Koja izobličenja se nazivaju linearnim. Izobličenje signala u pojačalu

16.05.2019 Recenzije

Nelinearna distorzija.

Ako se na ulaz pojačala primijeni sinusoidni napon, tada pojačani izlazni napon neće biti sinusoidan, već složeniji. Sastoji se od niza jednostavnih sinusnih oscilacija - osnovnih i viših harmonika. Dakle, pojačalo dodaje dodatne harmonike koji nisu bili prisutni na ulazu pojačala.

Slika 2 - Harmoničko izobličenje

Slika 2 prikazuje sinusni napon na ulazu pojačala Uin i izobličeni nesinusoidni napon na izlazu Uout. U ovom slučaju, pojačalo uvodi drugi harmonik. Na grafu Uout napona, premijer prikazuje korisni prvi harmonik (osnovna oscilacija), koji ima istu frekvenciju sa ulaznim naponom, i štetni drugi harmonik sa dvostruko većom frekvencijom. Izlazni napon je zbir ova dva harmonika.
Distorzije oblika pojačanih oscilacija, tj. dodavanje dodatnih harmonika osnovnom se naziva harmonijsko izobličenje. Oni se manifestiraju u činjenici da zvuk postaje promukao, zveckajući. Za procjenu nelinearne distorzije koristi se koeficijent nelinearne distorzije kH, koji pokazuje koliki su postotak svi višak harmonika koje stvara sam pojačavač, u odnosu na osnovnu vibraciju 1
Ako je kn manji od 5%, tj. ako harmonici koje dodaje pojačalo ne iznose više od 5% prvog harmonika, tada uho ne primjećuje izobličenje. Sa faktorom nelinearne distorzije većim od 10%, promuklost i zveckanje već kvare utisak umjetničkih prijenosa. Kod kH preko 20%, izobličenje je neprihvatljivo, pa čak i govor postaje nečitak.
Nelinearna izobličenja se takođe javljaju kada se vibracije složenih oblika pojačavaju u prenosu govora i muzike. U ovom slučaju, oblik pojačanih oscilacija je također izobličen i dodaju se nepotrebni harmonici. Kompleksne vibracije su same po sebi sastavljene od harmonika koje pojačalo mora pravilno reprodukovati. Ne treba ih brkati sa dodatnim harmonicima koje generiše samo pojačalo. Harmonici ulaznog napona su korisni jer određuju tembar zvuka, a harmonici koje unosi pojačalo su štetni. Oni stvaraju nelinearnu distorziju.
Razlozi nelinearnih izobličenja u pojačavačima su: nelinearnost karakteristika lampi i tranzistora, prisustvo struje kontrolne mreže u lampama i magnetsko zasićenje jezgara transformatora ili niskofrekventnih prigušnica. Značajna nelinearna distorzija se također stvara u zvučnicima, telefonima, mikrofonima, zvučnicama.
3. Druge vrste izobličenja... Prisustvo reaktansi u uređaju za pojačanje dovodi do pojave faznih izobličenja. Fazni pomaci između različitih oscilacija na izlazu pojačala razlikuju se od onih na ulazu. Prilikom reprodukcije zvukova, ova izobličenja ne igraju ulogu, jer ih ljudski slušni organi ne osjećaju, ali u nekim slučajevima, na primjer, na televiziji, imaju štetan učinak.
Svako pojačalo proizvodi izobličenje dinamičkog opsega. On je komprimiran, odnosno omjer najjače vibracije i najslabije na izlazu pojačala je manji nego na ulazu. Ovo remeti prirodan zvuk. Kako bi se smanjila takva izobličenja, ponekad se uvodi poseban uređaj za proširenje dinamičkog raspona, koji se naziva ekspander. Kompresija dinamičkog opsega se također javlja u elektroakustičkim uređajima.

Osnovni parametri pojačala

Svako pojačalo dizajnirano za obradu biomedicinskih signala može se predstaviti u obliku aktivne bipolarne mreže (slika 1.1). Izvor signala sa EMF Eux i unutrašnjim otporom Ri priključen je na ulaz pojačala. U ulaznom kolu teče ulazna struja Iin, čija vrijednost ovisi o ulaznom otporu pojačala Rin i unutrašnjem otporu izvora signala. Zbog pada napona na unutrašnjem otporu izvora signala, ulazni napon, koji je zapravo pojačan pojačalom, razlikuje se od EMF izvora signala:

Slika 1.1 - Ekvivalentno kolo pojačala

Izlazna struja pojačala je struja opterećenja Rn. Veličina ove struje zavisi od izlaznog napona, koji se razlikuje od napona otvorenog kola kUin zbog izlaznog otpora pojačala

Brojni parametri su uvedeni za procjenu svojstava pojačala.
- Povećanja napona i struje

Ovi koeficijenti pokazuju koliko se puta mijenjaju vrijednosti napona i struje na izlazu u odnosu na ulazne vrijednosti. Dobitak snage se može naći kao

Bilo koji pojačivač ima K P >> 1, dok jačina struje i napona može biti manja od jedinice. Međutim, ako u isto vrijeme K I<1 и K U <1, устройство не может считаться усилителем.
Treba napomenuti da većina kola pojačala sadrži reaktivne elemente (kapacitivnost i induktivnost), stoga će, u općem slučaju, pojačanje pojačala biti složeno

Gdje ugao određuje količinu faznog pomaka signala dok on prelazi od ulaza do izlaza.
Amplitudno-frekvencijska karakteristika (AFC) pojačala određuje ovisnost pojačanja o frekvenciji pojačanog signala. Približan prikaz frekvencijskog odziva pojačala prikazan je na slici 1.2. Za pojačanje K 0 uzmite maksimalnu vrijednost koeficijenta na takozvanoj "srednjoj" frekvenciji. Dvije karakteristične točke na frekvencijskom odzivu definiraju "širinu pojasa" pojačala. Frekvencije na kojima se pojačanje smanjuje za faktor (ili za 3db) nazivaju se granične frekvencije. Na sl. 1.2 f 1 je donja granična frekvencija f N, a f 2 je gornja granična frekvencija pojačanja (f B). Razlika:

F = f B - f H

naziva se širina pojasa pojačala, koja određuje opseg radne frekvencije pojačala.
Općenito, frekvencijski odziv pokazuje kako se amplituda izlaznog signala mijenja sa konstantnom amplitudom ulaznog signala u frekvencijskom opsegu, dok se pretpostavlja da se valni oblik ne mijenja. Za procjenu promjene pojačanja s promjenom frekvencije uvodi se koncept izobličenja frekvencije

