Distorsiunea amplificatorului: circuit, tipuri, cum se reduce și pedalele de distorsiune vs

Un amplificator este un dispozitiv electronic care întărește intrarea unui semnal mai mic la un semnal o/p mai mare. Deci, semnalul de ieșire se schimbă continuu cu unele valori de câștig. Acestea sunt utilizate în comunicațiile și difuzarea fără fir în toate tipurile de echipamente audio. În condiții ideale, semnalul o/p amplificat al amplificatorului ar trebui să aibă o formă de undă similară exact cu semnalul de intrare. Cu toate acestea, această condiție ideală nu este deloc atinsă în practică amplificatoare . Astfel, unele modificări în cadrul formei de undă pot apărea în plus față de creșterea amplitudinii care este cunoscută sub numele de distorsiune. Este nedorit deoarece poate modifica inteligența transmisă prin semnal. Acest articol oferă informații scurte despre distorsiunea amplificatorului , funcționarea și aplicațiile sale.

Ce este distorsiunea amplificatorului?

Distorsiunea amplificatorului poate fi definită ca; orice diferență față de semnalul de intrare al unui amplificator care apare pe tot parcursul procesului de amplificare și oferă un semnal de ieșire modificat în ceea ce privește mărimea, forma, conținutul de frecvență etc. Are loc din cauza multor factori precum; neliniaritate în cadrul componentelor amplificatorului, polarizare necorespunzătoare sau supraîncărcare a amplificatorului. Distorsiunea amplificatorului este nedorită deoarece degradează valoarea semnalului amplificat.

Circuitul de distorsiune a amplificatorului

Distorsiunea amplificatorului poate fi înțeleasă cu un exemplu de a circuit amplificator cu emițător comun (CE). . Distorsiunea semnalului de ieșire se poate produce din următoarele motive.

• Este posibil ca amplificarea să nu aibă loc pe parcursul întregului ciclu al semnalului din cauza nivelurilor de polarizare greșite.
• Dacă semnalul de intrare este foarte mare, atunci face ca tranzistoarele amplificatoarelor să fie limitate prin sursa de tensiune.
• Amplificarea nu poate fi un semnal liniar deasupra întregului interval de frecvență de intrare, ceea ce înseamnă că în timpul procedurii de amplificare a formei de undă a semnalului, va apărea distorsiunea amplificatorului.

Amplificatoarele sunt proiectate pentru amplificarea semnalelor mici de tensiune de intrare în semnale de ieșire mai mari, ceea ce înseamnă că semnalul de ieșire va fi schimbat constant cu valoarea câștigului care este înmulțită cu semnalul de intrare în principal pentru toate frecvențele de intrare.

Următorul circuit emițător comun (CE) funcționează pentru semnale AC de intrare mici, totuși provoacă unele probleme în funcționarea lor. Deci, poziția intenționată a punctului de polarizare al amplificatorului BJT „Q” depinde de valoarea Beta aferentă pentru toate tipurile de tranzistoare.

Circuitul de tranzistor de tip emițător comun funcționează bine în principal pentru semnale mici de intrare AC, deși suferă de un dezavantaj principal, poziția calculată a punctului Q de polarizare al amplificatorului bipolar depinde în principal de valoarea Beta aferentă tuturor tipurilor de tranzistori. Cu toate acestea, această valoare beta fluctuează de la tipuri similare de tranzistori, ceea ce înseamnă că punctul Q al unui tranzistor nu este legat de un alt tranzistor cu o categorie similară din cauza acceptării producțiilor caracteristice. După aceea, se produce distorsiunea amplificatorului deoarece amplificatorul nu este liniar. Selectarea atentă a tranzistorului și componentelor de polarizare poate ajuta la minimizarea efectului de distorsiune a amplificatorului.

Tipuri de distorsiuni ale amplificatorului

Există diferite tipuri de distorsiuni ale amplificatorului, care sunt discutate mai jos. Tipul de distorsiune depinde în principal de zona de caracteristici care sunt utilizate de tranzistor, reactanța dispozitivului și circuitul asociat.

Distorsiune neliniară

Distorsiunea neliniară are loc în principal într-un amplificator ori de câte ori semnalul de intrare aplicat este mare și dispozitivul activ este condus într-o zonă neliniară a caracteristicilor sale. Această distorsiune este folosită pentru a descrie o relație neliniară între semnalele de intrare și de ieșire ale unui amplificator. Deci, această distorsiune rezultă din sisteme oriunde semnalul de ieșire nu este proporțional cu semnalul de intrare și sunt generate produse de intermodulație sau armonici.

