Koja se izobličenja nazivaju linearnim. Izobličenje signala pojačala

16.05.2019 Recenzije

Nelinearna izobličenja.

Ako se na ulaz pojačala dovede sinusoidalni napon, tada pojačani napon na izlazu neće biti sinusoidalni, već složeniji. Sastoji se od niza jednostavnih sinusoidnih oscilacija - temeljnih i viših harmonika. Dakle, pojačalo dodaje dodatne harmonike koji nisu bili prisutni na ulazu pojačala.

Slika 2 - Nelinearna distorzija

Slika 2. prikazuje sinusni napon na ulazu pojačala Uvx i iskrivljeni nesinusni napon na izlazu Uout. U u ovom slučaju pojačalo uvodi drugi harmonik. Grafikon napona Uout prikazuje korisni prvi harmonik (osnovno titranje), koji ima istu frekvenciju s ulaznim naponom, a štetni drugi harmonik s dvostrukom frekvencijom. Izlazni napon je zbroj ova dva harmonika.
Izobličenje oblika pojačanih oscilacija, t.j. Dodavanje dodatnih harmonika osnovnoj oscilaciji naziva se nelinearno izobličenje. Manifestiraju se u činjenici da zvuk postaje promukao i zveckanje. Za procjenu nelinearnih izobličenja, upotrijebite koeficijent nelinearnog izobličenja kH, koji pokazuje koji postotak čine svi dodatni harmonici koje stvara samo pojačalo u odnosu na osnovnu oscilaciju 1
Ako je kn manji od 5%, odnosno ako harmonici koje dodaje pojačalo ne čine više od 5% prvog harmonika, tada uho ne primjećuje izobličenje. Kada je koeficijent nelinearne distorzije veći od 10%, promuklost zvuka i štropot već kvare dojam umjetničkih programa. Pri kH većem od 20%, izobličenje je neprihvatljivo, pa čak i govor postaje nerazumljiv.
Nelinearna izobličenja također se javljaju kada se oscilacije povećavaju složenog oblika pri prijenosu govora i glazbe. U tom se slučaju također iskrivljuje oblik pojačanih oscilacija i dodaju se nepotrebni harmonici. Same složene vibracije sastoje se od harmonika, koje pojačalo mora ispravno reproducirati. Ne treba ih brkati s dodatnim harmonicima koje stvara samo pojačalo. Harmonici ulaznog napona su korisni jer određuju boju zvuka, dok su harmonici koje unosi pojačalo štetni. Oni stvaraju nelinearna izobličenja.
Uzroci nelinearnih izobličenja u pojačalima su: nelinearnost karakteristika žarulja i tranzistora, prisutnost struje kontrolne mreže u žaruljama i magnetsko zasićenje jezgre transformatora ili prigušnice niske frekvencije. Značajna nelinearna izobličenja također se stvaraju u zvučnicima, telefonima, mikrofonima i snimačima zvuka.
3. Druge vrste izobličenja. Prisutnost u uređaju za pojačalo reaktancija dovodi do pojave faznih izobličenja. Fazni pomaci između različitih oscilacija na izlazu pojačala nisu isti kao na ulazu. Pri reprodukciji zvukova ta izobličenja ne igraju nikakvu ulogu, jer ih ljudski slušni organi ne osjećaju, ali u nekim slučajevima, primjerice na televiziji, imaju štetan učinak.
Svako pojačalo stvara izobličenje dinamički raspon. Kompresiran je, tj. omjer najjače i najslabije vibracije na izlazu pojačala manji je nego na ulazu. To remeti prirodni zvuk. Kako bi se smanjila takva izobličenja, ponekad se uvodi poseban uređaj za proširenje dinamičkog raspona, koji se naziva ekspander. Kompresija dinamičkog raspona također se javlja u elektroakustičkim uređajima.

Osnovni parametri pojačala

Svako pojačalo dizajnirano za obradu medicinskih i bioloških signala može se predstaviti kao aktivni četveropol (slika 1.1). Izvor signala s EMF Evx i unutarnjim otporom Ri spojen je na ulaz pojačala. Teče u ulaznom krugu ulazna struja Iin, čija vrijednost ovisi o ulazna impedancija pojačalo Rin i unutarnji otpor izvora signala. Zbog pada napona preko unutarnji otpor izvora signala, razlikuje se ulazni napon, koji zapravo pojačava pojačalo EMF izvor signal:

Slika 1.1 - Ekvivalentni sklop pojačalo

Izlazna struja pojačala je struja opterećenja Rn. Veličina te struje ovisi o izlaznom naponu, koji se razlikuje od napona otvorenog kruga kUin zbog izlaznog otpora pojačala.

Za procjenu svojstava pojačala uvodi se niz parametara.
- Naponski i strujni dobici

Ovi koeficijenti pokazuju koliko se puta izlazni napon i vrijednosti struje mijenjaju u usporedbi s ulaznim vrijednostima. Dobitak snage može se pronaći kao

Svako pojačalo ima K P >>1, dok pojačanje struje i napona može biti manje od jedinice. Međutim, ako u isto vrijeme K I<1 и K U <1, устройство не может считаться усилителем.
Treba napomenuti da većina krugova pojačala sadrži reaktivne elemente (kapacitivnost i induktivitet), stoga će u općem slučaju pojačanje pojačala biti složeno

Gdje kut određuje količinu faznog pomaka signala dok prolazi od ulaza do izlaza.
Amplitudno-frekvencijski odziv (AFC) pojačala određuje ovisnost pojačanja o frekvenciji pojačanog signala. Približan prikaz frekvencijskog odziva pojačala prikazan je na sl. 1.2. Koeficijent pojačanja K 0 uzima se kao najveća vrijednost koeficijenta na takozvanoj "srednjoj" frekvenciji. Dvije karakteristične točke na frekvencijskom odzivu definiraju koncept "propusnog pojasa" pojačala. Frekvencije na kojima se pojačanje smanjuje za faktor (ili za 3 dB) 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 propusnost pojačala, koja određuje radni frekvencijski raspon pojačala.
Općenito, frekvencijski odziv pokazuje kako se mijenja amplituda izlaznog signala s konstantnom amplitudom ulaznog signala u frekvencijskom području, dok se pretpostavlja da se oblik signala ne mijenja. Za procjenu promjene pojačanja s promjenom frekvencije uvodi se koncept izobličenja frekvencije

