Izobličenje pojačala: krug, vrste, kako smanjiti i u odnosu na pedale za izobličenje

Pojačalo je elektronički uređaj koji pojačava ulaz manjeg signala u veći o/p signal. Dakle, izlazni signal se kontinuirano mijenja za neke vrijednosti pojačanja. Oni se koriste u bežičnim komunikacijama i emitiranju u svim vrstama audio opreme. U idealnim uvjetima, pojačani o/p signal pojačala trebao bi imati valni oblik točno sličan ulaznom signalu. Međutim, ovo idealno stanje nije uopće postignuto u praksi pojačala . Stoga se mogu pojaviti neke modifikacije unutar valnog oblika uz porast amplitude koji je poznat kao izobličenje. To je neželjeno jer može modificirati inteligenciju koja se prenosi kroz signal. Ovaj članak daje kratke informacije o izobličenje pojačala , radi i njegove primjene.

Što je izobličenje pojačala?

Izobličenje pojačala može se definirati kao; bilo kakva razlika u odnosu na ulazni signal pojačala koja se javlja tijekom procesa pojačanja i daje promijenjeni izlazni signal u smislu veličine, oblika, frekvencijskog sadržaja itd. Pojavljuje se zbog mnogih čimbenika kao što su; nelinearnost unutar komponenti pojačala, nepravilno prednapon ili preopterećenje pojačala. Izobličenje pojačala je nepoželjno jer degradira vrijednost pojačanog signala.

Krug izobličenja pojačala

Izobličenje pojačala može se razumjeti na primjeru a krug pojačala sa zajedničkim emiterom (CE). . Do izobličenja izlaznog signala može doći zbog sljedećih razloga.

• Pojačanje se možda neće dogoditi tijekom cijelog ciklusa signala zbog pogrešnih razina prednaprezanja.
• Ako je ulazni signal vrlo velik, tada uzrokuje ograničenje tranzistora pojačala putem napajanja naponom.
• Pojačanje ne može biti linearni signal iznad cijelog raspona ulazne frekvencije, što znači da će tijekom postupka pojačanja valnog oblika signala doći do izobličenja pojačala.

Pojačala su dizajnirana za pojačavanje malih ulaznih naponskih signala u veće izlazne signale, što znači da će se izlazni signal stalno mijenjati vrijednošću pojačanja koja se množi s ulaznim signalom uglavnom za sve ulazne frekvencije.

Sljedeći krug zajedničkog odašiljača (CE) radi za male ulazne izmjenične signale, ali uzrokuje neke probleme u njihovom radu. Dakle, predviđeni položaj točke prednaprezanja 'Q' BJT pojačala ovisi o povezanoj Beta vrijednosti za sve vrste tranzistora.

Tranzistorski krug uobičajenog emiterskog tipa dobro radi uglavnom za male AC ulazne signale iako ima jedan glavni nedostatak, izračunati položaj Q-točke prednaprezanja bipolarnog pojačala ovisi uglavnom o povezanoj Beta vrijednosti svih vrsta tranzistora. Međutim, ova beta vrijednost varira od sličnih vrsta tranzistora, što znači da Q-točka jednog tranzistora nije povezana s drugim tranzistorom slične kategorije zbog prihvaćanja karakteristične proizvodnje. Nakon toga dolazi do izobličenja pojačala jer pojačalo nije linearno. Pažljiv odabir tranzistora i komponenti prednaprezanja može pomoći u smanjenju učinka izobličenja pojačala.

Vrste izobličenja pojačala

Postoje različite vrste izobličenja pojačala o kojima se govori u nastavku. Vrsta izobličenja uglavnom ovisi o području karakteristika koje koristi tranzistor, reaktanciji uređaja i pridruženom krugu.

Nelinearna distorzija

Nelinearno izobličenje se uglavnom događa u pojačalu kad god je primijenjeni ulazni signal velik i kada je aktivni uređaj doveden u nelinearno područje svojih karakteristika. Ovo se izobličenje koristi za opisivanje nelinearnog odnosa između ulaznih i izlaznih signala pojačala. Dakle, ovo izobličenje proizlazi iz sustava u kojima izlazni signal nije točno proporcionalan ulaznom signalu i generiraju se intermodulacijski proizvodi ili harmonici.

