Pastiprinātāja kropļojumi: shēma, veidi, kā samazināt un pret kropļojumu pedāļi

Pastiprinātājs ir elektroniska ierīce, kas pastiprina mazāka signāla ievadi lielākam o/p signālam. Tātad izejas signāls nepārtraukti mainās par dažām pastiprinājuma vērtībām. Tos izmanto bezvadu sakaros un apraidei visa veida audio iekārtās. Ideālos apstākļos pastiprinātāja pastiprinātajam o/p signālam jābūt tieši tādai pašai viļņu formai kā ieejas signālam. Tomēr šis ideālais stāvoklis praktiski nav sasniegts pastiprinātāji . Tādējādi dažas viļņu formas izmaiņas var notikt papildus amplitūdas pieaugumam, ko sauc par kropļojumu. Tas ir nevēlams, jo tas var mainīt izlūkdatus, kas tiek pārraidīti caur signālu. Šajā rakstā ir sniegta īsa informācija par pastiprinātāja kropļojums , kas darbojas un tā lietojumprogrammas.

Kas ir pastiprinātāja kropļojumi?

Pastiprinātāja kropļojumu var definēt kā; jebkādas atšķirības no pastiprinātāja ieejas signāla, kas rodas visā pastiprināšanas procesā un dod mainītu izejas signālu pēc lieluma, formas, frekvences satura utt. Tā rodas daudzu faktoru, piemēram, dēļ; nelinearitāte pastiprinātāja komponentos, nepareiza nobīde vai pastiprinātāja pārslodze. Pastiprinātāja kropļojums ir nevēlams, jo tas pasliktina pastiprinātā signāla vērtību.

Pastiprinātāja kropļošanas ķēde

Pastiprinātāja kropļojumu var saprast ar piemēru a kopējā emitētāja (CE) pastiprinātāja ķēde . Izejas signāla kropļojumi var rasties šādu iemeslu dēļ.

• Pastiprinājums var nenotikt visā signāla ciklā nepareizu nobīdes līmeņu dēļ.
• Ja ieejas signāls ir ļoti liels, tas izraisa pastiprinātāju tranzistoru ierobežošanu caur sprieguma padevi.
• Pastiprinājums nevar būt lineārs signāls virs visa ieejas frekvenču diapazona, kas nozīmē, ka signāla viļņu formas pastiprināšanas procedūras laikā notiks pastiprinātāja kropļojumi.

Pastiprinātāji ir paredzēti mazu ieejas sprieguma signālu pastiprināšanai lielākos izejas signālos, kas nozīmē, ka izejas signāls tiks pastāvīgi mainīts ar pastiprinājuma vērtību, kas tiek reizināta ar ieejas signālu galvenokārt visām ieejas frekvencēm.

Tālāk norādītā kopējā emitētāja (CE) ķēde darbojas maziem ieejas maiņstrāvas signāliem, taču tas rada zināmas problēmas to darbībā. Tātad BJT pastiprinātāja nobīdes punkta “Q” paredzētā pozīcija ir atkarīga no saistītās beta vērtības visu veidu tranzistoriem.

Parastā emitētāja tipa tranzistoru shēma labi darbojas galvenokārt maziem maiņstrāvas ievades signāliem, lai gan tai ir viens galvenais trūkums, bipolārā pastiprinātāja nobīdes Q punkta aprēķinātā pozīcija galvenokārt ir atkarīga no visu veidu tranzistoru saistītās beta vērtības. Tomēr šī beta vērtība svārstās no līdzīga veida tranzistoriem, kas nozīmē, ka viena tranzistora Q punkts nav saistīts ar citu tranzistoru ar līdzīgu kategoriju, jo tiek pieņemti raksturīgie ražojumi. Pēc tam notiek pastiprinātāja kropļojumi, jo pastiprinātājs nav lineārs. Rūpīga tranzistora un nobīdes komponentu izvēle var palīdzēt samazināt pastiprinātāja kropļojumu efektu.

Pastiprinātāja kropļojumu veidi

Ir dažādi pastiprinātāja kropļojumu veidi, kas ir apskatīti turpmāk. Izkropļojuma veids galvenokārt ir atkarīgs no tranzistora izmantoto raksturlielumu apgabala, ierīces pretestības un saistītās ķēdes.

Nelineāri kropļojumi

Nelineārie kropļojumi galvenokārt rodas pastiprinātājā, ja ievadītais ievades signāls ir liels un aktīvā ierīce tiek novirzīta tās raksturlielumu nelineārā apgabalā. Šo kropļojumu izmanto, lai aprakstītu nelineāras attiecības starp pastiprinātāja ieejas un izejas signāliem. Tātad šie kropļojumi rodas no sistēmām, kur izejas signāls nav precīzi proporcionāls ieejas signālam, un tiek ģenerēti intermodulācijas produkti vai harmonikas.