M N = M B = . Frekvencijska izobličenja klasificiraju se kao linearna, tj. čija pojava ne dovodi do izobličenja oblika izvornog signala.
Na temelju vrste frekvencijskog odziva, pojačala se mogu podijeliti u nekoliko klasa.
DC pojačala: f H = 0 Hz, f B = (103 3 - 108 8) Hz;
Pojačala audio frekvencije: f H = 20 Hz, f B = (15 - 20) 10 Hz;
Visokofrekventna pojačala: f H = 20*103 Hz, f B = (200 - 300) · 103 3 Hz.
Uskopojasna (selektivna) pojačala. Posebnost potonjih je da praktički pojačavaju jedan harmonik iz cijelog frekvencijskog spektra signala, a njihov omjer gornje i donje granične frekvencije je:

Slika 1. 2- Frekvencijski odziv pojačala

Amplitudna karakteristika pojačala odražava karakteristike promjene veličine izlaznog signala kada se ulazni signal mijenja. Kao što se može vidjeti sa Sl. 1.3 izlazni napon nije nula (UOUTmin) u nedostatku ulaznog napona. To je zbog unutarnjeg šuma pojačala, koji ograničava minimalnu vrijednost ulaznog napona koji se može primijeniti na ulaz pojačala i određuje njegovu osjetljivost:

Značajno povećanje ulaznog napona (točka 3) dovodi do činjenice da amplitudna karakteristika postaje nelinearna i daljnji porast izlaznog napona prestaje (točka 5). To je zbog zasićenosti stupnjeva pojačala. Prihvatljivom vrijednošću ulaznog napona smatra se ona pri kojoj izlazni napon ne prelazi UOUTmax, koji se, kao što se vidi sa slike 1.3, nalazi na granici linearnog odsječka amplitudne karakteristike. Amplitudna karakteristika određuje dinamički raspon pojačala:

Ponekad se radi praktičnosti dinamički raspon izračunava u decibelima, kako slijedi:

Slika 1. 3 - Amplitudna karakteristika pojačala

Ukupno harmonično izobličenje (THD) pojačala određuje stupanj do kojeg je sinusoidalni valni oblik izobličen tijekom pojačanja. Izobličenje signala znači da se u njegovom spektru, uz glavni (prvi) harmonik, pojavljuju i harmonici viših redova. Na temelju toga faktor nelinearne distorzije može se pronaći kao:

gdje je U i napon harmonika s brojem i>1. Lako je vidjeti da je u nedostatku viših harmonika u izlaznom signalu K G = 0, tj. sinusoidni signal od ulaza do izlaza prenosi se bez izobličenja. Ulazna i izlazna impedancija imaju prilično primjetan učinak na rad pojačala. Kada se pojačavaju promjenjivi ili promjenjivi signali, otpori se mogu pronaći kao:

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

Prilikom određivanja ulaznog i izlaznog otpora, mora se imati na umu da u nekim slučajevima mogu biti složeni zbog reaktivnih elemenata kruga. U tom slučaju može doći do značajnog izobličenja frekvencije signala, osobito u području visokih frekvencija. Pojačanje mobilne mreže: pojačivač mobilnog signala gsm.

Pogledajmo glavne karakteristike pojačala.

Amplitudna karakteristika je ovisnost amplitude izlaznog napona (struje) o amplitudi ulaznog napona (struje) (slika 9.2). Točka 1 odgovara naponu šuma izmjerenom na Uin=0, točka 2 odgovara minimalnom ulaznom naponu pri kojem se signal može razlikovati od pozadinskog šuma na izlazu pojačala. Sekcija 2-3 je radna sekcija u kojoj se održava proporcionalnost između ulaznog i izlaznog napona pojačala. Nakon točke 3 uočavaju se nelinearna izobličenja ulaznog signala. Stupanj nelinearnog izobličenja procjenjuje se nelinearnim koeficijentom

izobličenje (ili harmonično izobličenje):

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

Veličina karakterizira dinamički raspon pojačala.

Riža. 9.2. Amplitudni odziv pojačala

Amplitudno-frekvencijski odziv (AFC) pojačala je ovisnost modula pojačanja o frekvenciji (slika 9.3). Frekvencije fn i fv nazivaju se donja i gornja granična frekvencija, a njihova razlika

(fn–fv) – širina pojasa pojačala.

Riža. 9.3. Frekvencijski odziv pojačala

Kada se pojača harmonijski signal dovoljno male amplitude, ne dolazi do izobličenja oblika pojačanog signala. Kada se pojača složeni ulazni signal koji sadrži niz harmonika, pojačalo nejednako pojačava harmonike jer reaktancije kruga variraju s frekvencijom, što rezultira iskrivljenim valnim oblikom pojačanog signala.

Takva se izobličenja nazivaju izobličenja frekvencije i karakterizirana su koeficijentom izobličenja frekvencije:

Gdje je Kf veličina pojačanja na danoj frekvenciji.

Koeficijenti izobličenja frekvencije

Nazivaju se koeficijenti izobličenja na donjoj i gornjoj graničnoj frekvenciji.

Frekvencijski odziv također se može iscrtati na logaritamskoj skali. U ovom slučaju se naziva LFC (slika 9.4), pojačanje pojačala se izražava u decibelima, a frekvencije se crtaju duž apscisne osi kroz dekadu (frekvencijski interval između 10f i f).

Riža. 9.4. Logaritamski amplitudno-frekvencijski odziv

pojačalo (LAFC)

Obično se kao referentne točke biraju frekvencije koje odgovaraju f=10n. LFC krivulje imaju određeni nagib u svakom frekvencijskom području. Mjeri se u decibelima po desetljeću.

Fazno-frekvencijski odziv (PFC) pojačala je ovisnost faznog kuta između ulaznog i izlaznog napona o frekvenciji. Tipični fazni odziv prikazan je na sl. 9.5. Može se iscrtati i na logaritamskoj skali.