M H = M B =. Izobličenje frekvencije spada u kategoriju linearnih, tj. čiji izgled ne dovodi do izobličenja originalnog oblika signala.
Prema vrsti frekvencijskog odziva, pojačala se mogu podijeliti u nekoliko klasa.
DC pojačala: f H = 0Hz, f B = (103 3 - 108 8) Hz;
Pojačala audio frekvencije: f H = 20 Hz, f B = (15 - 20) 10 Hz;
Pojačala visoke frekvencije: f H = 20 * 103 Hz, f B = (200 - 300) · 103 3 Hz.
Uskopojasna (selektivna) pojačala. Posebnost ovih potonjih je da oni praktično pojačavaju jedan harmonik iz cijelog spektra frekvencija signala i njihov omjer gornje i donje granične frekvencije je:

Slika 1.2- Frekvencijski odziv pojačala

Amplitudna karakteristika pojačala odražava karakteristike promjene vrijednosti izlaznog signala kada se promijeni ulazni signal. Kao što se vidi sa sl. 1.3 izlazni napon nije jednak nuli (UOUTmin) u odsustvu ulaznog napona. To je zbog unutrašnjeg šuma pojačala, zbog čega je minimalna vrijednost ulaznog napona koji se može primijeniti na ulaz pojačala ograničena i određuje njegovu osjetljivost:

Značajno povećanje ulaznog napona (tačka 3) dovodi do toga da amplitudska karakteristika postaje nelinearna i dalje povećanje izlaznog napona prestaje (tačka 5). To je zbog zasićenja stepena pojačala. Smatra se prihvatljivom vrijednošću ulaznog napona pri kojoj izlazni napon ne prelazi UOHmax, koji se, kao što se vidi sa slike 1.3, nalazi na granici linearnog presjeka amplitudske karakteristike. Amplitudna karakteristika određuje dinamički raspon pojačala:

Ponekad se, radi praktičnosti, dinamički raspon izračunava u decibelima kao:

Slika 1.3 - Amplitudna karakteristika pojačala

Ukupna harmonijska distorzija (harmonska distorzija) pojačala određuje stepen izobličenja sinusnog talasnog oblika tokom pojačanja. Distorzije signala znače da se u njegovom spektru pojavljuju harmonici višeg reda zajedno sa osnovnim (prvim) harmonikom. Na osnovu toga, ukupna harmonijska distorzija se može naći kao:

gdje je U i napon harmonika sa brojem i> 1. Lako je vidjeti da je u odsustvu viših harmonika u izlaznom signalu KG = 0, tj. sinusoidni signal sa ulaza na izlaz se prenosi bez izobličenja. Ulazna i izlazna impedansa imaju prilično opipljiv učinak na performanse pojačala. Prilikom pojačavanja promjenjivih ili promjenjivih signala, otpori se mogu naći kao:

Kod istosmjerne struje, ovi parametri se mogu odrediti pomoću pojednostavljenih formula

Prilikom određivanja ulaznih i izlaznih otpora, mora se imati na umu da u nekim slučajevima oni mogu biti složeni zbog reaktivnih elemenata kruga. U tom slučaju može doći do značajnog frekventnog izobličenja signala, posebno u visokofrekventnom opsegu. Pojačavanje mobilne komunikacije: pojačivač ćelijskog signala gsm.

Razmotrimo glavne karakteristike pojačala.

Amplitudna karakteristika je zavisnost amplitude izlaznog napona (struje) od amplitude ulaznog napona (struje) (slika 9.2). Tačka 1 odgovara naponu šuma izmjerenom pri Uin = 0, tačka 2 minimalnom ulaznom naponu pri kojem se signal na izlazu pojačala može razlikovati od pozadinske buke. Sekcija 2-3 je radna sekcija u kojoj se održava proporcionalnost između ulaznog i izlaznog napona pojačala. Nakon tačke 3, uočavaju se nelinearna izobličenja ulaznog signala. Stepen nelinearne distorzije se procjenjuje koeficijentom nelinearnosti

izobličenje (ili harmonijsko izobličenje):

gdje su U1m, U2m, U3m, Unm amplitude 1. (osnovnog), 2., 3. i n-og harmonika izlaznog napona, respektivno.

Veličina karakterizira dinamički raspon pojačala.

Rice. 9.2. Amplitudna karakteristika pojačala

Frekvencijski odziv (AFC) pojačala je zavisnost modula pojačanja od frekvencije (slika 9.3). Frekvencije fn i fv nazivaju se donja i gornja granična frekvencija, a njihova razlika

(fn – fv) - širina pojasa pojačala.

Rice. 9.3. Amplitudno-frekvencijska karakteristika pojačala

Kada se harmonijski signal pojača dovoljno malom amplitudom, izobličenje pojačanog signala ne dolazi. Prilikom pojačavanja složenog ulaznog signala koji sadrži određeni broj harmonika, ovi harmonici se ne pojačavaju jednako od strane pojačala, jer reaktancije kola različito ovise o frekvenciji, što kao rezultat toga dovodi do izobličenja oblika pojačanog signala.

Takva izobličenja se nazivaju izobličenja frekvencije i karakteriziraju ih faktor izobličenja frekvencije:

Gdje je Kf modul pojačanja na datoj frekvenciji.

Faktori izobličenja frekvencije

I oni se zovu, respektivno, koeficijenti izobličenja na donjoj i gornjoj graničnoj frekvenciji.

Frekvencijski odziv se također može prikazati u logaritamskoj skali. U ovom slučaju se naziva LFC (slika 9.4), pojačanje pojačala se izražava u decibelima, a apscisa je frekvencija nakon jedne decenije (frekvencijski interval između 10f i f).

Rice. 9.4. Logaritamski frekventni odziv

pojačalo (LAFC)

Kao referentne tačke obično se biraju frekvencije koje odgovaraju f = 10n. LFC krive imaju određeni nagib u svakom frekventnom području. Mjeri se u decibelima po deceniji.

Fazno-frekvencijska karakteristika (PFC) pojačala je ovisnost faznog ugla između ulaznog i izlaznog napona o frekvenciji. Tipičan fazni odziv je prikazan na Sl. 9.5. Takođe se može iscrtati u logaritamskoj skali.

U srednjem opsegu, dodatno fazno izobličenje je minimalno. Fazni odziv vam omogućava da procijenite fazna izobličenja koja nastaju u pojačalima iz istih razloga kao i frekvencijski.

Rice. 9.5. Fazno-frekvencijska karakteristika (PFC) pojačala

Primjer pojave faznih izobličenja prikazan je na Sl. 9.6, koji prikazuje pojačanje ulaznog signala koji se sastoji od dva harmonika (isprekidana linija), koji prolaze kroz fazne pomake kada su pojačani.

