ضریب اعوجاج غیرخطی چگونه تعیین می شود؟ اعوجاج های غیر خطی حداکثر قدرت بلند مدت
سیگنال ورودی، به ریشه مجموع مجذور میانگین اجزای طیفی سیگنال ورودی، گاهی اوقات از یک مترادف غیر استاندارد استفاده می شود - فاکتور روشن(برگرفته از آلمانی). SOI یک کمیت بدون بعد است که معمولاً به صورت درصد بیان می شود. علاوه بر SOI، سطح اعوجاج غیرخطی را می توان با استفاده از آن بیان کرد عامل اعوجاج هارمونیک.
ضریب اعوجاج هارمونیک- مقداری که درجه اعوجاج غیرخطی یک دستگاه (تقویت کننده و غیره) را بیان می کند، برابر با نسبت ولتاژ ریشه-میانگین مربع مجموع هارمونیک های بالاتر سیگنال، به جز اولی، به ولتاژ اولین هارمونیک زمانی که یک سیگنال سینوسی به ورودی دستگاه اعمال می شود.
ضریب هارمونیک مانند SOI به صورت درصد بیان می شود. اعوجاج هارمونیک ( کیلوگرم) مربوط به CNI است ( K N) نسبت:
اندازه گیری ها
- در محدوده فرکانس پایین (LF) (تا 100-200 کیلوهرتز)، از اعوجاج مترهای غیرخطی (متر اعوجاج هارمونیک) برای اندازه گیری SOI استفاده می شود.
- در فرکانس‌های بالاتر (MF، HF)، اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم با استفاده از تحلیلگرهای طیف یا ولت‌مترهای انتخابی استفاده می‌شوند.
مقادیر معمولی SOI
- 0% - شکل موج یک موج سینوسی ایده آل است.
- 3٪ - شکل سیگنال با سینوسی متفاوت است، اما اعوجاج برای چشم قابل توجه نیست.
- 5% - انحراف شکل سیگنال از سینوسی برای چشم در اسیلوگرام قابل توجه است.
- 10% سطح اعوجاج استاندارد است که در آن توان واقعی (RMS) UMZCH محاسبه می شود.
- 21٪ - به عنوان مثال، یک سیگنال ذوزنقه ای یا پله ای.
- 43٪ - به عنوان مثال، یک سیگنال موج مربعی.
همچنین ببینید
ادبیات
- کتابچه راهنمای دستگاه های رادیویی الکترونیکی: در 2 جلد; اد. D. P. Linde - M.: انرژی،
- گوروخوف پ.ک. فرهنگ لغت توضیحی رادیو الکترونیک. اصطلاحات اساسی- م: روس. زبان،
پیوندها
- ویژگی های الکتریکی اصلی کانال انتقال صدا
بنیاد ویکی مدیا 2010.
ببینید "" در فرهنگ های دیگر چیست:
عامل اعوجاج هارمونیک- SOI پارامتری که به شما امکان می دهد تأثیر هارمونیک ها و اجزای ترکیبی را بر کیفیت سیگنال در نظر بگیرید. از نظر عددی به عنوان نسبت توان اعوجاج های غیرخطی به توان سیگنال تحریف نشده تعریف می شود که معمولاً به صورت درصد بیان می شود. [L.M. نودیایف...
عامل اعوجاج هارمونیک 3.9 ضریب اعوجاج غیرخطی (اعوجاج کل): نسبت، به عنوان درصد، ریشه مقدار مربع میانگین اجزای طیفی سیگنال خروجی کالیبراتور صوتی، که در سیگنال ورودی وجود ندارد، به ریشه میانگین مربع ارزش... ...