Amplitūdas kropļojumi

Amplitūdas kropļojumi ir nelineāru kropļojumu veids, kas rodas vājināšanās dēļ signāla maksimuma vērtībā. Nobīde Q punktā un signāla pastiprināšana zem 360⁰ galvenokārt izraisa amplitūdas izkropļojumus. Šie kropļojumi galvenokārt rodas apgriešanas un nepareizas novirzes dēļ. Mēs zinām, ka, ja tranzistora slīpuma punkts ir pareizs, izeja ir līdzīga ieejai pastiprinātajā formā. To var saprast, izmantojot šādus gadījumus.

Pieņemsim, ka pastiprinātājam ir nodrošināta neatbilstoša nobīde, tad Q punkts atradīsies tuvu slodzes līnijas mazajai pusei. Tātad šajā stāvoklī ieejas signāla negatīvā puse tiek apgriezta, un mēs iegūstam izkropļotu pastiprinātāja izejas signālu.

Ja mēs nodrošinām papildu novirzes potenciālu, tad Q punkts atradīsies slodzes līnijas augstākajā pusē. Tātad šis nosacījums nodrošina izvadi, kas tiks nogriezta viļņa formas pozitīvajā pusē.
Pareiza nobīde dažkārt var izraisīt arī izkropļojumus izvadē, ja ieejas signāls ir liels, jo šis ieejas signāls tiek pastiprināts, izmantojot pastiprinātāja pastiprinājumu. Tātad gan pozitīvā, gan negatīvā viļņu formas puse tiks apgriezta kādā daļā, ko sauc par izgriešanas kropļojumu.

Lineārie kropļojumi

Lineārie kropļojumi galvenokārt rodas ikreiz, kad ierīces vadīšanai izmantotais ievades signāls ir mazs un darbojas tās raksturlielumu lineārajā sadaļā. Tātad šie kropļojumi galvenokārt rodas aktīvo ierīču no frekvences atkarīgo īpašību dēļ.

Frekvences kropļojumi

Šāda veida kropļojumos pastiprinājuma līmenis mainās frekvencē. Ieejas signāls pastiprināšanas laikā reālistiskā pastiprinātājā ietver pamatfrekvenci ar dažādām frekvences sastāvdaļām, kuras sauc par harmoniskām.

Harmoniskā amplitūda (HA) pēc pastiprināšanas ir diezgan daļa no pamata amplitūdas. Tas neizraisa nopietnus izejas viļņu formas iemeslus. Ja HA pēc pastiprināšanas sasniedz augstu vērtību, no tā efekta nevar izvairīties, jo tas ir redzams izejā.

Šeit ieejai ir pamata frekvence, ieskaitot harmonikas. Tātad abu kombinācija pastiprinājumā nodrošina izkropļotu signālu izejā. Tas notiek vai nu reaktīvo elementu rašanās dēļ (vai) caur pastiprinātāja ķēdes elektrodu kapacitātēm.

Fāzes kropļojumi

Fāzes kropļojumus sauc arī par aiztures kropļojumu pastiprinātājā, jo ikreiz, kad starp ieejas un izejas signālu ir laika aizkave, tas tiek uzskatīts par fāzes kropļotu signālu. Šie kropļojumi galvenokārt rodas elektriskās pretestības dēļ. Iepriekš mēs esam apsprieduši, ka signāls ietver dažādus frekvenču komponentus, tāpēc ikreiz, kad dažādās frekvencēs notiek dažādas fāzes nobīdes, rodas fāzes kropļojumi. Šāda veida kropļojumiem nav praktiskas nozīmes audio pastiprinātājos, jo cilvēka auss nejūt fāzes maiņu. Izkropļojuma veids un daudzums, kas ir panesams vai nepanesams, galvenokārt ir atkarīgs no pastiprinātāja pielietojuma. Parasti sistēmas darbība tiek ietekmēta tikai tad, kad pastiprinātājs izraisa ārkārtējus traucējumus.

Izkropļojuma iemesli

Izkropļojumi pastiprinātājos galvenokārt rodas galveno iemeslu dēļ, kas ir apskatīti turpmāk.

• Izkropļojumi galvenokārt rodas nepareizas novirzes dēļ, kad ievades signāls netiek pastiprināts visā ievades signāla ciklā.
• Tas notiek, ja ievadītais ievades signāls ir ļoti liels.
• Dažreiz pastiprinātāja kropļojumi rodas ikreiz, kad pastiprinājums nav lineārs virs visa frekvenču diapazona.
• Pastiprinātāja kropļojumus var izraisīt dažādi faktori; nelinearitāte pastiprinātāja komponentos, piemēram, tranzistoros vai lampās.
• Turklāt impedances neatbilstība, barošanas avota ierobežojumi un signāla izgriešana var arī veicināt pastiprinātāja kropļojumus. Tādējādi šie faktori rada signāla pastiprinājumu, kas mainās no ieejas signāla un noved pie sākotnējā signāla kropļojuma.
• Parasti pastiprinātājos var izraisīt harmoniskus kropļojumus
• Harmoniskie kropļojumi ir pastiprinātāja kropļojuma veids, ko parasti rada pastiprinātājs, kuram nepieciešams lielāks spriegums nekā strāvas padevei, ko tas spēj nodrošināt.
• Tas var notikt arī tad, ja dažas iekšējās ķēdes daļas pārsniedz to izvades spēju.
• Harmoniskie kropļojumi rodas tranzistoru nelinearitātes dēļ.
• Tas galvenokārt notiek aktīvo ierīču no frekvences atkarīgo īpašību dēļ.
• Amplitūdas kropļojumi pastiprinātājos galvenokārt rodas ikreiz, kad frekvences viļņu formas maksimālās vērtības tiek vājinātas Q punkta nobīdes dēļ.