Rice. 9.6. Fazno izobličenje u pojačalu

Prolazni odziv pojačala je zavisnost izlaznog signala (struja, napon) o vremenu sa postupnim ulaznim djelovanjem (slika 9.7). Frekvencija, faza i prelazne karakteristike pojačala su jedinstveno povezane jedna s drugom.

Rice. 9.7. Tranzijentni odziv pojačala

Područje visoke frekvencije odgovara prolaznom odzivu u niskovremenskom području, a područje niže frekvencije odgovara prolaznom odzivu u dugotrajnom području.

Po prirodi pojačanih signala razlikuju se:

o Pojačala kontinuiranih signala. Procesi osnivanja su ovdje zanemareni. Glavna karakteristika je prenos frekvencije.

o Pojačala impulsnih signala. Ulazni signal se mijenja tako brzo da su tranzijenti u pojačalu odlučujući u pronalaženju izlaznog valnog oblika. Glavna karakteristika je karakteristika prijenosa impulsa pojačala.

Po namjeni, pojačalo se dijeli na:

o naponski pojačivači,

o strujna pojačala,

o pojačala snage.

Svi oni pojačavaju snagu ulaznog signala. Međutim, sami pojačivači snage moraju i sposobni su da isporuče datu snagu opterećenju uz visoku efikasnost.

1. Napravite fragmente programa u mnemoničkim kodovima i mašinskim kodovima za sljedeće operacije:

Pravi audio signal je složen i sadrži harmonijske komponente, tj. sinusoidne vibracije različitih frekvencija, amplituda, faza. Ako se talasni oblik na izlazu pojačala razlikuje od valnog oblika na njegovom ulazu, to će uticati na kvalitet zvuka.

Izobličenje može biti uzrokovano različitim uzrocima, ali i različitim efektima na kvalitetu zvuka. Razlikovati distorzije:

Frekvencija;

faza;

Nelinearni.

Učestalost - ovo je promjena valnog oblika signala kao rezultat nejednakog pojačanja oscilacija različitih frekvencija.

Razlog za pojavu ovih izobličenja su reaktivni elementi - induktivnost zavojnica i kapacitivnost kondenzatora, čiji otpori zavise od frekvencije (zapamtite formule X c i X L).

Kao rezultat izobličenja frekvencije, narušava se omjer između amplituda komponenti signala različitih frekvencija. To se sluhom percipira kao promjena u tembru: ako nema dovoljno pojačanja visokih frekvencija, tada zvuk postaje tup, a niži postaju metalni.

Izobličenje frekvencije je numerički određeno frekventnim odzivom, tj. zavisnost pojačanja od frekvencije signala, tj. K dB = f (f).

Rice. 5

Na ovoj karakteristici, frekvenciju bi trebalo nacrtati u logaritamskoj skali, a pojačanje bi trebalo ucrtati u logaritamskoj skali iu relativnim terminima ili u dB.

Frekvencijski opseg je podijeljen u odvojene oblasti:

a) oblast srednjih frekvencija - 300-3000 Hz, u ovoj oblasti uticaj reaktivnih elemenata ima mali efekat;

b) visokofrekventno područje - preko 3000Hz;

c) područje niske frekvencije - ispod 300Hz.

Frekvencija od 400Hz (ponekad 1000Hz) naziva se prosječna (f about),

f n - donja granična frekvencija, f in - gornja granična frekvencija.

U nedostatku izobličenja frekvencije, karakteristika ima oblik horizontalne linije. Ako se pojačanje na graničnim frekvencijama smanji ili poveća, tada će karakteristika imati određeni pad ili porast u pikovima (slika 5b). Frekvencijska izobličenja se procjenjuju koeficijentom izobličenja frekvencije (M), koji se utvrđuje: M = K 0 / K,

gdje je K o pojačanje na srednjoj frekvenciji,

K je pojačanje na datoj frekvenciji.

Obično se određuje na graničnim frekvencijama gdje ima maksimalnu vrijednost

M n = K 0 / K n M in = K 0 / K in

Ili se izražava u dB formulama:

M ndB = 20 lg M n = K o dB - K ndB

M in dB = 20 lg M in = K o dB - K vdB

Ove formule imaju jednu neugodnost: porast karakteristike odgovara znaku minus, a padu - plusu, što narušava uobičajenu ideju da se pozitivne vrijednosti talože iznad nulte razine, a negativne - ispod.

Zbog toga se pri konstruisanju frekvencijskog odziva koristi standardni blank na kojem se po ordinati ucrtava relativno pojačanje (Y) u dB, a to je recipročna vrednost faktora izobličenja frekvencije, tj.

Y = K / K 0 = 1 / M ili Y dB = - M dB

Za višestepeno pojačalo, izobličenje frekvencije (M) i relativno pojačanje (Y) su definisani kao proizvod koeficijenata u relativnim terminima ili kao njihov zbir u dB.

Stoga, ako na jednoj frekvenciji u jednoj fazi dođe do pada, au drugoj - do istog porasta, tada će ukupni frekvencijski odziv biti bez izobličenja, što se koristi za ispravljanje frekvencijskog odziva.

Frekvencijska izobličenja koja su jedva primjetna uhu su - + 2 dB, a ova vrijednost se smatra prihvatljivom za UAS.

Faza- To su izobličenja valnog oblika uzrokovana činjenicom da fazni pomak između izlaznog i ulaznog signala nije proporcionalan frekvenciji. Razlog je prisustvo reaktivnih elemenata. Kao i frekventna izobličenja, fazna izobličenja utiču na pojačanje složenog signala, pri čemu se narušava odnos između faza pojedinih komponenti. Ova izobličenja se mogu proceniti faznom karakteristikom, odnosno zavisnošću faznog ugla od frekvencije: φ = f (f).

Slika 6 Dekompozicija kompleksnog signala i fazni odziv

Fazna izobličenja se ne čuju, ali ako pojačalo ima povratno kolo, onda mogu dovesti do stvaranja na visokim frekvencijama.

nelinearni - to je promjena talasnog oblika uzrokovana nelinearnošću karakteristika tranzistora.

Slika 7 Ulazna karakteristika tranzistora

Grafikon pokazuje da u odsustvu signala na bazi djeluje bazni napon mirovanja U bs i struja baze mirovanja I b teče - one odgovaraju tački mirovanja P. Izobličenja nastaju jer je krivolinijski dio PA karakteristike korišteno.

Razlozi za pojavu nelinearnih izobličenja mogu biti kako nelinearnost izlaznih karakteristika, tako i neravnomjernost njihovog pomaka uz jednake promjene struje baze.