عامل اعوجاج هارمونیک- netiesinių iškreipių faktorius statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. ضریب اعوجاج غیر خطی vok. Klirrfaktor, m rus. ضریب اعوجاج غیرخطی، m pranc. هارمونیک اعوجاج، m … Fizikos terminų žodynas
THD جریان ورودی UPS انحراف شکل جریان ورودی UPS از سینوسی را مشخص می کند. هر چه مقدار این پارامتر بیشتر باشد، برای تجهیزات متصل به همان شبکه منبع تغذیه و خود شبکه بدتر است، در این صورت بدتر می شود... ... راهنمای مترجم فنی
THD ولتاژ خروجی UPS انحراف شکل ولتاژ خروجی از سینوسی را مشخص می کند که معمولاً برای بارهای خطی (موتورها، برخی از انواع دستگاه های روشنایی) و بارهای غیرخطی ارائه می شود. هر چه این مقدار بیشتر باشد، کیفیت بدتر… … راهنمای مترجم فنی
آمپلی فایر THD- - [L.G. Sumenko. فرهنگ لغت انگلیسی-روسی در زمینه فناوری اطلاعات. M.: شرکت دولتی TsNIIS، 2003.] موضوعات فناوری اطلاعاتبه طور کلی ضریب اعوجاج تقویت کننده EN ... راهنمای مترجم فنی
بلندگو THD- 89. ضریب اعوجاج غیرخطی بلندگو ضریب اعوجاج غیرخطی Ndp. ضریب هارمونیک که به صورت درصد بیان می شود، ریشه دوم نسبت مجموع مجذورات مقادیر مؤثر مولفه های طیفی ساطع شده... ... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی
ضریب اعوجاج غیرخطی حنجره- 94. ضریب اعوجاج غیرخطی حنجره به صورت درصد بیان می شود، مقدار ریشه دوم نسبت مجموع مجذورات مقادیر مؤثر هارمونیک های نیروی الکتروموتور ایجاد شده توسط حنجره در حین حرکت هارمونیک هوا. ، به... ... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی
ضریب اعوجاج غیرخطی مجاز- - [L.G. Sumenko. فرهنگ لغت انگلیسی-روسی در زمینه فناوری اطلاعات. M.: State Enterprise TsNIIS، 2003.] موضوعات فناوری اطلاعات به طور کلی تحمل هارمونیک EN ... راهنمای مترجم فنی
- (اعوجاج هارمونیک) دستگاهی برای اندازه گیری ضریب اعوجاج غیرخطی (اعوجاج هارمونیک) سیگنال ها در دستگاه های رادیویی. مطالب ... ویکی پدیا
که درکل تاریخ بازتولید صدا شامل تلاش هایی برای نزدیک کردن توهم به اصل بوده است. و اگرچه مسافت بسیار زیادی طی شده است، اما ما هنوز تا رسیدن به صدای زنده بسیار بسیار فاصله داریم. تفاوت در پارامترهای متعددی را می توان اندازه گیری کرد، اما تعداد کمی از آنها هنوز خارج از میدان دید توسعه دهندگان تجهیزات باقی می مانند. یکی از اصلی ترین ویژگی هایی که یک مصرف کننده با هر سابقه ای همیشه به آن توجه می کند این است ضریب اعوجاج غیرخطی (THD) .
و چه مقدار از این ضریب نسبتاً عینی کیفیت دستگاه را نشان می دهد؟ کسانی که بی حوصله هستند ممکن است بلافاصله تلاشی برای پاسخ به این سوال در پایان پیدا کنند. برای بقیه ادامه می دهیم.
این ضریب، که ضریب اعوجاج هارمونیک کل نیز نامیده می شود، نسبت دامنه موثر اجزای هارمونیک در خروجی دستگاه (تقویت کننده، ضبط صوت و غیره) است که به صورت درصد بیان می شود. سیگنال فرکانس اساسی زمانی که یک سیگنال سینوسی با این فرکانس به ورودی دستگاه اعمال می شود. بنابراین، این امکان را فراهم می کند که غیرخطی بودن مشخصه انتقال را که در ظاهر در سیگنال خروجی مولفه های طیفی (هارمونیک) که در سیگنال ورودی وجود ندارد، آشکار می شود، تعیین کند. به عبارت دیگر، یک تغییر کیفی در طیف سیگنال موسیقی وجود دارد.
علاوه بر اعوجاج هارمونیک عینی موجود در سیگنال صوتی شنیداری، مشکل اعوجاج هایی وجود دارد که در صدای واقعی وجود ندارد، اما به دلیل هارمونیک های ذهنی که در حلزون گوش میانی در بالا ایجاد می شود، احساس می شود. مقادیر فشار صوت سمعک انسانی یک سیستم غیرخطی است. غیر خطی بودن شنوایی در این واقعیت آشکار می شود که وقتی پرده گوش در معرض صدای سینوسی با فرکانس f در قرار می گیرد. سمعکهارمونیک های این صدا با فرکانس های 2f، 3f و غیره تولید می شود. از آنجایی که این هارمونیک ها در لحن تاثیرگذار اولیه وجود ندارند، هارمونیک های ذهنی نامیده می شوند.
