Stiprintuvo iškraipymas: grandinė, tipai, kaip sumažinti ir iškraipymo pedalai

Stiprintuvas yra elektroninis įrenginys, kuris sustiprina mažesnio signalo įvestį į didesnį o/p signalą. Taigi išvesties signalas nuolat keičiasi tam tikromis stiprinimo vertėmis. Jie naudojami belaidžiam ryšiui ir transliavimui visų rūšių garso įrangoje. Idealiomis sąlygomis sustiprintas stiprintuvo o/p signalas turi turėti panašią bangos formą kaip ir įvesties signalas. Tačiau ši ideali sąlyga praktiškai nepasiekiama stiprintuvai . Taigi, be amplitudės padidėjimo, kuris yra žinomas kaip iškraipymas, gali atsirasti kai kurių bangos formos modifikacijų. Tai nepageidaujama, nes gali pakeisti signalo perduodamą žvalgybą. Šiame straipsnyje pateikiama trumpa informacija apie stiprintuvo iškraipymas , veikiantis ir jo taikomosios programos.

Kas yra stiprintuvo iškraipymas?

Stiprintuvo iškraipymas gali būti apibrėžtas kaip; bet koks skirtumas nuo stiprintuvo įvesties signalo, kuris atsiranda stiprinimo proceso metu ir suteikia pasikeitusį išėjimo signalą pagal dydį, formą, dažnio turinį ir tt Tai atsiranda dėl daugelio veiksnių, pvz.; stiprintuvo komponentų netiesiškumas, netinkamas poslinkis arba stiprintuvo perkrova. Stiprintuvo iškraipymas yra nepageidautinas, nes pablogina sustiprinto signalo vertę.

Stiprintuvo iškraipymo grandinė

Stiprintuvo iškraipymą galima suprasti a pavyzdžiu bendro emiterio (CE) stiprintuvo grandinė . Išvesties signalo iškraipymas gali atsirasti dėl toliau nurodytų priežasčių.

• Stiprinimas gali nevykti per visą signalo ciklą dėl netinkamų poslinkio lygių.
• Jei įvesties signalas yra labai didelis, tai sukelia stiprintuvų tranzistorių apribojimą per įtampos tiekimą.
• Stiprinimas negali būti tiesinis signalas, viršijantis visą įvesties dažnių diapazoną, o tai reiškia, kad signalo bangos formos stiprinimo procedūros metu atsiras stiprintuvo iškraipymas.

Stiprintuvai skirti stiprinti mažus įėjimo įtampos signalus į didesnius išėjimo signalus, o tai reiškia, kad išėjimo signalas bus nuolat keičiamas stiprinimo verte, kuri dauginama iš įvesties signalo daugiausia visiems įvesties dažniams.

Ši bendrojo emiterio (CE) grandinė veikia mažiems įvesties kintamosios srovės signalams, tačiau tai sukelia tam tikrų jų veikimo problemų. Taigi, numatoma BJT stiprintuvo poslinkio taško „Q“ padėtis priklauso nuo atitinkamos beta vertės visų tipų tranzistorių.

Įprasta emiterio tipo tranzistorių grandinė gerai veikia daugiausia mažiems kintamosios srovės įvesties signalams, nors turi vieną pagrindinį trūkumą, apskaičiuota bipolinio stiprintuvo poslinkio Q taško padėtis daugiausia priklauso nuo visų rūšių tranzistorių beta vertės. Tačiau ši beta vertė svyruoja nuo panašių tranzistorių tipų, o tai reiškia, kad vieno tranzistoriaus Q taškas nėra susijęs su kitu tranzistoriumi, turinčiu panašią kategoriją, nes priimami būdingi gaminiai. Po to atsiranda stiprintuvo iškraipymas, nes stiprintuvas nėra tiesinis. Kruopštus tranzistoriaus ir poslinkio komponentų pasirinkimas gali padėti sumažinti stiprintuvo iškraipymo efektą.

Stiprintuvo iškraipymo tipai

Yra įvairių tipų stiprintuvo iškraipymai, kurie aptariami toliau. Iškraipymo tipas daugiausia priklauso nuo tranzistoriaus naudojamų charakteristikų srities, įrenginio reaktyvumo ir susijusios grandinės.

Netiesinis iškraipymas

Netiesiniai iškraipymai dažniausiai atsiranda stiprintuve, kai įvesties signalas yra didelis ir aktyvusis įrenginys nukreipiamas į netiesinę jo charakteristikų sritį. Šis iškraipymas naudojamas apibūdinti netiesinį ryšį tarp stiprintuvo įvesties ir išvesties signalų. Taigi šis iškraipymas atsiranda dėl sistemų, kuriose išvesties signalas nėra tiksliai proporcingas įvesties signalui ir sukuriami intermoduliacijos produktai arba harmonikos.