Svaka nesinusoidna kriva se razlaže na komponente: glavnu - sa frekvencijom signala i harmonike višeg reda - sa frekvencijama koje su višekratne frekvencije glavnog signala. A onda, kada se primeni signal frekvencije od 400 Hz, na izlazu se mogu dobiti signali sa frekvencijama od 400, 800, 1200, 1600 itd. Hz.

Osim toga, može postojati kombinovani tonovi - to su oscilacije sa frekvencijama koje predstavljaju zbir ili razliku bilo kojeg para komponenti kompleksnog signala. Oni čine zvuk promuklim, zveckanjem, a govor nerazumljivim.

Da bi se uzela u obzir nelinearna izobličenja, uvodi se koncept harmonijskog koeficijenta K g

K g = √ P 2 + P 3 +… ../ P 1 100% ili K g = √ I 2 + I 3 +… ../ I 1 100% ili

K g = √ U 2 + U 3 +… ../ U 1 100%

Koeficijent harmonika izražava udio efektivnih vrijednosti viših harmonika kao postotak osnovnog signala.

Ako bilo koji od harmonika prevlada, onda se formula može pojednostaviti:

K g = I 2 / I 1 100% - prema drugom harmoniku;

K g = I 3 / I 1 100% na trećem harmoniku.

Morate biti svjesni da treći harmonik prevladava u balansiranom signalu, a drugi harmonik u neuravnoteženom signalu. Numerički, harmonijsko izobličenje ne bi trebalo da prelazi 1% na srednjim frekvencijama.

Tutorial

Na audiofilskim stranicama uobičajeno je plašiti posjetitelje intermodulacijskim izobličenjem, međutim, budući da većina publikacija na ovu temu široko koristi tehnologiju copy-paste, vrlo je teško razumjeti zašto se ova izobličenja pojavljuju i zašto su tako strašna. Danas ću pokušati, koliko mogu i obimom članka, da precizno oslikam prirodu ovih strašnih NJIH.

Tema izobličenja signala u UMZCH-u je pokrenuta u mom, ali prošli put smo se samo malo dotakli linearnih i nelinearnih izobličenja. Danas ćemo pokušati razumjeti najneugodnije za uho, nedostižne za analizu i teško eliminirane za dizajnere ULF intermodulacijskih izobličenja. Razlozi za njihovu pojavu i odnos sa povratnim informacijama izvinite na igri riječi.

Operativno pojačalo kao bijeli trokut

Prije nego počnemo govoriti o povratnim informacijama, napravimo kratak izlet operaciona pojačivača operaciona pojačala , budući da danas tranzistorski krugovi za pojačavanje praktički ne mogu bez njih. Mogu biti prisutni i u obliku zasebnih mikro krugova, i biti dio složenijih čipova - na primjer, integriranih niskofrekventna pojacala - ULF .

Razmotrite pojačalo u obliku crne kutije, odnosno bijelog trokuta, kako se obično označavaju u strujnim krugovima, a da ne ulazimo u detalje njegovog uređaja.

Dodjela pinova operacijskog pojačala

Neinvertirajući ulaz:

Invertiranje ulaza:

Napajanje plus:

Napajanje minus:

Ako povećate ulazni napon na neinvertirajućem ulazu, tada će se izlazni napon povećati, ako na invertirajućem ulazu, onda će se, naprotiv, smanjiti.

Obično se ulazni napon koji treba pojačati primjenjuje između dva ulaza i tada se izlazni napon može izraziti na sljedeći način:

Gdje je dobit u otvorenoj petlji

Budući da naš cilj nije pojačavanje jednosmjernih napona, već pojačavanje zvučnih vibracija, razmotrimo, na primjer, ovisnost jeftinog LM324 operacijskog pojačala o frekvenciji ulaznih sinusnih vibracija.

Na ovom grafikonu, pojačanje je nacrtano vertikalno, a frekvencija horizontalno na logaritamskoj skali. Rezultati rada inženjera nisu baš impresivni i malo je vjerovatno da će takvo pojačalo biti moguće koristiti u stvarnosti. Prvo, pokazuje dobru linearnost samo izvan frekventnog opsega koji percipira uho - ispod 10 Hz, a drugo, njegovo pojačanje je preveliko - 10.000 puta na DC!

Pa šta da se radi, mora postojati izlaz! Da on je. Uzmite dio izlaznog signala i primijenite ga na invertirajući ulaz - uvedite povratnu informaciju.

Povratna informacija - jednostavna i ljuta! Panacea za sve bolesti?

U ovom članku nećemo se doticati osnova teorije operativnih pojačala, ako želite, na internetu možete pronaći puno informacija o ovoj temi, Igor Petrov

Nije lako uvesti povratnu informaciju u krug pojačala, ali je vrlo jednostavno. Hajde da ne idemo daleko, razmislite kako se to može učiniti na primjeru iz mog.

Povratna informacija u ovom krugu se dovodi na invertirajući ulaz op-ampa kroz otpornik R2, odnosno djelitelj napona iz R2 i R1.

Lako je dokazati da će ovo kolo imati naponsko pojačanje jednako dva, a ono će biti nepromijenjeno kada se pojačavaju harmonijski signali u vrlo širokom frekvencijskom rasponu. Sa povećanjem frekvencije signala, pojačanje op-pojačala bez povratne sprege se smanjuje, ali ostaje višestruko više od dva, a ovaj pad se kompenzira automatskim smanjenjem razine povratnog signala. Kao rezultat toga, dobit kruga u cjelini ostaje nepromijenjena. Ali to nije sve. Ovaj sklop ima vrlo visoku ulaznu impedanciju, što znači da praktično ne utiče na izvor signala. Takođe ima vrlo nisku izlaznu impedanciju, što znači da bi u teoriji trebalo da zadrži oblik signala čak i kada radi na opterećenju dovoljno niske impedancije, a sa kompleksnom impedancijom - induktivnom i kapacitivnom.

Jesmo li upravo tako dobili SAVRŠENO POJAČALO?

Nažalost ne, kao što svaki novčić ima glavu i rep, tako i povratna informacija ima svoju tamnu stranu.

Šta je dobro za Rusa, onda smrt za Nemca ili malo radio tehnologije

U radiotehnici, efekat interakcije signala dve različite frekvencije primenjenih na nelinearni element tzv. intermodulacija ... Rezultat je složen signal s kombinacijama frekvencija (harmonika) ovisno o frekvenciji originalnih signala f1 i f2 prema sljedećoj formuli:
Dobijene frekvencije su manje amplitude od roditeljskih harmonika i, po pravilu, njihov nivo naglo opada sa povećanjem celobrojnih koeficijenata m i n.