به طور طبیعی، این ایده حداکثر سطح مجاز هارمونیک ها در مسیر صوتی را پیچیده تر می کند. با افزایش شدت تن اولیه، بزرگی هارمونیک های ذهنی به شدت افزایش می یابد و حتی ممکن است از شدت تن اولیه فراتر رود. این شرایط زمینه ای را برای این فرض فراهم می کند که صداهای با فرکانس کمتر از 100 هرتز به خودی خود احساس نمی شوند، اما به دلیل هارمونیک های ذهنی که ایجاد می کنند، در محدوده فرکانس بالای 100 هرتز قرار می گیرند، یعنی. به دلیل غیر خطی بودن شنوایی دلایل فیزیکی ایجاد اعوجاج سخت افزاری در دستگاه های مختلف ماهیت متفاوتی دارند و سهم هر یک در اعوجاج کلی کل مسیر یکسان نیست.
اعوجاج سی دی پلیرهای مدرن در مقایسه با اعوجاج واحدهای دیگر بسیار کم و تقریباً غیر قابل توجه است. برای سیستم های بلندگو، اعوجاج فرکانس پایین ناشی از هد باس مهم ترین است و استاندارد الزامات را فقط برای هارمونیک های دوم و سوم در محدوده فرکانس تا 250 هرتز مشخص می کند. و برای صدای بسیار خوب سیستم بلندگوآنها می توانند در 1٪ یا حتی کمی بیشتر باشند. در ضبط صوت های آنالوگ، مشکل اصلی مرتبط با پایه های فیزیکیضبط روی نوار مغناطیسی سومین هارمونیک است که مقادیر آن معمولاً در دستورالعمل اختلاط ذکر شده است. اما حداکثر مقداری که به عنوان مثال، اندازه گیری سطح نویز همیشه در آن اندازه گیری می شود، 3٪ برای فرکانس 333 هرتز است. اعوجاج قسمت الکترونیکی ضبط صوت بسیار کمتر است.
هم در مورد ضبط صوت و هم در ضبط صوت آنالوگ، با توجه به این واقعیت که اعوجاج ها عمدتاً فرکانس پایین هستند، به دلیل اثر پوشاندن (که شامل این واقعیت است که دو سیگنال به طور همزمان صدا، بالاتر است، قابل توجه بودن ذهنی آنها بسیار کاهش می یابد. -فرکانس یک بهتر شنیده می شود).
بنابراین منبع اصلی اعوجاج در مدار شما تقویت کننده قدرت خواهد بود که به نوبه خود منبع اصلی غیرخطی بودن ویژگی های انتقال عناصر فعال است: ترانزیستورها و لوله های خلاء و در تقویت کننده های ترانسفورماتور اعوجاج های غیر خطی ترانسفورماتور. همچنین اضافه می شوند که با غیر خطی بودن منحنی مغناطیسی مرتبط است. بدیهی است که از یک طرف، اعوجاج به شکل غیرخطی بودن مشخصه انتقال و همچنین به ماهیت سیگنال ورودی بستگی دارد.
به عنوان مثال، مشخصه انتقال یک تقویت کننده با برش صاف در دامنه های زیاد، هیچ اعوجاجی برای سیگنال های سینوسی زیر سطح برش ایجاد نمی کند، اما با افزایش سیگنال از این سطح، اعوجاج ظاهر می شود و افزایش می یابد. این نوع محدودیت عمدتاً در تقویت‌کننده‌های لوله ذاتی است، که تا حدودی ممکن است یکی از دلایل ترجیح چنین تقویت‌کننده‌هایی توسط شنوندگان باشد. و این ویژگی توسط NAD در یک سری از تقویت کننده های تحسین شده خود با "محدودیت نرم" تولید شده از اوایل دهه 80 استفاده شد: توانایی روشن کردن حالت با تقلید از برش لوله، ارتش زیادی از طرفداران تقویت کننده های ترانزیستوری این شرکت را ایجاد کرد. .