Amplitudės iškraipymas

Amplitudės iškraipymas yra netiesinio iškraipymo tipas, atsirandantis dėl slopinimo signalo viršūnėje. Poslinkis Q taško viduje ir stiprinimas žemiau 360⁰ signalo daugiausia lemia amplitudės iškraipymą. Šis iškraipymas dažniausiai atsiranda dėl iškirpimo ir neteisingo poslinkio. Žinome, kad jei tranzistoriaus poslinkio taškas yra teisingas, išėjimas yra panašus į sustiprintos formos įvestį. Tai galima suprasti šiais atvejais.

Tarkime, kad stiprintuvas yra netinkamai pakreiptas, tada Q taškas bus arti mažosios apkrovos linijos pusės. Taigi, esant tokiai būsenai, įvesties signalo neigiama pusė yra nukirpta ir gauname iškreiptą stiprintuvo išėjimo signalą.

Jei suteiksime papildomą poslinkio potencialą, tada Q taškas bus aukštesnėje apkrovos linijos pusėje. Taigi ši sąlyga suteikia išvestį, kuri bus nutraukta teigiamoje bangos formos pusėje.
Tinkamas poslinkis taip pat kartais gali iškraipyti išvestį, jei įvesties signalas yra didelis, nes šis įvesties signalas sustiprinamas per stiprintuvo stiprinimą. Taigi tiek teigiama, tiek neigiama bangos formos pusė bus nukirpta tam tikroje dalyje, kuri vadinama kirpimo iškraipymu.

Linijinis iškraipymas

Linijinis iškraipymas dažniausiai atsiranda, kai įvesties signalas, naudojamas įrenginiui valdyti, yra mažas ir veikia tiesinėje jo charakteristikų dalyje. Taigi šis iškraipymas daugiausia atsiranda dėl aktyvių įrenginių charakteristikų, priklausančių nuo dažnio.

Dažnio iškraipymas

Esant tokio tipo iškraipymui, stiprinimo lygis keičiasi dažniu. Įvesties signalas stiprinant realistiniame stiprintuve apima pagrindinį dažnį su skirtingais dažnio komponentais, kurie vadinami harmonikomis.

Harmoninė amplitudė (HA) po stiprinimo yra gana maža pagrindinės amplitudės dalis. Tai nesukelia rimtos priežasties išvesties bangos formai. Jei HA po stiprinimo pasiekia didelę reikšmę, jo poveikio negalima išvengti, nes jis matomas išėjime.

Čia įvestis turi pagrindinį dažnį, įskaitant harmonikas. Taigi šių dviejų derinys stiprinant suteikia iškreiptą signalą išvestyje. Taip atsitinka arba dėl reaktyvių elementų atsiradimo (arba) per stiprintuvo grandinės elektrodų talpas.

Fazės iškraipymas

Fazės iškraipymas taip pat vadinamas vėlinimo iškraipymu stiprintuve, nes kai tik yra laiko delsa tarp įvesties ir išvesties signalo, tai yra fazinis iškraipytas signalas. Šis iškraipymas dažniausiai atsiranda dėl elektros reaktyvumo. Anksčiau aptarėme, kad signalas apima skirtingus dažnio komponentus, taigi, kai skirtingi dažniai patiria skirtingus fazių poslinkius, atsiranda fazės iškraipymas. Šio tipo iškraipymai neturi praktinės reikšmės garso stiprintuvuose, nes žmogaus ausis nejaučia fazės poslinkio. Pakenčiamo ar nepakeliamo iškraipymo tipas ir kiekis daugiausia priklauso nuo stiprintuvo taikymo. Paprastai sistemos veikimas paveikiamas tik tada, kai stiprintuvas sukelia didelius iškraipymus.

Iškraipymo priežastys

Stiprintuvų iškraipymai dažniausiai atsiranda dėl pagrindinių priežasčių, kurios aptariamos toliau.

• Iškraipymai dažniausiai atsiranda dėl neteisingo poslinkio, kai įvesties signalas nėra sustiprinamas per visą įvesties signalo ciklą.
• Tai atsitinka, kai įvesties signalas yra labai didelis.
• Kartais, kai stiprinimas nėra tiesinis virš viso dažnių diapazono, atsiranda stiprintuvo iškraipymas.
• Stiprintuvo iškraipymą gali sukelti įvairūs veiksniai; stiprintuvo komponentų, tokių kaip tranzistoriai ar vamzdeliai, netiesiškumas.
• Be to, varžos neatitikimai, maitinimo apribojimai ir signalo iškirpimas taip pat gali prisidėti prie stiprintuvo iškraipymo. Taigi šie veiksniai lemia signalo stiprinimą, kuris keičiasi nuo įvesties signalo ir sukelia pradinį signalo iškraipymą.
• Paprastai stiprintuvuose gali atsirasti harmoninių iškraipymų
• Harmoninis iškraipymas yra stiprintuvo iškraipymas, kurį paprastai sukelia stiprintuvas, kuriam reikia daugiau įtampos nei maitinimo šaltinis, kurį jis gali suteikti.
• Tai taip pat gali atsitikti, kai kai kurios vidinės grandinės dalys viršija savo išvesties galimybes.
• Harmoninis iškraipymas atsiranda dėl tranzistorių netiesiškumo.
• Taip yra daugiausia dėl aktyvių įrenginių charakteristikų, priklausančių nuo dažnio.
• Amplitudės iškraipymai stiprintuvuose dažniausiai atsiranda, kai dažnio bangos formos didžiausios vertės susilpnėja dėl poslinkio Q taške.