Najveća amplituda će imati harmonike, tzv harmonici drugog reda sa frekvencijama:

i frekvencije harmonike trećeg reda :
U radiotehnici, ovaj efekat se široko koristi za konverziju frekvencije. Zahvaljujući njemu, moderni prijemnici rade. Konverzija frekvencije se događa u mikserima izgrađenim na bazi nelinearnih elemenata, koji se često koriste kao p-n spoj diode, bunara ili tranzistora. Primljeni korisni signal i signal iz generatora - lokalnog oscilatora se istovremeno dovode u mikser.

Na izlazu dobijamo širok spektar signala:

Ali zahvaljujući uskopojasnom PLL filteru, odabiremo signal koji nam je potreban sa međufrekvencijom f pr = f g -f s i pojačavamo ga u IF pojačalu. Tada dolazi do detekcije uz pomoć sljedećeg nelinearnog elementa, obično diode, a na izlazu nakon niskopropusnog filtera na slici, primamo audio signal.

IMD (IMD)- intermodulaciona distorzija

Međutim, ako je za prijemnike efekat intermodulacije od vitalnog značaja, u niskofrekventnim pojačivačima to uzrokuje pojavu nelinearnih izobličenja, koja se nazivaju intermodulacijom. Uostalom, audio signal istovremeno sadrži harmonike velikog broja frekvencija koje se uvelike razlikuju po amplitudi, a tranzistori koji čine pojačalo, poput dioda, su nelinearni elementi. Distorzije koje se pojavljuju zbog gore opisanog mehanizma nazivaju se u izvorima na engleskom jeziku intermodulaciona distorzija skraćeno IMD, inače, ruska skraćenica za njih IMI .

Ova vrsta izobličenja je za uho mnogo neugodnija od banalnog ograničenja amplitude signala, izvor njihovog pojavljivanja u svakom konkretnom slučaju je mnogo teže otkriti, i što je najvažnije, eliminirati.

Vrijeme je da konačno istražimo tamnu stranu povratnih informacija.

Tamna strana povratnih informacija

Da bismo ga otkrili, sastavit ćemo pojačalo na LM324 op-amp, ali sa malo drugačijim ocjenama otpornika povratne sprege kako bismo dobili jedinično pojačanje.

A sada primijenimo na njegov ulaz pravougaoni impuls male amplitude, nekih 100 milivolti.

Ono što smo dobili na izlazu izgleda veoma različito od ulaznog signala. Šta se dogodilo i zašto nam povratne informacije nisu pomogle? Kao i uvijek, kriva je fizika, njen svijet je mnogo složeniji od naših matematičkih modela zasnovanih na grubim aproksimacijama. Činjenica je da je naše pojačalo vrlo složen uređaj.

Izlet u stvarni svijet. Općenite negativne povratne informacije u audio pojačalu

Nelinearnost svojstvena stepenu tranzistora prisiljava dizajnere da koriste jaku negativnu povratnu spregu kao najjednostavnije rješenje za podešavanje parametara pojačala kako bi se zadovoljili zahtjevi za niskim harmonijskim i intermodulacijskim izobličenjem, naravno, mjerenim standardnim metodama. Kao rezultat toga, industrijska pojačala snage sa OOS dubinom od 60 pa čak i 100 dB danas nisu neuobičajena.
Hajde da prikažemo pravi krug jednostavnog tranzistorskog pojačala snage. Možemo reći da je trostepeni. Prvi stepen pojačala je baziran na op-amp A1, drugi na tranzistorima T1-T2, a treći je takođe tranzistor T3-T4. U ovom slučaju, pojačalo je pokriveno općim krugom povratne sprege, istaknuto je crvenom petljom, koja se preko otpornika R6 dovodi na neinvertirajući ulaz op-amp. Ključna riječ ovdje general- povratna informacija se ovdje ne dovodi s izlaza op-pojačala na njegov ulaz, već s izlaza cijelog pojačala.

Kao rezultat toga, op-pojačalo bi, zbog svog ogromnog dobitka, trebalo da pomogne stepenovima tranzistorskog pojačala da se izbore sa različitim vrstama nelinearnosti i smetnji. U nastavku navodimo glavne:

tranzistori u takvoj vezi mogu raditi u vrlo nelinearnom režimu kada signal prelazi nulu i za slabe signale;
na izlazu se pojačalo učitava na složeno opterećenje - sistem zvučnika. Na dijagramu je prikazan njegov ekvivalent - otpor R15 i induktivnost L1;
Tranzistori rade u teškom termičkom režimu i temperatura njihovog tijela značajno ovisi o izlaznoj snazi, a njihovi parametri jako zavise od temperature;
Kapaciteti montaže i razne vrste smetnji mogu biti od pristojne vrijednosti, a greške rutiranja mogu lako dovesti do pozitivne povratne sprege i samopobuđenja pojačala;
Uloga buke napajanja značajno se povećava;

I OU pomaže, ali kao budala moli Boga iz poznatog aforizma ponekad previše revnosno. Postoje problemi s kapacitetom preopterećenja pojedinih stupnjeva, čiji tranzistori padaju u režim ograničavanja signala. Oni idu od linearnog, naravno, relativno linearnog moda do režima prekida ili zasićenja. Oni odlaze vrlo brzo, a vraćaju se u njega mnogo sporije, što je zbog neužurbanog procesa resorpcije manjih izvora naelektrisanja u poluvodičkim spojevima. Pogledajmo detaljnije ovaj proces i njegove posljedice.

Dinamičko intermodulaciono izobličenje TIM. Preopterećenje pojačala i efekat klipinga

Kapacitet preopterećenja pojačalo je parametar koji opisuje koliko decibela se nazivni izlazni napon ili snaga razlikuje od maksimuma kada počnu ograničenja izlaznog signala - clipping

U tranzistorskim pojačavačima, kapacitet preopterećenja je mali, posebno u terminalnim i predterminalnim stupnjevima. Nazivna snaga se često razlikuje od maksimalne za samo 40 posto, to je manje od 3 dB.

Zamislite da se naše pojačalo sastoji od idealnog ekvilajzerskog pretpojačala i UMZCH-a pokrivenog povratnom spregom sa faktorom B. Važno je napomenuti da V 1 signal može sadržavati komponente vrlo visoke frekvencije. Pretpojačalo C djeluje kao niskopropusni filter, obezbjeđujući ulazni signal V 2 u pojačalo A koje sadrži samo komponente koje spadaju u opseg audio frekvencija.