در مقابل، مشخصه برش مرکزی تقویت‌کننده (اعوجاج مرحله‌ای) که نمونه‌ای از مدل‌های ترانزیستوری است، باعث ایجاد اعوجاج در سیگنال‌های موزیکال و سینوسی کوچک می‌شود و با افزایش سطح سیگنال، اعوجاج کاهش می‌یابد. بنابراین، اعوجاج نه تنها به شکل مشخصه انتقال بستگی دارد، بلکه به توزیع آماری سطوح سیگنال ورودی نیز بستگی دارد. برنامه های موسیقینزدیک به سیگنال نویز بنابراین، علاوه بر اندازه گیری SOI با استفاده از سیگنال سینوسی، می توان اعوجاج غیرخطی دستگاه های تقویت کننده را با استفاده از مجموع سه سیگنال سینوسی یا نویز اندازه گیری کرد که با توجه به موارد فوق، تصویر عینی تری از اعوجاج ها به دست می دهد.
ضریب اعوجاج غیرخطی(SOI یا K N) - مقدار برای ارزیابی کمی اعوجاج غیرخطی.
تعریف [ | ]
ضریب اعوجاج غیرخطی برابر است با نسبت مجموع ریشه میانگین مربع مولفه های طیفی سیگنال خروجی که در طیف سیگنال ورودی وجود ندارد به مجموع ریشه میانگین مربع همه اجزای طیفی ورودی. علامت
K H = U 2 2 + U 3 2 + U 4 2 + … + U n 2 + … U 1 2 + U 2 2 + U 3 2 + … + U n 2 + … (\displaystyle K_(\mathrm (H) )=(\frac (\sqrt (U_(2)^(2)+U_(3)^(2)+U_(4)^(2)+\ldots +U_(n)^(2)+\ldots ))(\sqrt (U_(1)^(2)+U_(2)^(2)+U_(3)^(2)+\ldots +U_(n)^(2)+\ldots ))) )SOI یک کمیت بدون بعد است و معمولاً به صورت درصد بیان می شود. علاوه بر SOI، سطح اعوجاج غیرخطی اغلب از طریق بیان می شود عامل اعوجاج هارمونیک(KGI یا کیلوگرم) - مقداری که درجه اعوجاج غیرخطی یک دستگاه (تقویت کننده و غیره) را بیان می کند و برابر با نسبت ولتاژ rms مجموع هارمونیک های بالاتر سیگنال، به جز اولی، به ولتاژ اولی است. هارمونیک زمانی که یک سیگنال سینوسی به ورودی دستگاه اعمال می شود.
K Γ = U 2 2 + U 3 2 + U 4 2 + … + U n 2 + … U 1 (\displaystyle K_(\Gamma)=(\frac (\sqrt (U_(2)^(2)+U_ (3)^(2)+U_(4)^(2)+\ldots +U_(n)^(2)+\ldots ))(U_(1))))KGI درست مانند KNI به صورت درصد بیان می شود و با نسبت به آن مربوط می شود
K Γ = K H 1 - K H 2 (\displaystyle K_(\Gamma)=(\frac (K_(\mathrm (H)))(\sqrt (1-K_(\mathrm (H))^(2))) ))واضح است که برای مقادیر کوچک THI و SOI با تقریب اول منطبق هستند. جالب است که در ادبیات غربی معمولاً از CGI استفاده می شود در حالی که در ادبیات روسی به طور سنتی CNI ترجیح داده می شود.
همچنین مهم است که توجه داشته باشید که KNI و KGI فقط هستند معیارهای کمی اعوجاج، اما کیفیت بالایی ندارد. به عنوان مثال، مقدار THD برابر با 3٪ چیزی در مورد ماهیت اعوجاج نمی گوید، یعنی. در مورد چگونگی توزیع هارمونیک ها در طیف سیگنال، و به عنوان مثال، سهم اجزای فرکانس پایین یا فرکانس بالا چیست. بنابراین، در طیف لوله‌های UMZCH، هارمونیک‌های پایین‌تر معمولاً غالب هستند، که اغلب توسط گوش به‌عنوان «صدای لوله‌ای گرم» درک می‌شود، و در UMZCHهای ترانزیستوری، اعوجاج‌ها به طور یکنواخت‌تر در سراسر طیف توزیع می‌شوند، و مسطح‌تر است، که اغلب این گونه است. به عنوان "صدای معمولی ترانزیستور" درک می شود (اگرچه این بحث تا حد زیادی به احساسات و عادات شخصی فرد بستگی دارد).
