Förstärkardistorsion: krets, typer, hur man reducerar och kontra distorsionspedaler

En förstärkare är en elektronisk enhet som förstärker ingången av en mindre signal till en större o/p-signal. Så utsignalen ändras kontinuerligt med vissa förstärkningsvärden. Dessa används inom trådlös kommunikation och sändning i alla typer av ljudutrustning. Under idealiska förhållanden bör förstärkarens förstärkta o/p-signal ha en vågform som liknar insignalen. Detta idealiska tillstånd uppnås dock inte alls inom det praktiska förstärkare . Sålunda kan vissa modifieringar inom vågformen inträffa utöver ökningen av amplituden som är känd som distorsionen. Det är oönskat eftersom det kan modifiera intelligensen som förs genom signalen. Den här artikeln ger kort information om förstärkarens distorsion , arbete och dess tillämpningar.

Vad är Amplifier Distortion?

Förstärkardistorsion kan definieras som; någon skillnad från en förstärkares insignal som uppstår under hela förstärkningsprocessen och som ger en förändrad utsignal vad gäller storlek, form, frekvensinnehåll, etc. Det uppstår på grund av många faktorer som; icke-linjäritet inom förstärkarens komponenter, felaktig förspänning eller överbelastning av förstärkaren. Förstärkardistorsionen är oönskad eftersom den försämrar värdet på den förstärkta signalen.

Förstärkarens distorsionskrets

Förstärkarens distorsion kan förstås med ett exempel på en gemensam emitter (CE) förstärkarkrets . Utsignalens distorsion kan inträffa på grund av följande orsaker.

• Förstärkning kanske inte inträffar över hela signalcykeln på grund av fel förspänningsnivåer.
• Om insignalen är mycket stor, gör det att förstärkarnas transistorer begränsas genom spänningsförsörjningen.
• Förstärkningen kan inte vara en linjär signal över hela ingångsfrekvensområdet, vilket innebär att under signalvågformens förstärkningsprocedur kommer förstärkardistorsion att inträffa.

Förstärkare är designade för att förstärka små inspänningssignaler till större utsignaler vilket innebär att utsignalen kommer att ändras konstant med förstärkningsvärde som multipliceras med insignalen huvudsakligen för alla ingångsfrekvenser.

Följande gemensamma sändarkrets (CE) fungerar för små ingående AC-signaler, men det orsakar vissa problem i deras funktion. Så den avsedda positionen för BJT-förstärkarens förspänningspunkt 'Q' beror på det relaterade Beta-värdet för alla typer av transistorer.

Vanliga transistorkretsar av emittertyp fungerar bra huvudsakligen för små AC-ingångssignaler även om de har en huvudnackdel, den beräknade positionen för bias Q-punkten för bipolär förstärkare beror huvudsakligen på det relaterade betavärdet för alla typer av transistorer. Detta betavärde fluktuerar dock från liknande typer av transistorer, vilket betyder att en transistors Q-punkt inte är relaterad till en annan transistor med en liknande kategori på grund av acceptansen av karakteristiska produktioner. Efter det inträffar förstärkardistorsion eftersom förstärkaren inte är linjär. Noggrant val av transistor- och förspänningskomponenter kan hjälpa till att minimera förstärkarens distorsionseffekt.

Typer av förstärkardistorsion

Det finns olika typer av förstärkardistorsion som diskuteras nedan. Distorsionstypen beror huvudsakligen på området av egenskaper som används av transistorn, enhetens reaktans och tillhörande krets.

Icke-linjär distorsion

Icke-linjär distorsion sker huvudsakligen i en förstärkare närhelst den applicerade insignalen är stor och den aktiva enheten drivs in i ett icke-linjärt område av dess egenskaper. Denna distorsion används för att beskriva ett icke-linjärt förhållande mellan in- och utsignalerna från en förstärkare. Så denna distorsion är ett resultat av system där utsignalen inte är exakt proportionell mot insignalen och intermodulationsprodukter eller övertoner genereras.