U srednjofrekventnom području dodatno fazno izobličenje je minimalno. Fazni odziv omogućuje procjenu faznih izobličenja koja nastaju u pojačalima iz istih razloga kao i frekvencijska izobličenja.

Riža. 9.5. Fazno-frekvencijski odziv (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 podliježu faznim pomacima kada se pojačavaju.

Riža. 9.6. Fazno izobličenje u pojačalu

Prijelazni odziv pojačala je ovisnost izlaznog signala (struja, napon) o vremenu pod naglim ulaznim djelovanjem (slika 9.7). Frekvencija, faza i prijelazne karakteristike pojačala jedinstveno su povezane jedna s drugom.

Riža. 9.7. Prijelazni odziv pojačala

Područje visoke frekvencije odgovara prijelaznom odzivu u području malih vremena, a područje niske frekvencije odgovara prijelaznom odzivu u području velikih vremena.

Na temelju prirode pojačanih signala razlikuju se:

o Kontinuirani pojačivači signala. Ovdje se zanemaruju procesi uspostavljanja. Glavna karakteristika je prijenos frekvencije.

o Pojačala impulsnog signala. Ulazni signal se mijenja tako brzo da su prijelazni pojavi u pojačalu odlučujući u određivanju izlaznog valnog oblika. Glavna karakteristika je karakteristika prijenosa impulsa pojačala.

Prema namjeni pojačala se dijele na:

o pojačala napona,

o strujna pojačala,

o pojačala snage.

Svi oni pojačavaju snagu ulaznog signala. Međutim, sama pojačala snage moraju i sposobna su isporučiti danu snagu opterećenju uz visoku učinkovitost.

1. Sastavite programske fragmente u mnemoničkim kodovima i strojnim kodovima za sljedeće operacije:

Realni signal audio frekvencije je složen i sadrži harmonijske komponente, tj. sinusne oscilacije raznih frekvencija, amplituda, faza. Ako se izlazni valni oblik pojačala razlikuje od valnog oblika na njegovom ulazu, to će utjecati na kvalitetu zvuka.

Uzroci izobličenja su različiti, a različit je i njihov utjecaj na kvalitetu zvuka. Postoje distorzije:

Frekvencija;

Faza;

Nelinearno.

Učestalost – To je promjena oblika krivulje signala kao rezultat nejednakog pojačanja oscilacija različitih frekvencija.

Razlog za pojavu ovih izobličenja su reaktivni elementi - induktivitet zavojnica i kapacitivnost kondenzatora, čiji otpor ovisi o frekvenciji (sjetite se formula X c i X L).

Kao rezultat izobličenja frekvencije, odnos između amplituda komponentnih signala različitih frekvencija je poremećen. Uho to percipira kao promjenu boje: ako nema dovoljno pojačanja gornjih frekvencija, zvuk postaje tup, a niže frekvencije postaju metalne.

Numerički, izobličenja frekvencije određena su frekvencijskim odzivom, tj. ovisnost pojačanja o frekvenciji signala, tj. K dB = f(f).

Riža. 5

Na ovoj karakteristici, frekvenciju treba nacrtati na logaritamskoj ljestvici, a pojačanje treba iscrtati i na logaritamskoj ljestvici iu relativnim vrijednostima ili u dB.

Frekvencijski raspon je podijeljen u posebna područja:

a) područje srednje frekvencije - 300-3000Hz, u ovom području utjecaj reaktivnih elemenata ima mali učinak;

b) područje visoke frekvencije - preko 3000Hz;

c) područje niske frekvencije - ispod 300Hz.

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

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

U nedostatku izobličenja frekvencije, karakteristika izgleda kao vodoravna ravna linija. Ako pojačanje na graničnim frekvencijama opada ili raste, tada će karakteristika imati određeni pad ili porast u vrhovima (Sl. 5b). Frekvencijska izobličenja procjenjuju se koeficijentom izobličenja frekvencije (M), koji se određuje prema: M = K 0 / K,

gdje je K o pojačanje na srednjoj frekvenciji,

K je pojačanje na danoj frekvenciji.

Obično se određuje na graničnim frekvencijama, gdje ima najveću vrijednost

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

Ili se izražava u dB pomoću formula:

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 pad - plusu, što krši uobičajenu ideju da su pozitivne vrijednosti taložene iznad nulte razine, a negativne vrijednosti - ispod.

Stoga se prilikom konstruiranja frekvencijski odziv upotrijebite standardni obrazac na kojem je relativno pojačanje (Y) u dB ucrtano duž ordinatne osi, a to je recipročna vrijednost faktora izobličenja frekvencije, tj.

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

Za višestupanjsko pojačalo, faktor izobličenja frekvencije (M) i relativno pojačanje (Y) određuju se kao umnožak koeficijenata u relativnim vrijednostima ili kao njihov zbroj u dB.

Stoga, ako na jednoj frekvenciji postoji pad u jednom stupnju, a isti porast u drugom, 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, te se ta vrijednost smatra prihvatljivom za UAS.

Faza je izobličenje valnog oblika signala uzrokovano faznim pomakom između izlaznog i ulaznog signala koji nije proporcionalan frekvenciji. Razlog je prisutnost reaktivnih elemenata. Poput frekvencije, fazna izobličenja utječu na pojačanje složenog signala, pri čemu je odnos između faza pojedinačnih komponenti poremećen. Ta se izobličenja mogu ocijeniti faznom karakteristikom, tj. ovisnošću faznog kuta o frekvenciji: φ = f(f).

Sl.6 Dekompozicija složenog signala i fazne karakteristike

Fazna izobličenja se ne percipiraju uhom, ali ako pojačalo ima povratni krug, mogu dovesti do generiranja na visokim frekvencijama.

Nelinearno – To je promjena u obliku krivulje signala uzrokovana nelinearnošću karakteristika tranzistora.

Sl.7 Ulazna karakteristika tranzistora

Grafikon pokazuje da u nedostatku signala na bazi djeluje mirujući bazni napon U bs i teče mirna bazna struja I - odgovaraju točki mirovanja P. Izobličenja nastaju jer se koristi zakrivljeni dio P-A karakteristike.

Razlozi za pojavu nelinearnih izobličenja mogu biti i nelinearnost izlaznih karakteristika i neravnomjernost njihovog pomaka s jednakim promjenama bazne struje.