نمونه هایی از محاسبه CGI[ | ]
برای بسیاری از سیگنال های استاندارد، THD را می توان به صورت تحلیلی محاسبه کرد. بنابراین، برای یک سیگنال مستطیلی متقارن (پیچان)
K Γ = π 2 8 − 1 ≈ 0.483 = 48.3% (\displaystyle K_(\Gamma)\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(8))-1\ ,))\تقریبا\,0.483\,=\,48.3\%)ایده آل سیگنال دندان ارهدارای KGI است
K Γ = π 2 6 − 1 ≈ 0.803 = 80.3% (\displaystyle K_(\Gamma)\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(6))-1\ ,))\تقریبا\,0.803\,=\,80.3\%)و متقارن مثلثی
K Γ = π 4 96 - 1 ≈ 0.121 = 12.1% (\displaystyle K_(\Gamma)\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(4))(96))-1\ ,))\تقریبا \,0.121\,=\,12.1\%)یک سیگنال پالس مستطیلی نامتقارن با نسبت مدت زمان پالس به دوره برابر با μ دارای KGI است
K Γ (μ) = μ (1 - μ) π 2 2 sin 2 π μ - 1، 0< μ < 1 {\displaystyle K_{\Gamma }\,(\mu)={\sqrt {{\frac {\mu (1-\mu)\pi ^{2}\,}{2\sin ^{2}\pi \mu }}-1\;}}\,\qquad 0<\mu <1} ,که به حداقل (≈0.483) در می رسد μ =0.5، یعنی هنگامی که سیگنال به یک پیچ و خم متقارن تبدیل می شود. به هر حال، با فیلتر کردن می توانید به کاهش قابل توجهی در THD این سیگنال ها دست پیدا کنید و در نتیجه سیگنال هایی را به دست آورید که شکلی نزدیک به سینوسی دارند. به عنوان مثال، یک سیگنال مستطیلی متقارن (پیچان) با THD اولیه 48.3٪، پس از عبور از فیلتر مرتبه دوم Butterworth (با فرکانس قطع برابر با فرکانس هارمونیک اساسی) دارای THD 5.3٪ است و اگر یک فیلتر مرتبه چهارم - سپس THD = 0.6٪. لازم به ذکر است که هرچه سیگنال در ورودی فیلتر پیچیده تر باشد و خود فیلتر (یا بهتر است بگوییم عملکرد انتقال آن) پیچیده تر باشد، محاسبات TCG دست و پا گیرتر و وقت گیرتر خواهد بود. بنابراین، سیگنال استاندارد دندان اره ای که از فیلتر درجه اول Butterworth عبور می کند دارای THD نه دیگر 80.3٪ بلکه 37.0٪ است که دقیقاً با عبارت زیر ارائه می شود.
K Γ = π 2 3 - π c t h π ≈ 0.370 = 37.0% (\displaystyle K_(\Gamma)\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(3))- \pi \,\mathrm (cth) \,\pi \,))\,\حدود \,0.370\,=\,37.0\%)و TCG همان سیگنال که از همان فیلتر عبور می کند، اما مرتبه دوم، قبلاً با یک فرمول نسبتاً دست و پا گیر داده می شود.