Kā samazināt harmoniskos kropļojumus pastiprinātājos

Harmonisks kropļojums (HD) ir viena no galvenajām problēmām, kas izraisa dažādas problēmas, piemēram; šķērsruna, signāla integritātes problēmas un EMI (elektromagnētiskie traucējumi). To var izraisīt daudzi iemesli, un ir dažādi veidi, kā samazināt vai noņemt harmoniskos kropļojumus, kas ir aplūkoti turpmāk.

• Diferenciālā signalizācija ir viena no metodēm, ko izmanto, lai samazinātu harmoniskos kropļojumus, kas var izslēgt dažādas harmonikas.
• Vēl viena metode ir izmantot barošanas avotus ar zemu izejas pretestību, kas var arī palīdzēt samazināt harmonikas.
• Tīkla pārkonfigurācija ir procedūra, kas palīdz samazināt harmonikas, ja lietotāji rada lielas harmonikas. Šīs harmonikas tiek identificētas un klasificētas atkarībā no to radīto harmoniku veida.
• Vairāku impulsu pārveidotāju pievienošana harmoniku atcelšanai pusviļņu un pilna viļņa pārveidotāju izmantošanas laikā palīdz novērst harmonikas.
• Fāzu balansēšana ir vēl viens paņēmiens, kas piemērots harmoniku samazināšanai.
• Sērijas reaktori samazina harmonikas tērauda rūpnīcās un kausēšanā.
• Diferenciālā signalizācija ir metode, ko bieži izmanto ātrgaitas digitālajās sistēmās, lai samazinātu trokšņa un šķērsrunas efektus. Divi signāli diferenciālajā signalizācijā tiek pārraidīti pa atsevišķiem vadiem, un viens signāls ir pretējs otram. Pēc tam uztverošā ierīce apvieno abus signālus, un visi kopējā režīma trokšņi var tikt izslēgti.
• Barošanas avoti ar zemu izejas pretestību var arī palīdzēt samazināt harmonikas.
• Zemas pretestības barošanas avotam ir mazāks sprieguma kritums ikreiz, kad tiek ņemta strāva, tāpēc tas var palīdzēt samazināt vai novērst daudzas problēmas, kas rodas ar harmoniskiem traucējumiem.

Kā izmērīt pastiprinātāja kropļojumus?

Pastiprinātāja kropļojumus var izmērīt, izmantojot analogos spektra analizatorus. Lielākajai daļai spektra analizatoru ir 50 omi ieejas, tāpēc starp DUT un analizatoru ir nepieciešams izolācijas rezistors, lai modelētu > 50 omi DUT slodzes.

Kad spektra analizators ir pielāgots slaucīšanas ātrumam, jutīgumam un joslas platumam, uzmanīgi pārbaudiet, vai nav pārspīlētas ievades. Vienkāršākais paņēmiens ir izmantot mainīgo vājinātāju, lai iestatītu 10 dB vājinājumu analizatora ievades ceļā. Gan signāls, gan visas harmonikas ir jāsamazina noteiktā daudzumā, kas tiek uzraudzīts spektra analizatora displejā. Ja harmonikas ir novājinātas par >10dB, tad analizatora ieejas pastiprinātājs rada kropļojumus un jutība ir jāsamazina. Vairākiem analizatoriem priekšējās plāksnes augšpusē ir poga, lai ieviestu zināmu vājinājuma daudzumu, vienlaikus pārbaudot, vai nav pārspīlēta.

Atšķirība melnbaltu pastiprinātāja kropļojumu vs kropļojuma pedāļiem

Galvenās atšķirības starp pastiprinātāja kropļpedāļiem un deformācijas pedāļiem ir aplūkotas tālāk.

Tādējādi šis ir pastiprinātāja pārskats deformācija, strādāšana , un tā lietojumprogrammas. Tas attiecas uz jebkādām novirzēm no ieejas signāla, kas rodas pastiprināšanas procesā, lai nodrošinātu izejas signālu. Šis signāls tiek mainīts pēc frekvences, formas, lieluma utt. Tas rodas dažādu faktoru, piemēram, dēļ; nelinearitāte pastiprinātāja komponentos, nepareiza nobīde vai pastiprinātāja pārslodze. Ir pieejami dažādi kropļojumu veidi, kuriem ir specifiskas īpašības un cēloņi. Parasti pastiprinātāja kropļojumi ir nevēlami, jo tie var pasliktināt pastiprinātā signāla vērtību. Šeit jums ir jautājums, kas ir pastiprinātājs?