Παραμόρφωση ενισχυτή: κύκλωμα, τύποι, τρόπος μείωσης και πεντάλ παραμόρφωσης εναντίον

Ένας ενισχυτής είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που ενισχύει την είσοδο ενός μικρότερου σήματος σε ένα μεγαλύτερο σήμα o/p. Έτσι το σήμα εξόδου αλλάζει συνεχώς κατά κάποιες τιμές απολαβής. Αυτά χρησιμοποιούνται σε ασύρματες επικοινωνίες και εκπομπές σε κάθε είδους εξοπλισμό ήχου. Σε ιδανικές συνθήκες, το ενισχυμένο σήμα o/p του ενισχυτή θα πρέπει να έχει παρόμοια κυματομορφή ακριβώς με το σήμα εισόδου. Ωστόσο, αυτή η ιδανική συνθήκη δεν επιτυγχάνεται καθόλου στην πράξη ενισχυτές . Έτσι, ορισμένες τροποποιήσεις εντός της κυματομορφής μπορεί να συμβούν επιπλέον στην αύξηση του πλάτους που είναι γνωστή ως παραμόρφωση. Είναι ανεπιθύμητο γιατί μπορεί να τροποποιήσει τη νοημοσύνη που μεταφέρεται μέσω του σήματος. Αυτό το άρθρο παρέχει σύντομες πληροφορίες σχετικά με παραμόρφωση ενισχυτή , την εργασία και τις εφαρμογές της.

Τι είναι η παραμόρφωση ενισχυτή;

Η παραμόρφωση του ενισχυτή μπορεί να οριστεί ως: οποιαδήποτε διαφορά από το σήμα εισόδου ενός ενισχυτή που εμφανίζεται σε όλη τη διαδικασία ενίσχυσης και δίνει ένα αλλαγμένο σήμα εξόδου όσον αφορά το μέγεθος, το σχήμα, το περιεχόμενο συχνότητας, κ.λπ. Εμφανίζεται λόγω πολλών παραγόντων όπως? μη γραμμικότητα εντός των στοιχείων του ενισχυτή, ακατάλληλη πόλωση ή υπερφόρτωση του ενισχυτή. Η παραμόρφωση του ενισχυτή είναι ανεπιθύμητη επειδή υποβαθμίζει την τιμή του ενισχυμένου σήματος.

Κύκλωμα παραμόρφωσης ενισχυτή

Η παραμόρφωση του ενισχυτή μπορεί να γίνει κατανοητή με ένα παράδειγμα του α Κύκλωμα ενισχυτή κοινού εκπομπού (CE). . Η παραμόρφωση του σήματος εξόδου μπορεί να συμβεί για τους ακόλουθους λόγους.

• Ενδέχεται να μην προκύψει ενίσχυση κατά τη διάρκεια του πλήρους κύκλου σήματος λόγω λανθασμένων επιπέδων πόλωσης.
• Εάν το σήμα εισόδου είναι πολύ μεγάλο, τότε προκαλείται περιορισμός των τρανζίστορ των ενισχυτών μέσω της παροχής τάσης.
• Η ενίσχυση δεν μπορεί να είναι ένα γραμμικό σήμα πάνω από ολόκληρο το εύρος συχνοτήτων εισόδου, πράγμα που σημαίνει ότι κατά τη διαδικασία ενίσχυσης της κυματομορφής σήματος, θα εμφανιστεί παραμόρφωση ενισχυτή.

Οι ενισχυτές έχουν σχεδιαστεί για να ενισχύουν σήματα μικρής τάσης εισόδου σε μεγαλύτερα σήματα εξόδου, πράγμα που σημαίνει ότι το σήμα εξόδου θα αλλάζει συνεχώς με την τιμή κέρδους που πολλαπλασιάζεται με το σήμα εισόδου κυρίως για όλες τις συχνότητες εισόδου.

Το ακόλουθο κύκλωμα κοινού πομπού (CE) λειτουργεί για σήματα AC μικρής εισόδου, ωστόσο προκαλεί κάποια προβλήματα στη λειτουργία τους. Έτσι, η προβλεπόμενη θέση του σημείου πόλωσης «Q» του ενισχυτή BJT εξαρτάται από τη σχετική τιμή Beta για όλους τους τύπους τρανζίστορ.