K Γ = πc t g π 2 ⋅ c t h 2 π 2 − c t g 2 π 2 ⋅ c t h π 2 − c t g π 2 − c t h π 2 2 (c t g 2 π 2 + c t h 2 π 2 ) + π 2 3 − 0 1 ≈ = 18.1٪ (\displaystyle K_(\Gamma)\,=(\sqrt (\pi \,(\frac (\,\mathrm (ctg) \,(\dfrac (\pi )(\sqrt (2\,)) ) )\cdot \,\mathrm (cth) ^(2\{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}-\,\mathrm {ctg} ^{2\!}{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}\cdot \,\mathrm {cth} \,{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}-\,\mathrm {ctg} \,{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}-\,\mathrm {cth} \,{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}\;}{{\sqrt {2\,}}\left(\mathrm {ctg} ^{2\!}{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}+\,\mathrm {cth} ^{2\!}{\dfrac {\pi }{\sqrt {2\,}}}\!\right)}}\,+\,{\frac {\,\pi ^{2}}{3}}\,-\,1\;}}\;\approx \;0.181\,=\,18.1\%} !}اگر سیگنال پالس مستطیلی نامتقارن فوق را در نظر بگیریم که از فیلتر Butterworth عبور می کند. پپس مرتبه -ام
K Γ (μ , p) = csc π μ ⋅ μ (1 - μ) π 2 - sin 2 π μ - π 2 ∑ s = 1 2 p c t g π z s z s 2 ∏ l = 1 l ≠ s 2 p 1 z s − z l + π 2 R e ∑ s = 1 2 p e i π z s (2 μ − 1) z s 2 sin π z s ∏ l = 1 l ≠ s 2 p 1 z s − z l (\displaystyle K_(\Gamma )\,( \mu ,p)=\csc \pi \mu \,\cdot \!(\sqrt (\mu (1-\mu)\pi ^(2)-\,\sin ^(2)\!\pi \ mu \,-\,(\frac (\,\pi )(2))\sum _(s=1)^(2p)(\frac (\,\mathrm (ctg) \,\pi z_(s) )(z_(s)^(2))\prod \limits _(\scriptstyle l=1 \atop \scriptstyle l\neq s)^(2p)\!(\frac (1)(\,z_(s )-z_(l)\,))\,+\,(\frac (\,\pi )(2))\,\mathrm (Re) \sum _(s=1)^(2p)(\frac (e^(i\pi z_(s)(2\mu -1)))(z_(s)^(2)\sin \pi z_(s)))\prod \limits _(\scriptstyle l=1 \atop \scriptstyle l\neq s)^(2p)\!(\frac (1)(\,z_(s)-z_(l)\,))\,)))جایی که 0<μ <1 и
z l ≡ exp i π (2 l − 1) 2 p , l = 1 , 2 , … , 2 p (\displaystyle z_(l)\equiv \exp (\frac (i\pi (2l-1))( 2p))\,\qquad l=1,2,\ldots,2p)برای جزئیات محاسبات، به یاروسلاو بلاگوشین و اریک مورئو مراجعه کنید.
اندازه گیری ها [ | ]
- در محدوده فرکانس پایین (LF) برای اندازه گیری SOI از اعوجاج مترهای غیرخطی (متر اعوجاج هارمونیک) استفاده می شود.
- در فرکانس‌های بالاتر (MF، HF)، اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم با استفاده از تحلیلگرهای طیف یا ولت‌مترهای انتخابی استفاده می‌شوند.
پارامتر اصلی یک تقویت کننده الکترونیکی بهره K است. بهره قدرت (ولتاژ، جریان) با نسبت توان (ولتاژ، جریان) سیگنال خروجی به توان (ولتاژ، جریان) سیگنال ورودی تعیین می شود. ویژگی های تقویت کننده مدار را مشخص می کند. سیگنال های خروجی و ورودی باید در واحدهای کمی یکسان بیان شوند، بنابراین بهره یک کمیت بدون بعد است.
در صورت عدم وجود عناصر راکتیو در مدار، و همچنین در حالت های خاصی از عملکرد آن، زمانی که تأثیر آنها حذف می شود، بهره یک مقدار واقعی است که به فرکانس بستگی ندارد. در این حالت، سیگنال خروجی شکل سیگنال ورودی را تکرار می کند و تنها در دامنه K برابر با آن تفاوت دارد. در ارائه بیشتر مطالب در مورد ماژول افزایش صحبت خواهیم کرد، مگر اینکه رزرو خاصی وجود داشته باشد.
بسته به الزامات پارامترهای خروجی تقویت کننده سیگنال ac، فاکتورهای بهره متمایز می شوند:
الف) با ولتاژ، به عنوان نسبت دامنه مولفه متناوب ولتاژ خروجی به دامنه مولفه متناوب ولتاژ ورودی تعریف می شود، یعنی.