Distorsiunea de amplitudine

Distorsiunea de amplitudine este un tip de distorsiune neliniară care are loc din cauza atenuării în interiorul valorii de vârf a semnalului. Deplasarea în punctul Q și amplificarea sub 360⁰ a semnalului duce în principal la distorsiuni în amplitudine. Această distorsiune apare în principal din cauza decupării și a polarizării incorecte. Știm că, dacă punctul de polarizare al tranzistorului este corect, ieșirea este similară cu intrarea în forma amplificată. Acest lucru poate fi înțeles prin următoarele cazuri.

Să presupunem că amplificatorului este furnizată o polarizare inadecvată, atunci punctul Q va fi aproape de jumătatea minoră a liniei de sarcină. Deci, în această condiție, jumătatea negativă a semnalului de intrare este tăiată și obținem un semnal de ieșire distorsionat al amplificatorului.

Dacă oferim un potențial de polarizare suplimentar, atunci punctul Q va fi în partea superioară a liniei de sarcină. Deci, această condiție oferă o ieșire care va fi întreruptă la jumătatea pozitivă a formei de undă.
Polarizarea adecvată poate duce, uneori, la distorsiuni în cadrul ieșirii, în cazul în care semnalul de intrare este mare, deoarece acest semnal de intrare este amplificat prin câștigul amplificatorului. Deci, atât jumătatea pozitivă, cât și cea negativă a formei de undă vor fi tăiate la o parte care se numește distorsiune de tăiere.

Distorsiune liniară

Distorsiunea liniară apare în principal ori de câte ori semnalul de intrare aplicat pentru a conduce dispozitivul este mic și funcționează în secțiunea liniară a caracteristicilor sale. Deci, această distorsiune se întâmplă în principal din cauza caracteristicilor dependente de frecvență ale dispozitivelor active.

Distorsiunea de frecventa

În acest tip de distorsiune, nivelul de amplificare se modifică în frecvență. Semnalul de intrare în timpul amplificării într-un amplificator realist include frecvența fundamentală cu componente de frecvență diferite care sunt numite armonice.

Amplitudinea armonică (HA) după amplificare este destul de o fracțiune din amplitudinea de bază. Nu cauzează nicio cauză gravă formei de undă de ieșire. Dacă HA după amplificare ajunge la o valoare ridicată, efectul său nu poate fi evitat deoarece este vizibil la ieșire.

Aici intrarea are o frecvență fundamentală, inclusiv armonici. Deci combinația celor două la amplificare oferă un semnal distorsionat la ieșire. Se întâmplă fie din cauza apariției elementelor reactive (sau) prin capacitățile electrodului circuitului amplificator.

Distorsiunea de fază

Distorsiunea de fază se mai numește și distorsiune întârziată în amplificator, deoarece ori de câte ori există o întârziere între semnalul de intrare și de ieșire, atunci se spune că este un semnal distorsionat de fază. Această distorsiune apare în principal din cauza reactanței electrice. Mai devreme am discutat că un semnal include componente de frecvență diferite, astfel, ori de câte ori frecvențe diferite experimentează schimbări de fază diferite, atunci apare distorsiunea de fază. Acest tip de distorsiune nu are nicio importanță practică în amplificatoarele audio, deoarece urechea umană este insensibilă la schimbarea de fază. Tipul și cantitatea de distorsiune care este suportabilă sau insuportabilă depinde în principal de aplicația amplificatorului. De obicei, funcționarea sistemului va fi afectată pur și simplu ori de câte ori amplificatorul provoacă o distorsiune extremă.

Motive pentru denaturare

Distorsiunea în amplificatoare apare în principal din cauza principalelor motive care sunt discutate mai jos.

• Distorsiunea apare în principal din cauza polarizării incorecte ori de câte ori semnalul de intrare nu este amplificat pentru ciclul complet al semnalului de intrare.
• Apare atunci când semnalul de intrare aplicat este foarte mare.
• Uneori, apare distorsiunea amplificatorului ori de câte ori amplificarea nu este liniară peste întregul interval de frecvență.
• Distorsiunea amplificatorului poate fi cauzată de diferiți factori; neliniarități în componentele amplificatorului, cum ar fi tranzistoarele sau tuburile.
• În plus, nepotrivirile de impedanță, limitările sursei de alimentare și tăierea semnalului pot contribui, de asemenea, la distorsiunea amplificatorului. Deci, acești factori duc la amplificarea semnalului care se schimbă față de semnalul de intrare și duce la o distorsiune originală a semnalului.
• În general, poate fi cauzată distorsiunea armonică în interiorul amplificatoarelor
• Distorsiunea armonică este un tip de distorsiune într-un amplificator care apare de obicei de către amplificator care are nevoie de mai multă tensiune decât sursa de alimentare pe care o poate furniza.
• Acest lucru se poate întâmpla și în cazul în care unele părți ale circuitului intern își depășesc capacitatea de ieșire.
• Distorsiunea armonică apare din cauza neliniarităților tranzistoarelor.
• Acest lucru se întâmplă în principal din cauza caracteristicilor dependente de frecvență ale dispozitivelor active.
• Distorsiunea de amplitudine în amplificatoare apare în principal ori de câte ori valorile de vârf ale formei de undă de frecvență sunt atenuate din cauza unei deplasări în punctul Q.