Svaka nesinusoidalna krivulja se rastavlja na komponente: glavnu - s frekvencijom signala i harmonike višeg reda - s frekvencijama koje su višestruke frekvencije glavnog signala. A onda, primjenom signala s frekvencijom od 400 Hz, možete dobiti signale na izlazu s frekvencijama od 400, 800, 1200, 1600 itd. Hz

Osim toga, može postojati kombinacija tonova - to su oscilacije s frekvencijama koje predstavljaju zbroj ili razliku bilo kojeg para komponenti složenog signala. Čine zvuk promuklim, zveckavim, a govor nerazumljivim.

Kako 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%

Harmonijsko izobličenje izražava udio efektivnih vrijednosti viših harmonika kao postotak glavnog signala.

Ako neki od harmonika prevladava, formula se može pojednostaviti:

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

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

Treba znati da u simetričnom signalu prevladava treći harmonik, a u asimetričnom signalu prevladava drugi harmonik. Numerički gledano, harmonički koeficijent ne bi trebao prelaziti 1% na srednjim frekvencijama.

Tutorial

Na audiofilskim stranicama uobičajeno je plašiti posjetitelje intermodulacijskim izobličenjem, međutim, budući da većina publikacija o ovoj temi naširoko koristi tehnologiju kopiranja i lijepljenja, vrlo je teško razumjeti zašto se ta izobličenja pojavljuju i zašto su tako zastrašujuća. Danas ću pokušati, u skladu sa svojim sposobnostima i duljinom članka, precizno prikazati prirodu ovih strašnih IMI-ja.

Tema izobličenja signala u UMZCH-u pokrenuta je u mom, ali prošli put smo se samo lagano dotakli linearnih i nelinearnih izobličenja. Danas ćemo pokušati razumjeti najneugodnije čuti, teško analizirati i teško eliminirati intermodulacijska izobličenja za ULF dizajnere. Razlozi za njihovu pojavu i odnos s povratnim informacijama, oprostite na igri riječi.

Operacijsko pojačalo kao bijeli trokut

Prije nego što pričamo o povratnim informacijama, napravimo kratki izlet u njih operacijska pojačala , budući da danas tranzistorski pojačalni putevi praktički ne mogu bez njih. Mogu biti prisutni ili u obliku zasebnih mikro krugova ili biti dio složenijih čipova - na primjer, integriranih krugova niskofrekventna pojačala - ULF .

Razmotrimo pojačalo u obliku crne kutije, odnosno bijelog trokuta, kako se obično označavaju u dizajnu sklopova, ne ulazeći za sada u detalje njegovog dizajna.

Dodjela pinova operacijskog pojačala

Neinvertirajući ulaz:

Invertiranje unosa:

Napajanje plus:

Nedostaci napajanja:

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

Obično se ulazni napon koji treba pojačati primjenjuje između dva ulaza, a zatim se izlazni napon može izraziti na sljedeći način:

Gdje je dobitak otvorene petlje

Budući da naš cilj nije pojačati istosmjerne napone, već zvučne vibracije, uzmimo, na primjer, ovisnost jeftinog op-amp LM324 o frekvenciji ulaznih sinusoidnih oscilacija.

Na ovom grafu dobitak je iscrtan okomito, a frekvencija vodoravno na logaritamskoj ljestvici. Rezultati rada inženjera nisu baš impresivni i malo je vjerojatno da će se takvo pojačalo koristiti u stvarnosti. Prvo, pokazuje dobru linearnost samo izvan frekvencijskog raspona koji percipira uho - ispod 10 Hz, a drugo, njegov dobitak je prevelik - 10 000 puta na istosmjernoj struji!

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

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

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

Uvođenje povratne veze u krug pojačala nije jednostavno, ali vrlo jednostavno. Da ne idemo predaleko, pogledajmo kako se to može učiniti koristeći moj primjer.

Povratna veza u ovom krugu dovodi se do invertirajućeg ulaza operacijskog pojačala preko otpornika R2, odnosno djelitelja napona od R2 i R1.

Lako je dokazati da će ovaj sklop imati naponski dobitak jednak dva, a ostat će nepromijenjen pri pojačavanju harmonijskih signala u vrlo širokom frekvencijskom području. Kako se frekvencija signala povećava, dobitak operacijskog pojačala bez povratne veze opada, ali ostaje mnogo puta veći od dva, a taj se pad kompenzira automatskim smanjenjem razine povratnog signala. Kao rezultat toga, pojačanje sklopa u cjelini ostaje nepromijenjeno. Ali to nije sve. Ovaj sklop ima vrlo visoku ulaznu impedanciju, što znači da nema gotovo nikakvog utjecaja na izvor signala. Također ima vrlo nisku izlaznu impedanciju, što znači da bi, u teoriji, trebao zadržati oblik signala čak i kada radi na opterećenju s prilično niskim otporom i sa složenom impedancijom - induktivnom i kapacitivnom.

Jesmo li doista upravo dobili IDEALNO POJAČALO?

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

Ono što je dobro za Rusa je smrt ili malo radio tehnologije za Nijemca

U radiotehnici, učinak međudjelovanja signala dviju različitih frekvencija primijenjen na nelinearni element tzv intermodulacija . Rezultat je složeni signal s kombinacijama frekvencija (harmonika) ovisno o frekvenciji izvornih signala f1 i f2 prema sljedećoj formuli:
Rezultirajuće frekvencije su manje amplitude od matičnih harmonika i, u pravilu, njihova razina brzo opada s povećanjem cjelobrojnih koeficijenata m i n.

Najveću amplitudu će imati harmonici, tzv harmonici drugog reda sa frekvencijama:

i frekvencije harmonici trećeg reda :
U radiotehnici se ovaj efekt naširoko koristi za pretvorbu frekvencije. Zahvaljujući njemu, moderni prijemnici rade. Frekvencijska pretvorba se događa u mješačima izgrađenim na bazi nelinearnih elemenata, koji se često koriste kao p-n spoj diode ili tranzistora. Mješalica istovremeno prima primljeni korisni signal i signal generatora - lokalnog oscilatora.

