denne typen forvrengning endres forsterkningsnivået i frekvens. Inngangssignalet under forsterkning i en realistisk forsterker inkluderer grunnfrekvens med forskjellige frekvenskomponenter som kalles harmoniske.

Den harmoniske amplituden (HA) etter forsterkning er ganske en brøkdel av grunnamplituden. Det forårsaker ingen alvorlig årsak til utgangsbølgeformen. Hvis HA etter forsterkning går til en høy verdi, kan ikke effekten unngås fordi den er synlig ved utgangen.

Her har inngangen grunnfrekvens inkludert harmoniske. Så kombinasjonen av de to på forsterkning gir et forvrengt signal ved utgangen. Det skjer enten på grunn av forekomsten av reaktive elementer (eller) gjennom forsterkerkretsens elektrodekapasitans.

Faseforvrengning

Faseforvrengning kalles også forsinkelsesforvrengning i forsterkeren fordi når det er en tidsforsinkelse mellom inngangs- og utgangssignalet, sies det å være faseforvrengt signal. Denne forvrengningen oppstår hovedsakelig på grunn av elektrisk reaktans. Tidligere har vi diskutert at et signal inkluderer forskjellige frekvenskomponenter, så hver gang forskjellige frekvenser opplever forskjellige faseskift, oppstår faseforvrengning. Denne typen forvrengning har ingen praktisk betydning i lydforsterkere fordi det menneskelige øret er ufølsomt for faseskift. Typen og mengden av forvrengning som er utholdelig eller uutholdelig, avhenger hovedsakelig av forsterkerens bruk. Vanligvis vil funksjonen til systemet bli påvirket rett og slett når forsterkeren forårsaker ekstrem forvrengning.

Årsaker til forvrengning

Forvrengning i forsterkere oppstår hovedsakelig på grunn av hovedårsakene som er diskutert nedenfor.

• Forvrengning oppstår hovedsakelig på grunn av feil forspenning når inngangssignalet ikke forsterkes for hele syklusen til inngangssignalet.
• Det oppstår når inngangssignalet som brukes er veldig stort.
• Noen ganger oppstår forsterkerforvrengning når forsterkningen ikke er lineær over hele frekvensområdet.
• Forsterkerforvrengning kan være forårsaket av forskjellige faktorer; ikke-lineariteter i komponentene til forsterkeren som transistorer eller rør.
• I tillegg kan impedansfeil, strømforsyningsbegrensninger og signalklipping også bidra til forsterkerforvrengning. Så disse faktorene resulterer i signalforsterkningen som endres fra inngangssignalet og fører til en original signalforvrengning.
• Generelt kan harmonisk forvrengning i forsterkere forårsakes
• Harmonisk forvrengning er en type forvrengning i en forsterker som vanligvis oppstår av forsterkeren som trenger mer spenning enn strømforsyningen den kan gi.
• Dette kan også skje med enkelte interne kretsdeler som overskrider utgangsevnen.
• Harmonisk forvrengning oppstår på grunn av ikke-lineariteten til transistorene.
• Dette skjer hovedsakelig på grunn av de aktive enhetenes frekvensavhengige egenskaper.
• Amplitudeforvrengning i forsterkere oppstår hovedsakelig når frekvensbølgeformens toppverdier er dempet på grunn av en forskyvning innenfor Q-punktet.

Hvordan redusere harmonisk forvrengning i forsterkere

Harmonisk forvrengning (HD) er en av de store problemene som forårsaker ulike problemer som; krysstale, problemer med signalintegritet og EMI (elektromagnetisk interferens). Det kan være forårsaket av mange årsaker, og det er forskjellige måter å redusere eller fjerne harmonisk forvrengning som er diskutert nedenfor.

• Differensiell signalering er en av metodene som brukes for å redusere den harmoniske forvrengningen som kan oppheve ulike harmoniske.
• En annen metode er å bruke strømforsyninger med lav utgangsimpedans som også kan hjelpe til med å redusere harmoniske.
• Nettverksrekonfigurasjon er prosedyren som hjelper til med å redusere harmoniske der brukerne genererer store harmoniske. Disse harmoniske er identifisert og klassifisert avhengig av typen harmoniske de produserer.
• Å legge til multi-pulsomformere for kansellering av harmoniske under bruk av halv- og fullbølgeomformere hjelper til med å eliminere harmoniske.
• Fasebalansering er enda en teknikk som er egnet til å redusere harmoniske.
• Seriereaktorer reduserer harmoniske i stålverk og smelting.
• Differensiell signalering er en metode som ofte brukes i høyhastighets digitale systemer for å redusere støy- og krysstaleeffekter. De to signalene i differensiell signalering overføres på separate ledninger med enkeltsignalet det motsatte av det andre. Etter det slår mottakerenheten sammen de to signalene og all vanlig modusstøy kan kanselleres.
• Strømforsyninger gjennom lav utgangsimpedans kan også hjelpe til med å redusere harmoniske.
• En strømforsyning med lav impedans har mindre spenningsfall når strøm trekkes fra, slik at den kan hjelpe til med å redusere eller fjerne mange av problemene som oppstår med harmonisk forvrengning.

Hvordan måle forsterkerforvrengning?

Forsterkerforvrengning kan måles ved hjelp av analoge spektrumanalysatorer. De fleste spektrumanalysatorer har 50 ohm-innganger, så det kreves en isolasjonsmotstand mellom DUT og analysatoren for å simulere >50 ohm DUT-belastninger.

Når spektrumanalysatoren er justert for sveipehastighet, følsomhet og båndbredde, verifiser den forsiktig for overdriving av input. Den enkleste teknikken er å bruke den variable attenuatoren for å sette opp 10dB dempning innenfor inngangsbanen til analysatoren. Både signalet og eventuelle harmoniske må dempes gjennom en bestemt mengde som overvåkes på displayet til spektrumanalysatoren. Hvis harmoniske dempes med >10dB, introduserer analysatorens inngangsforsterker forvrengning og følsomheten må reduseres. Flere analysatorer har en knapp på toppen av frontplaten for å introdusere en kjent mengde demping mens de verifiserer for overdrive.

Forskjell s/h forsterker Distortion Vs Distortion Pedals

Hovedforskjellene mellom forsterkerforvrengning og forvrengningspedaler er diskutert nedenfor.

Dermed er dette en oversikt over forsterker forvrengning, fungerer , og dens applikasjoner. Det refererer til enhver variasjon fra inngangssignalet som oppstår i forsterkningsprosessen for å gi et utgangssignal. Dette signalet blir endret når det gjelder frekvens, form, størrelse osv. Det oppstår på grunn av forskjellige faktorer som; ikke-lineariteter i komponentene til en forsterker, feil forspenning eller overbelastning av forsterkeren. Det er forskjellige typer forvrengning tilgjengelig som har spesifikke egenskaper og årsaker. Generelt er forsterkerforvrengning uønsket fordi det kan forringe verdien av det forsterkede signalet. Her er et spørsmål til deg, hva er en forsterker?