Το κοινό κύκλωμα τρανζίστορ τύπου εκπομπού λειτουργεί καλά κυρίως για μικρά σήματα εισόδου εναλλασσόμενου ρεύματος, αν και έχουν ένα κύριο μειονέκτημα, η υπολογισμένη θέση του σημείου πόλωσης Q του διπολικού ενισχυτή εξαρτάται κυρίως από τη σχετική τιμή Beta όλων των ειδών τρανζίστορ. Ωστόσο, αυτή η τιμή βήτα κυμαίνεται από παρόμοια είδη τρανζίστορ που σημαίνει ότι το σημείο Q ενός τρανζίστορ δεν σχετίζεται με άλλο τρανζίστορ με παρόμοια κατηγορία λόγω των αποδοχών χαρακτηριστικών παραγωγών. Μετά από αυτό, συμβαίνει παραμόρφωση του ενισχυτή επειδή ο ενισχυτής δεν είναι γραμμικός. Η προσεκτική επιλογή του τρανζίστορ και των στοιχείων πόλωσης μπορεί να βοηθήσει στην ελαχιστοποίηση της επίδρασης παραμόρφωσης του ενισχυτή.

Τύποι παραμόρφωσης ενισχυτή

Υπάρχουν διάφοροι τύποι παραμόρφωσης ενισχυτή που αναλύονται παρακάτω. Ο τύπος παραμόρφωσης εξαρτάται κυρίως από την περιοχή των χαρακτηριστικών που χρησιμοποιούνται από το τρανζίστορ, την αντίδραση της συσκευής και το σχετικό κύκλωμα.

Μη γραμμική παραμόρφωση

Η μη γραμμική παραμόρφωση συμβαίνει κυρίως σε έναν ενισχυτή όποτε το σήμα εισόδου που εφαρμόζεται είναι μεγάλο και η ενεργή συσκευή οδηγείται σε μια μη γραμμική περιοχή των χαρακτηριστικών της. Αυτή η παραμόρφωση χρησιμοποιείται για να περιγράψει μια μη γραμμική σχέση μεταξύ των σημάτων εισόδου και εξόδου ενός ενισχυτή. Έτσι, αυτή η παραμόρφωση προκύπτει από συστήματα όπου το σήμα εξόδου δεν είναι ανάλογο ακριβώς με το σήμα εισόδου και παράγονται προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης ή αρμονικές.

Παραμόρφωση εύρους

Η παραμόρφωση πλάτους είναι ένας τύπος μη γραμμικής παραμόρφωσης που λαμβάνει χώρα λόγω της εξασθένησης εντός της τιμής κορυφής του σήματος. Η μετατόπιση εντός του σημείου Q και η ενίσχυση για κάτω από 360⁰ του σήματος οδηγεί κυρίως σε παραμόρφωση του πλάτους. Αυτή η παραμόρφωση συμβαίνει κυρίως λόγω αποκοπής και λανθασμένης πόλωσης. Γνωρίζουμε ότι εάν το σημείο πόλωσης του τρανζίστορ είναι σωστό, η έξοδος είναι παρόμοια με την είσοδο εντός του ενισχυμένου σχήματος. Αυτό μπορεί να γίνει κατανοητό μέσα από τις ακόλουθες περιπτώσεις.

Ας υποθέσουμε ότι παρέχεται ανεπαρκής πόλωση στον ενισχυτή, τότε το σημείο Q θα βρίσκεται κοντά στο μικρότερο μισό της γραμμής φορτίου. Έτσι, σε αυτή την κατάσταση, το αρνητικό μισό του σήματος εισόδου κόβεται και αποκτούμε ένα παραμορφωμένο σήμα εξόδου του ενισχυτή.