Na izlazu primamo širok raspon signala:

Ali zahvaljujući uskopojasnom PPF filteru, odabiremo signal koji nam je potreban s međufrekvencijom f pr =f g -f s i pojačavamo ga u IF pojačalu. Zatim dolazi do detekcije pomoću sljedećeg nelinearnog elementa, obično diode, a na izlazu nakon niskopropusnog filtra (nije prikazan na slici), primamo signal audio frekvencije.

IMD- intermodulacijska distorzija

Međutim, ako je intermodulacijski učinak vitalan za prijemnike, kod niskofrekventnih pojačala uzrokuje nelinearna izobličenja, koja se nazivaju intermodulacija. Uostalom, audio signal istovremeno sadrži harmonike velikog broja frekvencija koje se jako razlikuju po amplitudi, a tranzistori koji čine pojačalo, poput dioda, nelinearni su elementi. Izobličenja koja se pojavljuju zbog gore opisanog mehanizma nazivaju se u izvorima na engleskom jeziku intermodulacijska distorzija skraćeno IMD, usput, ruska kratica za njih IMI .

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

Vrijeme je da konačno počnemo istraživati tamnu stranu povratnih informacija.

Tamna strana povratne informacije

Kako bismo ga otkrili, sastaviti ćemo pojačalo temeljeno na LM324 op-ampu, ali s malo drugačijim vrijednostima otpornika povratne veze kako bismo dobili jedinični dobitak.

Sada primijenimo pravokutni impuls niske amplitude, oko 100 milivolta, na njegov ulaz.

Ono što imamo na izlazu nimalo ne liči na ulazni signal. Što se dogodilo i zašto nam povratne informacije nisu pomogle? Kao i uvijek, za to je kriva fizika, čiji je svijet puno složeniji od naših matematičkih modela temeljenih na grubim aproksimacijama. Činjenica je da je naše pojačalo vrlo složen uređaj.

Izlet u stvarni svijet. Opća negativna povratna sprega u audio pojačalu snage

Inherentna nelinearnost tranzistorskih stupnjeva prisiljava dizajnere da koriste snažnu negativnu povratnu spregu kao najjednostavnije rješenje za prilagodbu parametara pojačala kako bi se zadovoljili zahtjevi za niske razine harmonijskog i intermodulacijskog izobličenja, naravno mjerenog standardnim tehnikama. Kao rezultat toga, industrijska pojačala snage s dubinom povratne sprege od 60 pa čak i 100 dB danas nisu neuobičajena.
Oslikajmo pravi krug jednostavnog tranzistorskog pojačala snage. Možemo reći da je trostupanjski. Prvi stupanj pojačala je na op-ampu A1, drugi je na tranzistorima T1-T2 i treći je također tranzistor T3-T4. U ovom slučaju, pojačalo je pokriveno općim povratnim krugom, označenim crvenom bojom, koji se dovodi preko otpornika R6 na neinvertirajući ulaz operacijskog pojačala. Ključna riječ ovdje Općenito- ovdje se povratna informacija ne dovodi s izlaza op-amp na njegov ulaz, već s izlaza cijelog pojačala.

Kao rezultat toga, operacijsko pojačalo bi, zahvaljujući svom ogromnom pojačanju, trebalo pomoći u suočavanju s raznim vrstama nelinearnosti i smetnjama u stupnjevima tranzistorskog pojačala. U nastavku navodimo glavne:

tranzistori u takvoj vezi mogu raditi u vrlo nelinearnom načinu rada kada signal prolazi kroz nulu i za slabe signale;
Na izlazu je pojačalo opterećeno složenim opterećenjem - sustavom zvučnika. Dijagram prikazuje njegov ekvivalent - otpor R15 i induktivitet L1;
Tranzistori rade u strogom toplinskom režimu i temperatura njihovog kućišta značajno ovisi o izlaznoj snazi, a njihovi parametri snažno ovise o temperaturi;
Montažni kapaciteti i razne vrste smetnji mogu imati pristojnu vrijednost, a pogreške u usmjeravanju mogu lako dovesti do pozitivne povratne sprege i samopobude pojačala;
Uloga smetnji izazvanih snagom značajno se povećava;

I OU pomaže, ali kao budala koja se moli bogu iz poznatog aforizma, ponekad prejako. Problemi nastaju s kapacitetom preopterećenja pojedinih kaskada, čiji tranzistori padaju u način ograničavanja signala. Oni izlaze iz linearnog, naravno relativno linearnog, načina rada u režime prekida ili zasićenja. Oni izlaze vrlo brzo, ali se vraćaju mnogo sporije, što je posljedica laganog procesa resorpcije manjih izvora naboja u spojevima poluvodiča. Pogledajmo pobliže ovaj proces i njegove posljedice.

Dinamičko intermodulacijsko izobličenje TIM. Kapacitet preopterećenja i učinak izrezivanja pojačala

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

Tranzistorska pojačala imaju mali kapacitet preopterećenja, posebno u završnom i predzavršnom stupnju. Nazivna snaga često se razlikuje od maksimalne za samo 40 posto, što je manje od 3 dB.

Zamislimo da se naše pojačalo sastoji od idealnog korektorskog pretpojačala i UMZCH pokrivenog povratnom spregom s koeficijentom B. Važno je napomenuti da V 1 signal može sadržavati komponente vrlo visoke frekvencije. Pretpojačalo C djeluje kao niskopropusni filtar, osiguravajući ulazni signal V 2 za pojačalo A koji sadrži samo komponente unutar audiofrekvencijskog pojasa.

Napon na ulazu pojačala snage V 2 ima vrijeme porasta koje određuje pretpojačalo; grafikon pokazuje da je izglađen. Međutim, u naponu V 3 koji djeluje na izlazu zbrajala, postoji val uzrokovan željom da povratna sprega kompenzira malu brzinu pojačala snage A s amplitudom V max

Napad u V 3 signalu može biti stotine ili čak tisuće puta veći u amplitudi od nominalne razine ulaznog signala. Može uvelike premašiti dinamički raspon pojačala. Tijekom takvog preopterećenja, pojačanje drugih signala prisutnih na ulazu je smanjeno, uzrokujući trenutni skok u intermodulacijskom izobličenju. Ovo prskanje se zove dinamičko intermodulacijsko izobličenje TID , jer intermodulacija dovodi do utjecaja jednog signala na amplitudu drugog, i ovisi o vremenskim i amplitudnim karakteristikama ulaznog signala više nego samo o amplitudnoj karakteristici, kao u slučaju jednostavnog intermodulacijskog izobličenja.