Amplitudförvrängning

Amplituddistorsion är en typ av olinjär distorsion som äger rum på grund av dämpningen inom signalens toppvärde. Förskjutningen inom Q-punkten & förstärkningen under 360⁰ av signalen leder huvudsakligen till distorsion i amplituden. Denna förvrängning uppstår främst på grund av klippning och felaktig förspänning. Vi vet att om transistorns förspänningspunkt är korrekt, liknar utsignalen ingången inom den förstärkta formen. Detta kan förstås genom följande fall.

Anta att otillräcklig förspänning tillhandahålls till förstärkaren, då kommer Q-punkten att ligga nära den mindre halvan av belastningslinjen. Så i detta tillstånd klipps insignalens negativa halva och vi får en förvrängd utsignal från förstärkaren.

Om vi ​​tillhandahåller en ytterligare förspänningspotential kommer Q-punkten att vara på den högre sidan av lastlinjen. Så detta tillstånd ger en utsignal som kommer att skäras av vid den positiva halvan av vågformen.
Korrekt förspänning kan också leda till distorsion ibland i utgången om insignalen är stor eftersom denna insignal förstärks genom förstärkarens förstärkning. Så både den positiva och negativa halvan av vågformen kommer att klippas vid någon del som kallas klippdistorsion.

Linjär distorsion

Linjär distorsion uppstår huvudsakligen när insignalen som används för att driva enheten är liten och fungerar i den linjära delen av dess egenskaper. Så denna distorsion sker främst på grund av aktiva enheters frekvensberoende egenskaper.

Frekvensförvrängning

Vid denna typ av distorsion ändras förstärkningsnivån i frekvens. Insignalen under förstärkning i en realistisk förstärkare inkluderar grundfrekvens med olika frekvenskomponenter som kallas övertoner.

Den harmoniska amplituden (HA) efter förstärkning är ganska en bråkdel av grundamplituden. Det orsakar ingen allvarlig orsak till utgångsvågformen. Om HA efter förstärkning går till ett högt värde kan dess effekt inte undvikas eftersom den är synlig vid utgången.

Här har ingången grundfrekvens inklusive övertoner. Så kombinationen av de två på förstärkning ger en förvrängd signal vid utgången. Det händer antingen på grund av förekomsten av reaktiva element (eller) genom förstärkarkretsens elektrodkapacitanser.

Fasförvrängning

Fasförvrängning kallas också fördröjningsdistorsion i förstärkaren eftersom när det finns en tidsfördröjning mellan in- och utsignalen sägs det vara en fasförvrängd signal. Denna distorsion uppstår främst på grund av elektrisk reaktans. Vi har tidigare diskuterat att en signal inkluderar olika frekvenskomponenter, så närhelst olika frekvenser upplever olika fasförskjutningar uppstår fasdistorsion. Denna typ av distorsion har ingen praktisk betydelse i ljudförstärkare eftersom det mänskliga örat är okänsligt för fasförskjutning. Typen och mängden av distorsion som är uthärdlig eller outhärdlig beror huvudsakligen på förstärkarens tillämpning. Vanligtvis kommer systemets funktion att påverkas helt enkelt när förstärkaren orsakar extrem distorsion.

Orsaker till distorsion

Distorsion i förstärkare uppstår främst på grund av de huvudsakliga orsakerna som diskuteras nedan.

• Distorsion uppstår huvudsakligen på grund av felaktig förspänning närhelst ingångssignalen inte förstärks under ingångssignalens hela cykel.
• Det inträffar när ingångssignalen är mycket stor.
• Ibland uppstår förstärkardistorsion när förstärkningen inte är linjär över hela frekvensområdet.
• Förstärkarens distorsion kan orsakas av olika faktorer; icke-linjäriteter inom komponenterna i förstärkaren som transistorer eller rör.
• Dessutom kan impedansfel, strömförsörjningsbegränsningar och signalklippning också bidra till förstärkarens distorsion. Så dessa faktorer resulterar i signalförstärkningen som ändras från insignalen och leder till en ursprunglig signalförvrängning.
• Generellt kan harmonisk distorsion inom förstärkare orsakas
• Harmonisk distorsion är en typ av distorsion i en förstärkare som vanligtvis uppstår av förstärkaren som behöver mer spänning än vad den kan ge.
• Detta kan också inträffa med vissa interna kretsdelar som överskrider deras uteffekt.
• Harmonisk distorsion uppstår på grund av transistorernas olinjäriteter.
• Detta sker främst på grund av de aktiva enheternas frekvensberoende egenskaper.
• Amplituddistorsion i förstärkare uppstår huvudsakligen när frekvensvågformens toppvärden dämpas på grund av en förskjutning inom Q-punkten.