Cum să reduceți distorsiunea armonică în amplificatoare

Distorsiuni armonice (HD) este una dintre problemele majore care cauzează diferite probleme precum; diafonie, probleme de integritate a semnalului și EMI (interferență electromagnetică). Poate fi cauzată din mai multe motive și există diferite moduri de a reduce sau elimina distorsiunea armonică, care este discutată mai jos.

• Semnalizarea diferențială este una dintre metodele utilizate pentru reducerea distorsiunii armonice care poate anula diferite armonici.
• Încă o metodă este utilizarea surselor de alimentare cu impedanță de ieșire scăzută, care poate ajuta, de asemenea, la scăderea armonicilor.
• Reconfigurarea rețelei este procedura care ajută la scăderea armonicilor în cazul în care utilizatorii generează armonici mari. Aceste armonice sunt identificate și clasificate în funcție de tipul de armonice pe care le produc.
• Adăugarea de convertoare cu mai multe impulsuri pentru anularea armonicilor în timpul utilizării convertoarelor de jumătate și undă completă ajută la eliminarea armonicilor.
• Echilibrarea fazelor este încă o tehnică potrivită pentru reducerea armonicilor.
• Reactoarele în serie reduc armonicile în fabricile de oțel și în topire.
• Semnalizarea diferențială este o metodă care este frecvent utilizată în sistemele digitale de mare viteză pentru reducerea efectelor de zgomot și diafonie. Cele două semnale în semnalizare diferențială sunt transmise pe fire separate, singurul semnal fiind opusul celuilalt. După aceea, dispozitivul de recepție îmbină cele două semnale și orice zgomot de mod comun poate fi anulat.
• Sursele de alimentare prin impedanță scăzută de ieșire pot ajuta, de asemenea, la reducerea armonicilor.
• O sursă de alimentare cu impedanță scăzută are o cădere mai mică de tensiune ori de câte ori este extras curent, astfel încât poate ajuta la scăderea sau eliminarea multor probleme care apar cu distorsiunea armonică.

Cum se măsoară distorsiunea amplificatorului?

Distorsiunea amplificatorului poate fi măsurată folosind analizoare analogice de spectru. Majoritatea analizoarelor de spectru au intrări de 50 ohmi, deci este necesar un rezistor de izolare între DUT și analizor pentru a simula sarcinile DUT > 50 ohmi.

Odată ce analizorul de spectru este ajustat pentru rata de baleiaj, sensibilitate și lățime de bandă, verificați-l cu atenție pentru suprasolicitarea intrării. Cea mai simplă tehnică este utilizarea atenuatorului variabil pentru a seta 10 dB de atenuare în calea de intrare a analizorului. Atât semnalul, cât și orice armonică trebuie să fie atenuate printr-o cantitate stabilită, așa cum este monitorizată pe afișajul analizorului de spectru. Dacă armonicile sunt atenuate cu >10dB, atunci amplificatorul de intrare al analizorului introduce distorsiuni și sensibilitatea trebuie scăzută. Câteva analizoare au un buton în partea de sus a plăcii frontale pentru a introduce o cantitate cunoscută de atenuare în timp ce se verifică supramersul.

Diferența între distorsiunea amplificatorului și pedalele de distorsiune b/n

Principalele diferențe dintre distorsiunea amplificatorului și pedalele de distorsiune sunt discutate mai jos.

Astfel, aceasta este o prezentare generală a amplificatorului deformare, funcționare , și aplicațiile sale. Se referă la orice variație față de semnalul de intrare care apare în procesul de amplificare pentru a furniza un semnal de ieșire. Acest semnal este modificat în termeni de frecvență, formă, mărime etc. Are loc din cauza diferiților factori precum; neliniarități în componentele unui amplificator, polarizare necorespunzătoare sau supraîncărcare a amplificatorului. Există diferite tipuri de distorsiuni disponibile care au caracteristici și cauze specifice. În general, distorsiunea amplificatorului este nedorită deoarece poate degrada valoarea semnalului amplificat. Iată o întrebare pentru tine, ce este un amplificator?