Iznad je graf izuzetno neugodnog efekta koji se naziva "kliping" pojačala i proizvod je povratne sprege. Na izlazu A1 dobivamo efekt ograničenja amplitude, a na izlazu pojačala izobličeni signal.

Metode mjerenja intermodulacijskih izobličenja i metode za njihovo suzbijanje

Prema standardnoj tehnici za mjerenje intermodulacijskog izobličenja, dva signala se istovremeno primjenjuju na ulaz mjernog objekta: niske f 1 i visoke f 2 frekvencije. Nažalost, različite zemlje koriste različite mjerne frekvencije. Različiti standardi predviđaju različite frekvencije - 100 i 5000 Hz, 50 i 1000 Hz...

Najčešće se koriste frekvencije od 400 i 4000 Hz, odobrene u normi DIN 45403, GOST 16122-88 i IEC 60268-5. Amplituda signala frekvencije f 1 je 12 dB 4 puta veća od amplitude signala frekvencije f 2. Ovisno o nelinearnosti karakteristike, u radnoj točki simetrično u odnosu na frekvenciju f 2 nastaju diferentne i ukupne kombinacije oscilacija f 2 ± f 1, te f 2 ± 2f 1 viših redova. Rezultirajuće Ramanove oscilacije drugog reda s frekvencijama f 2 ± f 1 karakteriziraju kvadratne, a trećeg reda s frekvencijama f 2 ± 2f 1 - kubične distorzije mjernog objekta.

Također je široko korišten par frekvencija od 19 i 20 KHz s jednakim razinama signala, što je zgodno prvenstveno jer je glavni harmonik koji spada u audio raspon, u ovom slučaju, signal s frekvencijom od 1 KHz, razina što je lako izmjeriti.

Za opskrbu mjernim signalima koriste se ne samo generatori, već i mjerni CD-i, pa čak i vinilne ploče posebno snimljene u studiju.

Prije otprilike 30 godina, mjerenje koeficijenta intermodulacijske distorzije zahtijevalo je složene i skupe instrumente dostupne samo u laboratorijima i studijima, na primjer, sastav mjernog postolja za pickup pojačalo:

Uređaj za reprodukciju vinilnih ploča;
Mjerna ploča;
Pokupiti;
Pojačalo za korekciju;
Pojasni filtar;
Detektor linije;
Niskopropusni filter.
I naravno V je voltmetar koji može mjeriti efektivnu vrijednost sinusoidnih oscilacija!

Danas čak i jednostavna 16-bitna računalna glazbena kartica s cijenom do 30 dolara, zajedno s posebnim mjernim programom i jednostavnim sklopovima za usklađivanje, može pružiti mnogo bolju kvalitetu mjerenja.

Opisani standardi vrlo su prikladni za proizvođače opreme za reprodukciju zvuka, bez većih poteškoća možete dobiti lijepe male brojeve u podacima o putovnici, ali oni ne odražavaju stvarnu kvalitetu staze pojačanja. Rezultat je, naravno, razvoj subjektivizma - kada dva pojačala ili čak skupe audio kartice, koje formalno imaju gotovo iste parametre, potpuno drugačije "zvuče" na složenom glazbenom signalu - nemoguće je bez slušanja prije kupnje.

Amaterski entuzijasti visokokvalitetnog zvuka i pojedinačni proizvođači vrhunske opreme nastoje promovirati svoje tehnike mjerenja temeljene na aproksimacijama koje su manje udaljene od stvarnosti. Postoje višefrekventne tehnike, tehnike koje proučavaju interakciju harmonijske frekvencije i jednog impulsa, temeljene na signalima šuma i druge. No, ovoga puta nećemo imati vremena o njima detaljnije raspravljati.
OOC

ULF učinak izrezivanja

Dodaj oznake

Tijekom procesa pojačanja uređaj ne smije mijenjati valni oblik signala. Međutim, iz različitih razloga, oblik oscilacijske krivulje na izlazu pojačala može se razlikovati od oblika krivulje na ulazu, tj. pojačalo unosi izobličenje signala. Kada se zvuk reproducira, ta izobličenja utječu na njegov ton i

frekvencija, slika u televizijskim uređajima je iskrivljena itd.

Ovisno o uzroku pojave izobličenja, ona se dijele na linearna (frekvencijska i fazna, uzrokovana reaktivnim elementima otpora) i nelinearna.

Frekvencijska izobličenja koja unosi pojačalo procjenjuju se prema amplitudno-frekvencijski odziv (AFC).

Amplitudno-frekvencijski odziv naziva se ovisnost modula pojačanja o frekvenciji. Radi jednostavnosti, naziva se frekvencijski odziv. To je grafički prikaz ovisnosti pojačanja o frekvenciji ulaznog signala. Na ordinatnoj osi frekvencijskog odziva je vrijednost pojačanja na linearnoj skali, a na apscisnoj osi vrijednost frekvencije ulaznog signala u

logaritamskoj skali, budući da je frekvencijski raspon ulaznog signala često vrlo širok.

Na slici 1.5, ravna linija 1 prikazuje idealan frekvencijski odziv pojačala koji ne uvodi frekvencijsko izobličenje; krivulja 2 je stvarna karakteristika pojačala koja prigušuje (sječe) donje i gornje frekvencije zadanog raspona.

Izobličenje frekvencije kvantitativno se procjenjuje koeficijentom izobličenja frekvencije M, koji je omjer pojačanja na srednjim frekvencijama K prosj. na pojačanje na danoj frekvenciji K f .

M=K cp /K f . (1.18)

Slika 1.5 - Amplitudno - frekvencijske karakteristike

pojačalo (frekvencijski odziv)

U audio pojačalima prosječna frekvencija se obično uzima na 400 Hz ili 1000 Hz.