Hur man minskar harmonisk distorsion i förstärkare

Harmonisk distorsion (HD) är en av de stora frågorna som orsakar olika problem som; överhörning, problem med signalintegritet och EMI (elektromagnetisk störning). Det kan orsakas av många orsaker och det finns olika sätt att minska eller ta bort harmonisk distorsion som diskuteras nedan.

• Differentialsignalering är en av metoderna som används för att reducera den övertonsdistorsion som kan eliminera olika övertoner.
• Ytterligare en metod är att använda nätaggregat med låg utgångsimpedans som också kan hjälpa till att minska övertonerna.
• Nätverksomkonfigurering är den procedur som hjälper till att minska övertoner där användarna genererar stora övertoner. Dessa övertoner identifieras och klassificeras beroende på vilken typ av övertoner de producerar.
• Att lägga till flerpulsomvandlare för att eliminera övertoner under hela användningen av halv- och helvågsomvandlare hjälper till att eliminera övertoner.
• Fasbalansering är ytterligare en teknik som är lämplig för att reducera övertoner.
• Seriereaktorer reducerar övertoner i stålverk och smältning.
• Differentiell signalering är en metod som ofta används inom höghastighets digitala system för att minska brus- och överhörningseffekterna. De två signalerna i differentiell signalering sänds på separata ledningar, varvid den enstaka signalen är motsatsen till den andra. Därefter slår den mottagande enheten samman de två signalerna och eventuellt brus i common-mode kan avbrytas.
• Strömförsörjning genom låg utgångsimpedans kan också hjälpa till att reducera övertoner.
• En strömförsörjning med låg impedans har mindre spänningsfall närhelst ström dras från så det kan hjälpa till att minska eller ta bort många av de problem som uppstår med harmonisk distorsion.

Hur mäter man förstärkarens distorsion?

Förstärkarens distorsion kan mätas med analoga spektrumanalysatorer. De flesta spektrumanalysatorer har 50 ohm-ingångar, så ett isolationsmotstånd krävs mellan DUT och analysatorn för att simulera >50 ohm DUT-belastningar.

När spektrumanalysatorn har justerats för svephastighet, känslighet och bandbredd, verifiera den försiktigt för överstyrning av ingången. Den enklaste tekniken är att använda den variabla dämparen för att ställa in 10dB dämpning inom analysatorns ingångsväg. Både signalen och eventuella övertoner måste dämpas med en viss mängd som övervakas på displayen på spektrumanalysatorn. Om övertonerna dämpas med >10dB, då introducerar analysatorns ingångsförstärkare distorsion och känsligheten måste minskas. Flera analysatorer har en knapp på toppen av frontplattan för att introducera en känd mängd dämpning samtidigt som de kontrollerar för överväxling.

Skillnad svartvit förstärkare Distortion Vs Distortion Pedaler

De huvudsakliga skillnaderna mellan förstärkardistorsion och distorsionspedaler diskuteras nedan.

Detta är alltså en översikt över förstärkare förvrängning, arbetar och dess applikationer. Det hänvisar till varje variation från insignalen som inträffar i förstärkningsprocessen för att ge en utsignal. Denna signal ändras i termer av frekvens, form, magnitud, etc. Det uppstår på grund av olika faktorer som; icke-linjäriteter inom komponenterna i en förstärkare, felaktig förspänning eller överbelastning av förstärkaren. Det finns olika typer av distorsion tillgängliga som har specifika egenskaper och orsaker. I allmänhet är förstärkardistorsion oönskad eftersom den kan försämra värdet på den förstärkta signalen. Här är en fråga till dig, vad är en förstärkare?