Napon na ulazu pojačivača snage V 2 ima vrijeme porasta određeno od pretpojačala, na grafikonu možete vidjeti da je izglađen. Međutim, postoji prekoračenje napona V 3 na izlazu sabirača, uzrokovano željom povratne sprege da kompenzira spor odziv pojačala snage A amplitude V max.

Prekoračenje u V 3 signalu može biti stotine ili čak hiljade puta veće od nominalnog ulaznog nivoa. Može uvelike premašiti dinamički raspon pojačala. Tokom ovog preopterećenja, pojačanje ostalih signala prisutnih na ulazu se smanjuje, uzrokujući trenutni nalet intermodulacionog izobličenja. Ovo prskanje se zove dinamička intermodulacijska distorzija TID , jer intermodulacija dovodi do uticaja jednog signala na amplitudu drugog, i zavisi od vremenskih i amplitudskih karakteristika ulaznog signala više nego samo od karakteristike amplitude, kao u slučaju jednostavne intermodulacione distorzije.

Iznad je grafik izuzetno neugodnog efekta koji se zove “clipping” pojačala, a generira se povratnom spregom. Na izlazu A1 dobijamo efekat ograničavanja amplitude, a na izlazu pojačala je izobličen signal.

Tehnike mjerenja intermodulacijskih izobličenja i metode njihovog rješavanja

Prema standardnoj tehnici merenja intermodulacione distorzije, na ulaz mernog objekta se istovremeno primenjuju dva signala: niske frekvencije f 1 i visoke frekvencije f 2. Nažalost, različite zemlje koriste različite frekvencije mjerenja. Različiti standardi predviđaju različite frekvencije - 100 i 5000 Hz, 50 i 1000 Hz...

Najčešća je upotreba frekvencija od 400 i 4000 Hz, odobrenih u standardu DIN 45403, GOST 16122-88 i IEC 60268-5. Amplituda signala sa frekvencijom f 1 je 12 dB 4 puta veća od amplitude signala sa frekvencijom f 2. U zavisnosti od nelinearnosti karakteristike, u radnoj tački simetrično u odnosu na frekvenciju f 2, formiraju se oscilacije razlike i ukupne kombinacije f 2 ± f 1, i f 2 ± 2f 1 višeg reda. Nastale kombinovane oscilacije drugog reda sa frekvencijama f 2 ± f 1 karakterišu kvadratna, a trećeg reda sa frekvencijama f 2 ± 2f 1 - kubična izobličenja mjernog objekta.

Široko se koristi i par frekvencija od 19 i 20 KHz sa jednakim nivoom signala, što je zgodno prvenstveno zbog toga što je osnovni harmonik koji spada u audio opseg, u ovom slučaju, signal frekvencije od 1 KHz, nivoa koji je lako izmjeriti.

Za isporuku mjernih signala koriste se ne samo generatori, već i mjerni CD-i posebno snimljeni u studiju, pa čak i vinilne ploče.

Prije 30-ak godina, za mjerenje koeficijenta intermodulacijske distorzije, bili su potrebni složeni i skupi instrumenti, dostupni samo u laboratorijama i studijima, na primjer, sastav mjernog postolja za fono pojačalo:

Gramofon s vinilnim pločama;
Measuring plate;
Pokupiti;
Korektivno pojačalo;
Band pass filter;
Linearni detektor;
Niskopropusni filter.
I naravno V je voltmetar koji može mjeriti efektivnu vrijednost sinusoidnih oscilacija!

Danas čak i jednostavna 16-bitna kompjuterska muzička kartica sa cijenom do 30 dolara, zajedno sa posebnim mjernim programom i jednostavnim sklopovima za usklađivanje, može pružiti mnogo bolji kvalitet mjerenja.

Opisani standardi su vrlo zgodni za proizvođače opreme za reprodukciju zvuka, lako možete dobiti lijepe male brojeve u podacima o pasošu, ali oni ne odražavaju baš dobro stvarni kvalitet putanje pojačanja. Rezultat je, naravno, razvoj subjektivizma - kada dva pojačala ili čak skupe audio kartice, koje formalno imaju praktički iste parametre, "zvuče" potpuno drugačije na složenom muzičkom signalu, ne možete bez slušanja prije kupovine.

Amateri, entuzijasti visokokvalitetnog zvuka i pojedinačni proizvođači vrhunske opreme pokušavaju promovirati svoje mjerne tehnike zasnovane na aproksimacijama koje su manje odvojene od stvarnosti. Postoje višefrekventne tehnike, tehnike koje proučavaju interakciju harmonijske frekvencije i jednog impulsa, na osnovu šumnih signala i druge. Međutim, ovoga puta nećemo imati vremena da ih detaljno raspravljamo.
OOS

ULF efekat klipinga

Dodaj oznake

Tokom procesa pojačanja, uređaj ne bi trebalo da menja talasni oblik signala. Međutim, iz različitih razloga, talasni oblik oscilacije na izlazu pojačala može se razlikovati od talasnog oblika na ulazu, tj. pojačalo dovodi do izobličenja signala. Kada se zvuk reprodukuje, ovo izobličenje utiče na njegov tembar i

frekvencija, slika je izobličena u televizijskim uređajima itd.

Ovisno o uzroku pojave izobličenja dijele se na linearne (frekvencijski i fazni, zbog reaktivnih otpornih elemenata) i nelinearne.

Izobličenje frekvencije koje unosi pojačalo procjenjuje se pomoću amplitudno-frekvencijska karakteristika (AFC).

Frekvencijski odziv naziva se zavisnost modula pojačanja od frekvencije. Radi jednostavnosti, naziva se frekvencijski odziv. To je grafički prikaz pojačanja u odnosu na frekvenciju ulaznog signala. Na osi ordinate frekventnog odziva u linearnoj skali je ucrtana vrijednost pojačanja, a na osi apscise vrijednost frekvencije ulaznog signala u

logaritamsku skalu, budući da je frekvencijski opseg ulaznog signala često vrlo širok.

Na slici 1.5, prava linija 1 prikazuje idealan frekvencijski odziv pojačala koji ne unosi izobličenje frekvencije; kriva 2 - stvarna karakteristika pojačala, prigušivanje (rezanje) donje i gornje frekvencije navedenog opsega.

Frekvencijska izobličenja se kvantitativno procjenjuju faktorom izobličenja frekvencije M, koji je omjer pojačanja na srednjim frekvencijama K cf. na pojačanje na datoj frekvenciji K f.

M = K cp / K f. (1.18)

Slika 1.5 – Amplitudno – frekvencijske karakteristike

pojačalo (frekventni odziv)

U audio pojačalima, središnja frekvencija je obično 400Hz ili 1000Hz.