Kaip sumažinti harmoninius iškraipymus stiprintuvuose

Harmoninis iškraipymas (HD) yra viena iš pagrindinių problemų, sukeliančių įvairias problemas, pvz. skersinis pokalbis, signalo vientisumo problemos ir EMI (elektromagnetiniai trukdžiai). Tai gali sukelti daugybė priežasčių ir yra įvairių būdų, kaip sumažinti arba pašalinti harmoninius iškraipymus, kurie aptariami toliau.

• Diferencialinis signalizavimas yra vienas iš būdų, naudojamų siekiant sumažinti harmoninius iškraipymus, kurie gali panaikinti įvairias harmonikas.
• Kitas būdas yra naudoti maitinimo šaltinius su maža išėjimo varža, kuri taip pat gali padėti sumažinti harmonikas.
• Tinklo perkonfigūravimas yra procedūra, padedanti sumažinti harmonikas, kai vartotojai sukuria dideles harmonikas. Šios harmonikos identifikuojamos ir klasifikuojamos atsižvelgiant į jų sukuriamų harmonikų tipą.
• Kelių impulsų keitiklių pridėjimas harmonikoms panaikinti naudojant pusės ir visos bangos keitiklius padeda pašalinti harmonikas.
• Fazių balansavimas yra dar viena technika, tinkama harmonikoms sumažinti.
• Serijiniai reaktoriai sumažina harmonikas plieno gamyklose ir lydymo pramonėje.
• Diferencialinis signalizavimas yra metodas, kuris dažnai naudojamas didelės spartos skaitmeninėse sistemose, siekiant sumažinti triukšmą ir skersinio pokalbio efektus. Du diferencinio signalo signalai perduodami atskirais laidais, o vienas signalas yra priešingas kitam. Po to priimantis įrenginys sujungia du signalus ir bet koks bendrojo režimo triukšmas gali būti panaikintas.
• Mažos išėjimo varžos maitinimo šaltiniai taip pat gali padėti sumažinti harmonikas.
• Mažos varžos maitinimo šaltinio įtampa mažėja, kai imama srovė, todėl jis gali padėti sumažinti arba pašalinti daugelį problemų, kylančių dėl harmoninių iškraipymų.

Kaip išmatuoti stiprintuvo iškraipymą?

Stiprintuvo iškraipymą galima išmatuoti naudojant analoginius spektro analizatorius. Dauguma spektro analizatorių turi 50 omų įėjimus, todėl tarp DUT ir analizatoriaus reikalingas izoliacinis rezistorius, kad būtų galima imituoti > 50 omų DUT apkrovas.

Sureguliavę spektro analizatorių, kad būtų nustatytas praėjimo dažnis, jautrumas ir dažnių juostos plotis, atidžiai patikrinkite, ar nėra įvesties perjungimo. Paprasčiausias būdas yra naudoti kintamąjį slopintuvą, kad būtų nustatytas 10 dB slopinimas analizatoriaus įvesties kelyje. Ir signalas, ir visos harmonikos turi būti slopinami tam tikru kiekiu, kuris stebimas spektro analizatoriaus ekrane. Jei harmonikos susilpnėja > 10 dB, analizatoriaus įvesties stiprintuvas įveda iškraipymus ir turi būti sumažintas jautrumas. Kai kuriuose analizatoriuose priekinės plokštės viršuje yra mygtukas, leidžiantis įvesti žinomą slopinimo kiekį, tuo pačiu tikrinant, ar nėra viršįtampio.

Skirtumas b/w stiprintuvo iškraipymo ir iškraipymo pedalų

Pagrindiniai stiprintuvo iškraipymo ir iškraipymo pedalų skirtumai aptariami toliau.

Taigi, tai yra stiprintuvo apžvalga iškraipymas, veikiantis , ir jo taikomosios programos. Tai reiškia bet kokį įvesties signalo pokytį, atsirandantį stiprinimo procese, siekiant suteikti išvesties signalą. Šis signalas keičiamas dažnio, formos, dydžio ir tt atžvilgiu. Jis atsiranda dėl įvairių veiksnių, pvz.; stiprintuvo komponentų netiesiškumas, netinkamas poslinkis arba stiprintuvo perkrova. Galimi įvairūs iškraipymai, kurie turi specifinių savybių ir priežasčių. Paprastai stiprintuvo iškraipymas yra nepageidautinas, nes jis gali pabloginti sustiprinto signalo vertę. Štai jums klausimas, kas yra stiprintuvas?