ب) توسط جریان، که با نسبت دامنه مولفه متناوب جریان خروجی به دامنه مولفه متناوب جریان ورودی تعیین می شود:
ج) با قدرت
از آنجایی که بهره توان را می توان به صورت زیر تعیین کرد:
در صورت وجود عناصر راکتیو در مدار (خازن، سلف)، بهره باید به عنوان یک مقدار مختلط در نظر گرفته شود.
که در آن m و n اجزای واقعی و خیالی هستند، بسته به فرکانس سیگنال ورودی:
فرض کنید بهره K به دامنه سیگنال ورودی بستگی ندارد. در این حالت، هنگامی که یک سیگنال سینوسی به ورودی تقویت کننده اعمال می شود، سیگنال خروجی نیز شکل سینوسی خواهد داشت، اما با ورودی در دامنه K بار و در فاز با زاویه متفاوت است.
با توجه به قضیه فوریه، یک سیگنال تناوبی با شکل پیچیده را می توان به صورت مجموع تعداد محدود یا بی نهایت زیادی از اجزای هارمونیک با دامنه، فرکانس و فازهای مختلف نشان داد. از آنجایی که K یک کمیت پیچیده است، دامنه ها و فازهای اجزای هارمونیک سیگنال ورودی هنگام عبور از تقویت کننده به طور متفاوتی تغییر می کند و سیگنال خروجی از نظر شکل با ورودی متفاوت است.
اعوجاج سیگنال هنگام عبور از تقویت کننده که به دلیل وابستگی پارامترهای تقویت کننده به فرکانس و مستقل از دامنه سیگنال ورودی ایجاد می شود، اعوجاج خطی نامیده می شود. به نوبه خود، اعوجاج های خطی را می توان به اعوجاج فرکانس تقسیم کرد (مشخص کردن تغییر در مدول بهره K در باند فرکانس به دلیل تأثیر عناصر راکتیو در مدار). فاز (تشخیص وابستگی تغییر فاز بین سیگنال های خروجی و ورودی به فرکانس به دلیل تأثیر عناصر راکتیو).
اعوجاج فرکانس یک سیگنال را می توان با استفاده از مشخصه دامنه فرکانس ارزیابی کرد که وابستگی مدول افزایش ولتاژ به فرکانس را بیان می کند. پاسخ دامنه فرکانس تقویت کننده به صورت کلی در شکل 1 نشان داده شده است. 1.2. محدوده فرکانس کاری تقویت کننده، که در آن می توان بهره را با درجه خاصی از دقت ثابت در نظر گرفت، بین کمترین و بالاترین فرکانس حدی قرار دارد و باند عبور نامیده می شود. فرکانس‌های قطع، کاهش بهره را با مقدار معینی از حداکثر مقدار آن در فرکانس میانی تعیین می‌کنند.
با معرفی ضریب اعوجاج فرکانس در یک فرکانس معین،
بهره ولتاژ در یک فرکانس مشخص کجاست، می توانید از مشخصه دامنه فرکانس برای تعیین اعوجاج فرکانس در هر محدوده فرکانس کاری تقویت کننده استفاده کنید.
از آنجایی که ما بیشترین اعوجاج فرکانس را در مرزهای محدوده عملیاتی داریم، هنگام محاسبه یک تقویت کننده، به عنوان یک قاعده، ضرایب اعوجاج فرکانس در پایین ترین و بالاترین فرکانس های مرزی تنظیم می شود، یعنی.
افزایش ولتاژ در بالاترین و کمترین فرکانس قطع به ترتیب کجاست.
معمولاً، یعنی در فرکانس های مرزی، بهره ولتاژ به سطح 0.707 مقدار بهره در فرکانس میانی کاهش می یابد. در چنین شرایطی، پهنای باند تقویت‌کننده‌های صوتی طراحی‌شده برای بازتولید گفتار و موسیقی در محدوده 30 تا 20000 هرتز قرار دارد. برای تقویت کننده های مورد استفاده در تلفن، پهنای باند باریک 300-3400 هرتز قابل قبول است. برای تقویت سیگنال های پالسی باید از تقویت کننده های به اصطلاح باند پهن استفاده کرد که پهنای باند آنها در محدوده فرکانسی از ده ها یا واحد هرتز تا ده ها یا حتی صدها مگاهرتز است.