Εάν παρέχουμε ένα πρόσθετο δυναμικό πόλωσης, τότε το σημείο Q θα βρίσκεται στην υψηλότερη πλευρά της γραμμής φορτίου. Έτσι αυτή η συνθήκη παρέχει μια έξοδο που θα αποκοπεί στο θετικό μισό της κυματομορφής.
Η σωστή πόλωση μπορεί επίσης να οδηγήσει σε παραμόρφωση μερικές φορές εντός της εξόδου σε περίπτωση που το σήμα εισόδου είναι μεγάλο επειδή αυτό το σήμα εισόδου ενισχύεται μέσω του κέρδους του ενισχυτή. Έτσι, τόσο το θετικό όσο και το αρνητικό μισό της κυματομορφής θα κοπούν σε κάποιο σημείο που ονομάζεται παραμόρφωση αποκοπής.

Γραμμική Παραμόρφωση

Η γραμμική παραμόρφωση εμφανίζεται κυρίως όταν το σήμα εισόδου που εφαρμόζεται για την κίνηση της συσκευής είναι μικρό και λειτουργεί στο γραμμικό τμήμα των χαρακτηριστικών της. Επομένως, αυτή η παραμόρφωση συμβαίνει κυρίως λόγω των χαρακτηριστικών που εξαρτώνται από τη συχνότητα των ενεργών συσκευών.

Παραμόρφωση συχνότητας

Σε αυτόν τον τύπο παραμόρφωσης, το επίπεδο ενίσχυσης αλλάζει σε συχνότητα. Το σήμα εισόδου κατά την ενίσχυση σε έναν ρεαλιστικό ενισχυτή περιλαμβάνει θεμελιώδη συχνότητα με διαφορετικές συνιστώσες συχνότητας που ονομάζονται αρμονικές.

Το αρμονικό πλάτος (ΗΑ) μετά την ενίσχυση είναι σχεδόν ένα κλάσμα του βασικού πλάτους. Δεν προκαλεί σοβαρή αιτία στην κυματομορφή εξόδου. Εάν το HA μετά την ενίσχυση φτάσει σε υψηλή τιμή, η επίδρασή του δεν μπορεί να αποφευχθεί επειδή είναι ορατή στην έξοδο.

Εδώ η είσοδος έχει θεμελιώδη συχνότητα συμπεριλαμβανομένων των αρμονικών. Έτσι ο συνδυασμός των δύο στην ενίσχυση παρέχει ένα παραμορφωμένο σήμα στην έξοδο. Συμβαίνει είτε λόγω της εμφάνισης αντιδραστικών στοιχείων (ή) μέσω των χωρητικοτήτων ηλεκτροδίων του κυκλώματος ενισχυτή.

Παραμόρφωση φάσης

Η παραμόρφωση φάσης ονομάζεται επίσης παραμόρφωση καθυστέρησης στον ενισχυτή επειδή όποτε υπάρχει χρονική καθυστέρηση μεταξύ του σήματος εισόδου και εξόδου, τότε λέγεται ότι είναι σήμα παραμόρφωσης φάσης. Αυτή η παραμόρφωση συμβαίνει κυρίως λόγω της ηλεκτρικής αντίδρασης. Νωρίτερα έχουμε συζητήσει ότι ένα σήμα περιλαμβάνει διαφορετικές συνιστώσες συχνότητας, επομένως, όποτε διαφορετικές συχνότητες παρουσιάζουν διαφορετικές μετατοπίσεις φάσης, τότε συμβαίνει παραμόρφωση φάσης. Αυτός ο τύπος παραμόρφωσης δεν έχει πρακτική σημασία στους ενισχυτές ήχου, επειδή το ανθρώπινο αυτί δεν είναι αισθητό στη μετατόπιση φάσης. Ο τύπος και η ποσότητα της παραμόρφωσης που είναι υποφερτή ή αφόρητη εξαρτάται κυρίως από την εφαρμογή του ενισχυτή. Συνήθως, η λειτουργία του συστήματος επηρεάζεται απλά κάθε φορά που ο ενισχυτής προκαλεί ακραία παραμόρφωση.

Λόγοι παραμόρφωσης

Η παραμόρφωση στους ενισχυτές οφείλεται κυρίως στους κύριους λόγους που αναλύονται παρακάτω.