Izobličenje amplitude

Amplitudno izobličenje je vrsta nelinearnog izobličenja koje nastaje zbog slabljenja unutar vršne vrijednosti signala. Pomak unutar Q točke i pojačanje za ispod 360⁰ signala uglavnom dovodi do izobličenja amplitude. Do ovog izobličenja uglavnom dolazi zbog izrezivanja i netočnog pomicanja. Znamo da ako je točka prednaprezanja tranzistora ispravna, izlaz je sličan ulazu unutar pojačanog oblika. To se može razumjeti kroz sljedeće slučajeve.

Pretpostavimo da je pojačalu neadekvatan prednapon, tada će Q-točka ležati blizu manje polovice linije opterećenja. Dakle, u ovom stanju, negativna polovica ulaznog signala je odrezana i dobivamo iskrivljeni izlazni signal pojačala.

Ako osiguramo dodatni potencijal prednaprezanja, tada će Q-točka biti na višoj strani linije opterećenja. Dakle, ovaj uvjet daje izlaz koji će biti odsječen na pozitivnoj polovici valnog oblika.
Ispravno prednaprezanje također može ponekad dovesti do izobličenja unutar izlaza u slučaju da je ulazni signal velik jer se ovaj ulazni signal pojačava kroz pojačanje pojačala. Dakle, i pozitivna i negativna polovica valnog oblika bit će ošišana na nekom dijelu koji se naziva isječka distorzija.

Linearna distorzija

Linearna distorzija uglavnom se javlja kad god je ulazni signal primijenjen za pogon uređaja malen i funkcionira u linearnom dijelu svojih karakteristika. Dakle, ovo se izobličenje uglavnom događa zbog karakteristika aktivnih uređaja ovisnih o frekvenciji.

Izobličenje frekvencije

U ovoj vrsti izobličenja, razina pojačanja mijenja se u frekvenciji. Ulazni signal tijekom pojačanja u realističnom pojačalu uključuje osnovnu frekvenciju s različitim frekvencijskim komponentama koje se nazivaju harmonici.

Harmonijska amplituda (HA) nakon pojačanja je prilično mali dio osnovne amplitude. Ne uzrokuje nikakav ozbiljan uzrok izlaznom valu. Ako HA nakon pojačanja dostigne visoku vrijednost, njegov se učinak ne može izbjeći jer je vidljiv na izlazu.

Ovdje ulaz ima osnovnu frekvenciju uključujući harmonike. Dakle, kombinacija dva pojačanja daje iskrivljeni signal na izlazu. To se događa ili zbog pojave reaktivnih elemenata (ili) kroz elektrodne kapacitete kruga pojačala.

Fazno izobličenje

Fazno izobličenje se također naziva i kašnjenjem u pojačalu jer kad god postoji vremensko kašnjenje između ulaznog i izlaznog signala tada se kaže da je signal s faznim izobličenjem. Do ovog izobličenja uglavnom dolazi zbog električne reaktancije. Ranije smo raspravljali o tome da signal uključuje različite frekvencijske komponente, stoga, kad god različite frekvencije dožive različite fazne pomake, dolazi do faznog izobličenja. Ova vrsta izobličenja nema praktičnu važnost u audio pojačalima jer je ljudsko uho neosjetljivo na fazni pomak. Vrsta i količina izobličenja koja je podnošljiva ili nepodnošljiva uglavnom ovisi o primjeni pojačala. Obično će na rad sustava utjecati jednostavno kad god pojačalo uzrokuje ekstremna izobličenja.

Razlozi za iskrivljenje

Do izobličenja u pojačalima uglavnom dolazi zbog glavnih razloga koji su navedeni u nastavku.

• Izobličenje se uglavnom javlja zbog netočnog prednaprezanja kad god ulazni signal nije pojačan za cijeli ciklus ulaznog signala.
• To se događa kada je primijenjeni ulazni signal vrlo velik.
• Ponekad dolazi do izobličenja pojačala kad god pojačanje nije linearno iznad cijelog frekvencijskog raspona.
• Izobličenje pojačala može biti uzrokovano različitim čimbenicima; nelinearnosti unutar komponenti pojačala poput tranzistora ili cijevi.
• Osim toga, neusklađenost impedancije, ograničenja napajanja i rezanje signala također mogu pridonijeti izobličenju pojačala. Dakle, ovi čimbenici rezultiraju pojačanjem signala koje se mijenja u odnosu na ulazni signal i dovodi do izvornog izobličenja signala.
• Općenito, može doći do harmonijskog izobličenja unutar pojačala
• Harmonijsko izobličenje je vrsta izobličenja u pojačalu koje se obično javlja kod pojačala koje treba više napona od napajanja koje može pružiti.
• To se također može dogoditi s nekim unutarnjim dijelovima kruga koji premašuju svoju izlaznu sposobnost.
• Harmonijsko izobličenje nastaje zbog nelinearnosti tranzistora.
• To se događa uglavnom zbog karakteristika aktivnih uređaja ovisnih o frekvenciji.
• Izobličenje amplitude u pojačalima uglavnom se događa kad god su vršne vrijednosti valnog oblika frekvencije prigušene zbog pomaka unutar Q-točke.