برای ارزیابی کیفیت یک تقویت کننده، اغلب از پارامتر استفاده می شود
بنابراین برای تقویت کننده های باند پهن
نقطه مقابل تقویت کننده های باند پهن، تقویت کننده های انتخابی هستند که هدف آنها تقویت سیگنال ها در یک باند فرکانسی باریک است (شکل 1.3).
تقویت‌کننده‌هایی که برای تقویت سیگنال‌ها با فرکانس‌های پایین دلخواه طراحی شده‌اند، تقویت‌کننده DC نامیده می‌شوند. از تعریف مشخص است که کمترین فرکانس قطع باند عبور چنین تقویت کننده ای صفر است. پاسخ دامنه فرکانس تقویت کننده DC در شکل نشان داده شده است. 1.4.
مشخصه فرکانس فاز نشان می دهد که چگونه زاویه تغییر فاز بین سیگنال های خروجی و ورودی با تغییر فرکانس تغییر می کند و اعوجاج فاز را تعیین می کند.
هنگامی که مشخصه فرکانس فاز خطی است (خط چین در شکل 1.5) هیچ اعوجاج فازی وجود ندارد، زیرا در این مورد هر جزء هارمونیک سیگنال ورودی، هنگام عبور از تقویت کننده، در زمان با همان بازه جابجا می شود. زاویه تغییر فاز بین سیگنال های ورودی و خروجی متناسب با فرکانس است
ضریب تناسب کجاست که زاویه تمایل مشخصه به محور آبسیسا را تعیین می کند.
مشخصه فرکانس فاز یک تقویت کننده واقعی در شکل 1 نشان داده شده است. 1.5 با یک خط ثابت. از شکل 1.5 می توان مشاهده کرد که در محدوده عبور تقویت کننده، اعوجاج فاز حداقل است، اما در ناحیه فرکانس های مرزی به شدت افزایش می یابد.
اگر بهره به دامنه سیگنال ورودی بستگی داشته باشد، اعوجاج غیرخطی سیگنال تقویت شده به دلیل وجود عناصر با مشخصات جریان-ولتاژ غیرخطی در تقویت کننده رخ می دهد.
با تعیین قانون تغییر می توان تقویت کننده های غیرخطی با خواص معین طراحی کرد. اجازه دهید سود با وابستگی تعیین شود، جایی که ضریب تناسب است.
سپس، هنگامی که یک سیگنال ورودی سینوسی به ورودی تقویت کننده اعمال می شود، سیگنال خروجی تقویت کننده
دامنه و فرکانس سیگنال ورودی کجاست.
اولین جزء هارمونیک در بیان (1.6) نشان دهنده سیگنال مفید است، بقیه نتیجه اعوجاج های غیر خطی هستند.
اعوجاج غیرخطی را می توان با استفاده از به اصطلاح اعوجاج هارمونیک ارزیابی کرد
مقادیر دامنه قدرت، ولتاژ و جریان اجزای هارمونیک به ترتیب کجاست.
شاخص عدد هارمونیک را تعیین می کند. معمولاً فقط هارمونیک های دوم و سوم در نظر گرفته می شود، زیرا مقادیر دامنه توان هارمونیک های بالاتر نسبتاً کوچک است.
اعوجاج خطی و غیرخطی دقت بازتولید شکل سیگنال ورودی تقویت کننده را مشخص می کند.
مشخصه دامنه شبکه های چهار پایانی که فقط از عناصر خطی تشکیل شده اند، در هر مقدار، از نظر تئوری یک خط مستقیم مایل است. در عمل، حداکثر مقدار توسط قدرت الکتریکی عناصر شبکه چهار قطبی محدود می شود. مشخصه دامنه یک تقویت کننده ساخته شده بر روی دستگاه های الکترونیکی (شکل 1.6)، در اصل، غیر خطی است، اما ممکن است شامل بخش های OA باشد که در آن منحنی تقریباً خطی با درجه دقت بالا باشد. محدوده عملکرد سیگنال ورودی نباید از قسمت خطی (LA) مشخصه دامنه تقویت کننده فراتر رود، در غیر این صورت اعوجاج غیرخطی از سطح مجاز فراتر می رود.