Ukupni koeficijent izobličenja frekvencije višestupanjskog pojačala jednak je umnošku izobličenja frekvencije pojedinačnih stupnjeva:

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

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

M [ d B] = 20 1gM , (1,20)

Za višestupanjsko pojačalo, ukupno izobličenje frekvencije u logaritamskim jedinicama

M ukupno = M 1 +M 2[ dB ]+....+M n (dB). (1,21)

Radni frekvencijski raspon ili širina pojasa je frekvencijski raspon od f H prije f B u granicama u kojima izobličenje frekvencije ne prelazi dopuštenu vrijednost.

U srednjofrekventnom području, faktor izobličenja frekvencije M=1, na drugim frekvencijama na kojima je dobitak manji od prosjeka, M>1(pad frekvencijskog odziva). Na frekvencijama gdje frekvencijski odziv raste M<1.

Dopuštena količina izobličenja frekvencije određena je namjenom pojačala. Na primjer, u vrhunskim audio pojačalima M ne smije prelaziti 2 dB na frekvencijama od 30 Hz do 20 kHz. Ako pojačalo nema neke posebne zahtjeve, tada radni frekvencijski raspon

utvrđeno na razini 3 dB., tj. Granice propusnog pojasa su frekvencije na kojima se pojačanje smanjuje za najviše √2=l.41 puta.

d- Fazni odziv pojačala. Ovisnost kuta faznog pomaka između izlaznog i ulaznog napona pojačala o frekvenciji naziva se fazno-frekvencijski odziv (PFC) ili faza. Fazni pomaci u pojačalu nastaju kao rezultat prisutnosti reaktivnih elemenata (induktiviteta, kondenzatora) u tome.

U idealnom pojačalu sve komponente, bez obzira na njihovu frekvenciju, pomaknute su za isto vrijeme. U tom se slučaju relativni položaj sinusoida različitih frekvencija ne mijenja. Zbog toga se oblik izlaznog signala ne mijenja. U ovom slučaju fazna karakteristika, koja izražava direktnu proporcionalnu ovisnost kuta faznog pomaka φ o frekvenciji f, je pravac 1, kao što je prikazano na slici 1.6.

Slika 1.6 - Fazni odziv pojačala

Kod pravog pojačala vrijednost kuta faznog pomaka ovisi o frekvenciji. A komponente signala koje imaju različite frekvencije ispadaju pomaknute za različite kutove. Ovo iskrivljuje izlazni valni oblik.

Fazno-frekvencijska karakteristika pravog pojačala prikazana je na slici 1.6 2. Za pozitivne vrijednosti kuta faznog pomaka, izlazni signal vodi ulazni signal, a za negativne vrijednosti, izlazni signal zaostaje za ulaznim signalom. Izobličenje izlaznog valnog oblika uzrokovano različitim faznim pomakom

komponente signala različitih frekvencija nazivamo faznim izobličenjima.

U pojačalima audiofrekventnog signala, fazna izobličenja se ne uzimaju u obzir, jer se praktički ne percipiraju uhom.

d – Prijelazni odziv. Kod pojačala impulsnog signala oblik izlaznog napona ovisi o prijelaznim procesima uspostavljanja struja i napona u krugovima koji sadrže reaktivne elemente. Prikladno je procijeniti linearna izobličenja, koja se nazivaju prijelazna izobličenja u impulsima

koristiti prijelaznu karakteristiku.

Prijelazni odziv pojačala naziva se ovisnost

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

Najčešće se pravokutni impuls konačnog trajanja primjenjuje na ulaz pojačala, kao što je prikazano na slici 1.7.

Slika 1.7 - Prijelazni odziv pojačala

Kada se na ulaz pojačala primijeni pravokutni impuls, izlazni napon će imati iskrivljen oblik na slici 1.7.

Prijelazno izobličenje dijeli se na izobličenje s prednje strane pulsa i izobličenje ravnog vrha pulsa. Prednje distorzije karakteriziraju:

Vrijeme taloženja t yc. oni. vrijeme porasta pulsa od 0,1

Um do 0,9U max;

Napad fronte impulsa δ, određen omjerom napona

udar ∆U na stacionarni napon U.

Dopuštena količina prijelaznog izobličenja određena je namjenom pojačala.

e – Nelinearna distorzija. Nelinearna izobličenja uzrokuju promjene u obliku krivulje signala uzrokovane nelinearnošću karakteristika elemenata kruga pojačala (tranzistori, žarulje, diode, transformatori).

Kod nelinearnih karakteristika ne postoji izravna proporcionalnost između struje i napona, zbog čega je uz sinusoidalni signal na ulazu izlazni signal nesinusoidan. Što je veća nelinearnost korištenog dijela karakteristike, tj. Što je veće njegovo odstupanje od ravne linije, to je signal više izobličen.

Pojava nelinearnih izobličenja u pojačalima ilustrirana je grafom na slici 1.8. Kada se sinusni napon dovede na bazu tranzistora u prvom poluperiodu, dio karakteristike RB koji ima veliki

strmina; stoga krivulja struje ima veliku amplitudu. U drugom poluciklusu koristi se dionica RA, čiji se nagib smanjuje sa smanjenjem baznog napona; stoga je krivulja ulazne struje zatupljena.

Nesinusoidalna krivulja izlaznog signala koja proizlazi iz nelinearnih izobličenja može se rastaviti na harmonijske komponente ili, inače, harmonike.

Slika 1.8 - Izobličenje oblika izlaznog signala

Ukupna razina nelinearnog izobličenja kvantificirana je faktorom nelinearnog izobličenja (THD).

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 amplitude 1., 2., 3. itd. harmonike izlaznog signala.

U praksi su važni samo drugi i treći harmonik, jer imaju najveću amplitudu signala, ostali harmonici imaju male amplitude.

Druga vrsta nelinearnog izobličenja uzrokovana je pojavom kombinacije frekvencija u izlaznom signalu, tj. frekvencije koje proizlaze iz zbroja ili razlike između bilo kojeg (uključujući prvi) harmonika različitih signala prisutnih na ulazu pojačala. Takva se distorzija obično naziva intermodulacijska distorzija. U praksi imam intermodulacijska izobličenja drugog i trećeg reda (ako f 1 i f 2- frekvencije prisutne na ulazu, zatim intermodulacijska distorzija druge

reda su uzrokovane prisutnošću na izlazu pojačala signala s frekvencijama f 1 ± f 2, i intermodulacijska izobličenja trećeg reda s frekvencijama 2f 1 ±f 2 i 2f 2 ±f 1).