Ukupni faktor izobličenja frekvencije višestepenog pojačala jednak je proizvodu izobličenja frekvencije pojedinih stupnjeva:

M ukupno = M 1 M 2 M 3 ... M p, (1.19)

Faktor izobličenja frekvencije se također može izraziti
i u logaritamskim jedinicama:

M [d B] = 20 · 1 gM, (1,20)

Za višestepeno pojačalo, ukupno izobličenje frekvencije u logaritamskim jedinicama

M ukupno = M 1 + M 2 [dB] + .... + M n (dV). (1.21)

Opseg radne frekvencije, ili propusni opseg, je raspon frekvencija od f H prije f B u čijim granicama izobličenje frekvencije ne prelazi dozvoljenu vrijednost.

Srednji opseg, izobličenje frekvencije M = 1, na drugim frekvencijama, na kojima je pojačanje manje od prosjeka, M> 1(frekvencijski nagib). Na frekvencijama porasta frekvencijskog odziva M<1.

Dozvoljena količina izobličenja frekvencije određena je svrhom pojačala. Tako, na primjer, u vrhunskim audio pojačalima M ne bi trebalo da prelazi 2 dB na frekvencijama od 30 Hz do 20 kHz... Ako se ne postavljaju posebni zahtjevi za pojačalo, tada se radi o rasponu radne frekvencije

utvrđeno na nivou 3dB., tj. granice propusnog opsega su frekvencije na kojima se pojačanje smanjuje za najviše √2 = l, 41 puta.

d- Fazna karakteristika pojačala. Zavisnost faznog ugla između izlaznog i ulaznog napona pojačivača o frekvenciji naziva se fazno-frekvencija (PFC) ili fazna faza.Fazni pomaci u pojačavaču su rezultat prisustva reaktivnih elemenata (induktivnosti, kapacitivnosti) u njemu.

U idealnom pojačalu, sve komponente, bez obzira na njihovu frekvenciju, se pomjeraju za isto vrijeme. U ovom slučaju se relativni položaj sinusoida različitih frekvencija ne mijenja. Stoga se ni oblik izlaznog signala ne mijenja. U ovom slučaju, fazna karakteristika, koja izražava direktnu proporcionalnu zavisnost ugla faznog pomaka φ od frekvencije f, je prava linija 1, kao što je prikazano na slici 1.6.

Slika 1.6- Fazna karakteristika pojačala

U stvarnom pojačalu, vrijednost faznog ugla ovisi o frekvenciji. A signalna komponenta koja ima različite frekvencije ispada pomaknuta za različite uglove. Ovo izobličuje izlazni talasni oblik.

Fazno-frekvencijski odziv pravog pojačala prikazan je na slici 1.6 2. Sa pozitivnim vrijednostima ugla pomaka faze, izlazni signal prednjači ulazni signal, sa negativnim vrijednostima izlazni signal zaostaje za ulaznim signalom. Izobličenje izlaznog valnog oblika uzrokovano različitim faznim pomacima

komponente signala koje se razlikuju po frekvenciji nazivaju se fazna izobličenja.

U pojačivačima audio frekvencijskih signala, fazna izobličenja se ne uzimaju u obzir, jer se praktički ne percipiraju uhu.

e - Prolazni odgovor... Kod pojačivača impulsnih signala oblik izlaznog napona zavisi od prelaznih procesa uspostavljanja struja i napona u kolima koja sadrže reaktivne elemente. Za procjenu linearnih izobličenja, nazvanih impulsna prolazna izobličenja, pogodno je

koristite prolazni odgovor.

Prolazni odziv pojačala naziva se zavisnost

trenutna vrijednost napona ili struje na njegovom izlazu u odnosu na vrijeme U out = f (t) kada se jedna nagla promjena napona ili struje primjenjuje na ulaz (funkcija jedinice).

Najčešće na ulaz pojačala utiče pravougaoni impuls konačnog trajanja, kao što je prikazano na slici 1.7.

Slika 1.7 - Tranzijentni odziv pojačala

Kada se pravougaoni impuls primeni na ulaz pojačala, izlazni napon će imati izobličen oblik na slici 1.7.

Prolazna izobličenja se klasifikuju kao izobličenje prednje ivice i izobličenje ravnog vrha. Prednje distorzije karakteriziraju:

Vrijeme poravnanja t yc. one. vrijeme porasta pulsa od 0,1

Um do 0,9U max;

Prekoračenje prednjeg dijela impulsa δ, određeno omjerom napona

prenapon ∆U u stacionarni napon U.

Dozvoljena količina tranzijentne distorzije određena je svrhom pojačala.

e - Nelinearna distorzija... Nelinearna izobličenja uzrokuju promjene talasnog oblika signala uzrokovane nelinearnošću karakteristika elemenata kola pojačala (tranzistori, lampe, diode, transformatori).

Kod nelinearnih karakteristika ne postoji direktna proporcionalnost između struje i napona, zbog čega je, sa sinusoidnim signalom na ulazu, izlazni signal nesinusoidan. Što je veća nelinearnost korištenog dijela karakteristike, tj. što više odstupa od prave linije, to je signal više izobličen.

Pojavu nelinearnih izobličenja u pojačavačima ilustruje grafikon na slici 1.8. Kada se sinusoidni napon primeni na bazu tranzistora u prvom poluperiodu, koristi se deo RB karakteristike koji ima veliku

strmina; stoga, strujna kriva ima veliku amplitudu. U drugom poluperiodu koristi se dio RA, čiji nagib opada sa smanjenjem napona baze; stoga je kriva ulazne struje tupa.

Rezultirajuća nesinusoidna kriva izlaznog signala koja je rezultat nelinearnih izobličenja može se razložiti harmonijskim komponentama, ili na drugi način, harmonicima.

Slika 1.8 - Izobličenje oblika izlaznog signala

Opšti nivo nelinearne distorzije kvantificira se koeficijentom nelinearne distorzije (koeficijent

harmonici): _____

Kg = (V U 2 m2 + U 2 m3 + U 2 m4) / U m1, (1,22)

gdje su U m1, U m2 i U m3 su amplitude 1., 2., 3. itd. harmonike izlaznog signala.

U praksi su bitni samo drugi i treći harmonik, pošto oni imaju najveću amplitudu signala, ostali harmonici imaju male amplitude.