• Η παραμόρφωση συμβαίνει κυρίως λόγω εσφαλμένης πόλωσης κάθε φορά που το σήμα εισόδου δεν ενισχύεται για ολόκληρο τον κύκλο του σήματος εισόδου.
• Συμβαίνει όταν το σήμα εισόδου που εφαρμόζεται είναι πολύ μεγάλο.
• Μερικές φορές, η παραμόρφωση του ενισχυτή προκύπτει όποτε η ενίσχυση δεν είναι γραμμική πάνω από ολόκληρο το εύρος συχνοτήτων.
• Η παραμόρφωση του ενισχυτή μπορεί να προκληθεί από διαφορετικούς παράγοντες. μη γραμμικότητες εντός των στοιχείων του ενισχυτή όπως τρανζίστορ ή σωλήνες.
• Επιπλέον, οι αναντιστοιχίες σύνθετης αντίστασης, οι περιορισμοί τροφοδοσίας και το απόκομμα σήματος μπορούν επίσης να συμβάλουν στην παραμόρφωση του ενισχυτή. Έτσι, αυτοί οι παράγοντες έχουν ως αποτέλεσμα την ενίσχυση του σήματος που αλλάζει από το σήμα εισόδου και οδηγεί σε μια αρχική παραμόρφωση του σήματος.
• Γενικά, μπορεί να προκληθεί αρμονική παραμόρφωση στους ενισχυτές
• Η αρμονική παραμόρφωση είναι ένας τύπος παραμόρφωσης σε έναν ενισχυτή που συνήθως συμβαίνει από τον ενισχυτή που χρειάζεται περισσότερη τάση από την παροχή ρεύματος που μπορεί να παρέχει.
• Αυτό μπορεί επίσης να συμβεί με ορισμένα εσωτερικά εξαρτήματα κυκλώματος που υπερβαίνουν την ικανότητα εξόδου τους.
• Η αρμονική παραμόρφωση συμβαίνει λόγω των μη γραμμικοτήτων των τρανζίστορ.
• Αυτό συμβαίνει κυρίως λόγω των χαρακτηριστικών που εξαρτώνται από τη συχνότητα των ενεργών συσκευών.
• Η παραμόρφωση πλάτους στους ενισχυτές συμβαίνει κυρίως όταν οι τιμές κορυφής της κυματομορφής συχνότητας εξασθενούν λόγω μιας μετατόπισης εντός του σημείου Q.

Πώς να μειώσετε την αρμονική παραμόρφωση σε ενισχυτές

Αρμονική παραμόρφωση Το (HD) είναι ένα από τα σημαντικότερα ζητήματα που προκαλούν διάφορα προβλήματα όπως: διαφωνία, ζητήματα ακεραιότητας σήματος και EMI (ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή). Μπορεί να προκληθεί για πολλούς λόγους και υπάρχουν διάφοροι τρόποι μείωσης ή αφαίρεσης της αρμονικής παραμόρφωσης που συζητείται παρακάτω.