Intermodulacijski koeficijent je omjer snage intermodulacijskih komponenti na izlazu pojačala i najmanje moguće izlazne snage korisnog signala, koja prelazi razinu vlastitog šuma pojačala.

Nelinearna izobličenja gotovo su nevidljiva uhu ako harmonijska izobličenja ne prelaze 0,2... 0,3%.

Kod višekanalnih komunikacijskih pojačala, linearnost mora biti visoka tako da harmonici i kombinirane frekvencije ne teku iz jednog kanala u drugi, tj. tako da nema križnog izobličenja. U takvim pojačalima nelinearnost se procjenjuje prigušenjem a ili prigušenjem 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. Smetnje se odnose na vanjske napone na izlazu uključenog pojačala koji nisu povezani sa signalom i ne ovise o njemu. Smetnje se javljaju u krugovima pojačala iz različitih razloga. Obično se dijele na toplinski šum otpornika i vodiča, šum elemenata za pojačanje, šum efekta mikrofona, izmjenični šum iz napajanja i smetnje od vanjskih izvora.

Toplinska buka aktivni otpori nastaju kaotičnim toplinskim kretanjem slobodnih elektrona, što se može smatrati strujom koja nasumično mijenja veličinu i smjer u odsutnosti vanjskog napona.

Šum elemenata za pojačanje nastaju zbog neravnomjernih
emisija ili ubrizgavanje nositelja naboja, neravnomjerna raspodjela struje između elektroda, toplinski šum i drugi razlozi koji ovise o svojstvima i fizičkim procesima tijekom rada pojačala.
element.

Šum efekta mikrofona nastaju uslijed mehaničkih utjecaja na elemente pojačala vibracija, zvučnih valova, udaraca, koji dovode do promjene razmaka između spojnih žica u ulaznim krugovima ili između elektroda svjetiljke i uzrokuju promjene u struji i izgledu napona šuma na izlazu. Tranzistori i tiskane žice nemaju praktički nikakav mikrofonski učinak; Utječe na spojna crijeva, ulazne transformatore s jezgrama od permaloja i instalacije od vodiča.

Pozadinska buka izmjenične struje su titraji s frekvencijom koja je višekratnik frekvencije mreže (50, 100, 150 Hz), a čuju se u zvučniku kao zujanje.

Savjeti Nazivaju smetnje koje nastaju zbog indukcije napona u krugovima pojačala zbog utjecaja vanjskih električnih i magnetskih polja, struja odvoda i galvanskih veza.

Kvantitativna procjena svojstava buke pojačala je brojka šuma. Stoga se faktor buke određuje formulom

K w =1+R sh.own/(R sh.in·K r), (1.24)

gdje je - P w.own. - intrinzična snaga šuma (snaga dodana signalu

buka);
P sh.in - snaga buke na ulazu pojačala;
K p - dobitak snage.

Šum je uvijek veći od jedinice. Za normalno pojačanje, napon signala mora premašiti napon šuma za 2..3 puta. Koeficijent Ksh ne određuje jednoznačno apsolutnu razinu buke na

Izlaz. Stoga je za procjenu pojačala visoke klase važan parametar omjer signala i šuma, koji je omjer napona izlaznog signala (pri nazivnoj izlaznoj snazi pojačala P n.nom.) i ukupnog napona šuma na izlazu. U pojačalima visoke klase, omjer signala i šuma je 60... 100 dB (1000 puta ili više).

h – Amplitudna karakteristika pojačalo predstavlja ovisnost stacionarne vrijednosti izlaznog naponskog signala o ulaznom. Budući da je pojačanje idealnog pojačala konstantna vrijednost koja ne ovisi o veličini ulaznog signala, njegova amplitudna karakteristika je ravna linija koja prolazi kroz ishodište, pod kutom koji je određen pojačanjem pojačala (isprekidana linija na slici 1.9).

Amplitudna karakteristika pravog pojačala ne prolazi kroz ishodište koordinata, već se savija pri niskim ulaznim naponima, prelazeći okomitu os u točki U p, budući da je u nedostatku ulaznog signala izlazni napon pojačala jednak napon vlastitog šuma u njegovom izlaznom krugu U p.

Slika 1.9 - Amplitudni odziv pojačala

Ako su ulazni naponi previsoki, stvarna amplitudna karakteristika također odstupa od idealne, savijajući se zbog preopterećenja elemenata pojačala sadržanih u krugu pojačala. Iz slike 1.9 jasno je da pravo pojačalo može pojačati signale dovedene na njegov ulaz s naponom koji nije niži od U ulaz min., budući da će slabiji signali biti ugušeni naponom vlastitog šuma pojačala U p i ne višim od U ulaz maks., inače će pojačalo unijeti velika nelinearna izobličenja.

Omjer U u x .max / U u x .min. karakteriziran rasponom napona signala koje pojačalo pojačava bez pretjeranih smetnji i izobličenja, a naziva se dinamički raspon pojačala D y c.

D brkovi = 20lg(Uin.maks./Uin.min.). (1,25)

Kako bi se osiguralo da ne dođe do prekomjernog izobličenja pri pojačavanju minimalnog i maksimalnog signala, dinamički raspon pojačala ne smije biti manji od dinamičkog raspona signala. U slučajevima kada se ovaj uvjet ne može ispuniti, raspon signala komprimira se pomoću ručne ili automatske kontrole pojačanja. Dinamički raspon magnetskog fonograma je 40-50 dB, studijskih mikrofona i visokokvalitetnih magnetofona je 60 dB.

Tutorial

Tema izobličenja signala u UMZCH-u pokrenuta je u mom prethodnom članku, ali prošli put smo se samo lagano dotakli linearnih i nelinearnih izobličenja. Danas ćemo pokušati razumjeti najneugodnije čuti, teško analizirati i teško eliminirati intermodulacijska izobličenja za ULF dizajnere. Razlozi za njihovu pojavu i odnos s povratnim informacijama, oprostite na igri riječi.