Kako smanjiti harmonijska izobličenja u pojačalima

Harmonijska distorzija (HD) jedan je od glavnih problema koji uzrokuje različite probleme poput; preslušavanje, problemi s integritetom signala i EMI (elektromagnetske smetnje). To može biti uzrokovano mnogim razlozima i postoje različiti načini za smanjenje ili uklanjanje harmonijskog izobličenja o čemu se govori u nastavku.

• Diferencijalno signaliziranje je jedna od metoda koja se koristi za smanjenje harmonijskih izobličenja koja mogu poništiti različite harmonike.
• Još jedna metoda je korištenje izvora napajanja s niskom izlaznom impedancijom koji također može pomoći u smanjenju harmonika.
• Rekonfiguracija mreže je postupak koji pomaže u smanjenju harmonika gdje korisnici generiraju velike harmonike. Ti se harmonici identificiraju i klasificiraju ovisno o vrsti harmonika koje proizvode.
• Dodavanje višepulsnih pretvarača za poništavanje harmonika tijekom korištenja poluvalnih i punovalnih pretvarača pomaže u uklanjanju harmonika.
• Balansiranje faza je još jedna tehnika koja je prikladna za smanjenje harmonika.
• Serijski reaktori smanjuju harmonike u čeličanama i talionici.
• Diferencijalno signaliziranje je metoda koja se često koristi u digitalnim sustavima velike brzine za smanjenje šuma i učinaka preslušavanja. Dva signala u diferencijalnoj signalizaciji prenose se odvojenim žicama, pri čemu je jedan signal suprotan drugom. Nakon toga, prijamni uređaj spaja dva signala i svaki zajednički šum se može poništiti.
• Napajanja putem niske izlazne impedancije također mogu pomoći u smanjenju harmonika.
• Napajanje s niskom impedancijom ima manji pad napona kad god se izvuče struja, tako da može pomoći u smanjenju ili uklanjanju mnogih problema koji se javljaju s harmoničnim izobličenjem.

Kako izmjeriti izobličenje pojačala?

Izobličenje pojačala može se mjeriti pomoću analognih analizatora spektra. Većina analizatora spektra ima ulaze od 50 ohma, tako da je potreban izolacijski otpornik između DUT-a i analizatora za simulaciju opterećenja DUT-a >50 ohma.

Nakon što je analizator spektra podešen za brzinu prelaska, osjetljivost i širinu pojasa, pažljivo ga provjerite radi prevelikog unosa. Najjednostavnija tehnika je korištenje varijabilnog prigušivača za postavljanje 10 dB prigušenja unutar ulaznog puta analizatora. I signal i svi harmonici moraju biti prigušeni kroz postavljeni iznos koji se prati na zaslonu analizatora spektra. Ako su harmonici prigušeni za >10 dB, tada ulazno pojačalo analizatora unosi izobličenje i osjetljivost se mora smanjiti. Nekoliko analizatora ima gumb na vrhu prednje ploče za uvođenje poznate količine prigušenja dok se provjerava overdrive.

Razlika između c/b izobličenja pojačala i pedala za izobličenje

Glavne razlike između izobličenja pojačala i pedala za izobličenje razmotrene su u nastavku.

Dakle, ovo je pregled pojačala izobličenje, rad , i njegove primjene. Odnosi se na bilo koju varijaciju ulaznog signala koja se javlja u procesu pojačanja da bi se dobio izlazni signal. Ovaj signal se mijenja u smislu frekvencije, oblika, veličine, itd. Do njega dolazi zbog različitih čimbenika kao što su; nelinearnosti unutar komponenti pojačala, nepravilno prednapon ili preopterećenje pojačala. Dostupne su različite vrste distorzije koje imaju specifične karakteristike i uzroke. Općenito, izobličenje pojačala je nepoželjno jer može degradirati vrijednost pojačanog signala. Ovdje je pitanje za vas, što je pojačalo?