• Η διαφορική σηματοδότηση είναι μία από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη μείωση της αρμονικής παραμόρφωσης που μπορεί να ακυρώσει διάφορες αρμονικές.
• Μια ακόμη μέθοδος είναι η χρήση τροφοδοτικών με χαμηλή σύνθετη αντίσταση εξόδου που μπορεί επίσης να βοηθήσει στη μείωση των αρμονικών.
• Η αναδιαμόρφωση δικτύου είναι η διαδικασία που βοηθά στη μείωση των αρμονικών όπου οι χρήστες παράγουν μεγάλες αρμονικές. Αυτές οι αρμονικές προσδιορίζονται και ταξινομούνται ανάλογα με τον τύπο των αρμονικών που παράγουν.
• Η προσθήκη μετατροπέων πολλαπλών παλμών για ακύρωση αρμονικών κατά τη χρήση μετατροπέων μισού και πλήρους κύματος βοηθά στην εξάλειψη των αρμονικών.
• Η εξισορρόπηση φάσης είναι μια ακόμη τεχνική που είναι κατάλληλη για τη μείωση των αρμονικών.
• Οι αντιδραστήρες σειράς μειώνουν τις αρμονικές σε εργοστάσια χάλυβα και τήξη.
• Η διαφορική σηματοδότηση είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται συχνά σε ψηφιακά συστήματα υψηλής ταχύτητας για τη μείωση του θορύβου και των επιπτώσεων παρεμβολής. Τα δύο σήματα στη διαφορική σηματοδότηση μεταδίδονται σε ξεχωριστά καλώδια με το μοναδικό σήμα να είναι το αντίθετο από το άλλο. Μετά από αυτό, η συσκευή λήψης συγχωνεύει τα δύο σήματα και κάθε θόρυβος κοινής λειτουργίας μπορεί να ακυρωθεί.
• Τα τροφοδοτικά μέσω χαμηλής αντίστασης εξόδου μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη μείωση των αρμονικών.
• Ένα τροφοδοτικό χαμηλής σύνθετης αντίστασης έχει μικρότερη πτώση τάσης όποτε αντλείται ρεύμα από αυτό, ώστε να μπορεί να βοηθήσει στη μείωση ή την εξάλειψη πολλών από τα προβλήματα που προκύπτουν με την αρμονική παραμόρφωση.

Πώς να μετρήσετε την παραμόρφωση του ενισχυτή;

Η παραμόρφωση του ενισχυτή μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας αναλυτές αναλογικού φάσματος. Οι περισσότεροι αναλυτές φάσματος έχουν εισόδους 50 ohm, επομένως απαιτείται μια αντίσταση απομόνωσης μεταξύ του DUT και του αναλυτή για την προσομοίωση φορτίων DUT >50 ohms.

Μόλις ρυθμιστεί ο αναλυτής φάσματος για ρυθμό σάρωσης, ευαισθησία και εύρος ζώνης, επαληθεύστε τον προσεκτικά για υπερβολική κίνηση εισόδου. Η απλούστερη τεχνική είναι η χρήση του μεταβλητού εξασθενητή για να ρυθμίσετε 10dB εξασθένησης εντός της διαδρομής εισόδου του αναλυτή. Τόσο το σήμα όσο και τυχόν αρμονικές πρέπει να εξασθενήσουν μέσω μιας καθορισμένης ποσότητας όπως παρακολουθείται στην οθόνη του αναλυτή φάσματος. Εάν οι αρμονικές είναι εξασθενημένες κατά >10dB, τότε ο ενισχυτής εισόδου του αναλυτή εισάγει παραμόρφωση και η ευαισθησία πρέπει να μειωθεί. Αρκετοί αναλυτές έχουν ένα κουμπί στο επάνω μέρος της μπροστινής πλάκας για να εισάγουν μια γνωστή ποσότητα εξασθένησης κατά την επαλήθευση της υπερκίνησης.

Διαφορά b/w Παραμόρφωση ενισχυτή έναντι πεντάλ παραμόρφωσης

Οι κύριες διαφορές μεταξύ παραμόρφωσης ενισχυτή και πεντάλ παραμόρφωσης συζητούνται παρακάτω.

Έτσι, αυτή είναι μια επισκόπηση του ενισχυτή παραμόρφωση, εργασία και τις εφαρμογές του. Αναφέρεται σε οποιαδήποτε παραλλαγή από το σήμα εισόδου που εμφανίζεται στη διαδικασία ενίσχυσης για την παροχή ενός σήματος εξόδου. Αυτό το σήμα μεταβάλλεται ως προς τη συχνότητα, το σχήμα, το μέγεθος, κ.λπ. Εμφανίζεται λόγω διαφορετικών παραγόντων όπως? μη γραμμικότητες εντός των στοιχείων ενός ενισχυτή, ακατάλληλη πόλωση ή υπερφόρτωση του ενισχυτή. Υπάρχουν διαθέσιμα διάφορα είδη παραμόρφωσης που έχουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά και αιτίες. Γενικά η παραμόρφωση του ενισχυτή είναι ανεπιθύμητη επειδή μπορεί να υποβαθμίσει την τιμή του ενισχυμένου σήματος. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι ένας ενισχυτής;