Druga vrsta nelinearne distorzije je zbog pojave kombinovanih frekvencija u izlaznom signalu, tj. frekvencije dobijene kao zbir ili razlika između bilo kojeg (uključujući i prvi) harmonika različitih signala prisutnih na ulazu pojačala. Takvo izobličenje se obično naziva intermodulacijska distorzija. U praksi su važna intermodulacijska izobličenja drugog i trećeg reda (ako f 1 i f 2- frekvencije prisutne na ulazu, zatim intermodulacijska distorzija sekunde

reda su zbog prisutnosti na izlazu pojačala signala sa frekvencijama f 1 ± f 2, i intermodulaciona distorzija trećeg reda - sa frekvencijama 2f 1 ± f 2 i 2f 2 ± f 1).

Intermodulacijski omjer je omjer snage intermodulacijskih proizvoda na izlazu pojačala i minimalne moguće izlazne snage korisnog signala, koja premašuje donji prag šuma pojačala.

Harmonsko izobličenje je praktično nevidljivo uhu ako harmonijsko izobličenje ne prelazi 0,2 ... 0,3%.

Kod pojačivača višekanalne komunikacije linearnost treba da bude visoka kako harmonici i kombinovane frekvencije ne bi prešle s jednog kanala na drugi, tj. tako da nema unakrsnog izobličenja. U takvim pojačavačima, nelinearnost se procjenjuje slabljenjem a ili, slabljenjem nelinearnosti drugog a 2 ili a 3 harmonika:

a = 20lgU m1 / (VU 2 m2 + U 2 m3); a 2 = 20 1gU m1 / U m2, a 3 = 20 1gU m1 / U m3. (1.23)

g- Broj šuma... Interferencijom se nazivaju vanjski naponi koji nisu povezani sa signalom i neovisni o njemu na izlazu uključenog pojačala.Smetnje se javljaju u krugovima pojačala iz različitih razloga. Obično se dijele na termalni šum otpornika i provodnika, šum elemenata za pojačavanje, šum efekta mikrofona, šum naizmjenične struje iz izvora napajanja i smetnje od stranih izvora.

Termalni šum aktivni otpor nastaje haotičnim termičkim kretanjem slobodnih elektrona, koji se može smatrati strujom koja se nasumično mijenja u veličini i smjeru u odsustvu vanjskog napona.

Buka pojačala nastala zbog neravnomjernosti
emisija ili ubrizgavanje nosača naboja, neravnomjerna raspodjela struje između elektroda, termički šum i drugi razlozi u zavisnosti od svojstava i fizičkih procesa tokom rada pojačala
element.

Šumovi efekta mikrofona nastaju pri mehaničkim utjecajima na elemente pojačivača vibracija, zvučnih valova, udaraca, koji dovode do promjene razmaka između spojnih žica u ulaznim krugovima ili između elektroda lampe i uzrokuju promjenu struje i pojavu šuma napon na izlazu. Tranzistori i štampano ožičenje imaju mali ili nikakav efekat mikrofona; utiče na priključna creva, permalloy ulazne transformatore i ožičenje.

Nered u pozadini naizmjenične struje su vibracije frekvencije koja je višestruka od frekvencije mrežnog napajanja (50, 100, 150 Hz), a čuju se u zvučniku kao zujanje.

Vođen nazivaju se smetnje koje nastaju zbog indukcije napona u krugovima pojačala zbog utjecaja vanjskih električnih i magnetskih polja, struja curenja, galvanskih spojeva.

Kvantitativna procjena svojstava buke pojačala je broj buke. Stoga je cifra buke određena formulom

K w = 1 + P w.sobst./ (P w.in. K p), (1.24)

gde - P sh. sobst. - snaga unutrašnjeg šuma (snaga dodana signalu

buka);
R w.in. - snaga šuma na ulazu pojačala;
K p je dobitak snage.

Broj šuma je uvijek veći od jedan. Za normalno pojačanje, napon signala mora premašiti napon šuma za 2..3 puta. Faktor K sh ne određuje jednoznačno apsolutni nivo buke pri

Izlaz. Stoga, za procjenu high-end pojačala, važan parametar je odnos signal-šum, koji je odnos napona izlaznog signala (pri nominalnoj izlaznoj snazi pojačala Pn.nom.) i ukupnog napona buke pri izlaz. U vrhunskim pojačalima, omjer signal-šum je 60 ... 100 dB (1000 ili više puta).

h - Amplitudna karakteristika pojačalo je zavisnost stabilne vrijednosti signala izlaznog napona od ulaznog. Budući da je pojačanje idealnog pojačala konstantna vrijednost koja ne ovisi o veličini ulaznog signala, njegova amplituda karakteristika je prava linija koja prolazi kroz početak pod uglom određenim pojačanjem pojačala (isprekidana linija na slici 1.9).

Amplitudna karakteristika stvarnog pojačala ne prolazi kroz ishodište, već se savija pri niskim ulaznim naponima, prelazeći vertikalnu osu u tački U p, budući da je u odsustvu ulaznog signala izlazni napon pojačala jednak napon samošuma u njegovom izlaznom kolu U str.

Slika 1.9 - Amplitudna karakteristika pojačala

Pri previsokim ulaznim naponima, stvarna amplituda se također razlikuje od idealne, savijajući se zbog preopterećenja elemenata za pojačavanje sadržanih u krugu pojačala. Slika 1.9 pokazuje da pravi pojačivač može pojačati signale dostavljene na njegov ulaz sa naponom ne manjim od U ulaz min., budući da će slabiji signali biti prigušeni vlastitim naponom buke pojačala U p i ne višim od U ulaz max., u suprotnom pojačalo će uvesti velika nelinearna izobličenja.

Omjer U pri x .max / U pri x .min. karakteriše opseg napona signala pojačanih pojačalom bez prekomernih smetnji i izobličenja, i naziva se dinamički opseg pojačala D y c.

D brkovi. = 20lg (U u max. / U u min.). (1.25)

Kako bi se izbjeglo prekomjerno izobličenje tokom pojačanja minimalnog i maksimalnog signala, dinamički raspon pojačala ne smije biti manji od dinamičkog opsega signala. U slučajevima kada se ovaj uslov ne može ispuniti, opseg signala se komprimuje pomoću ručne ili automatske kontrole pojačanja. Dinamički raspon magnetnog fonograma 40-50 dB, studijskih mikrofona i visokokvalitetnih magnetofona - 60 dB.

Tutorial

Tema izobličenja signala u UMZCH-u pokrenuta je u mom prethodnom članku, ali prošli put smo se samo malo dotakli linearnih i nelinearnih izobličenja. Danas ćemo pokušati razumjeti najneugodnije za uho, nedostižne za analizu i teško eliminirane za dizajnere ULF intermodulacijskih izobličenja. Razlozi za njihovu pojavu i odnos sa povratnim informacijama izvinite na igri riječi.