Сызықты емес бұрмалану коэффициенті қалай анықталады? Сызықты емес бұрмаланулар. Максималды ұзақ мерзімді қуат
Кіріс сигналы, кіріс сигналының спектрлік компоненттерінің орташа квадраттық қосындысына кейде стандартты емес синоним қолданылады - айқын фактор(неміс тілінен алынған). SOI – өлшемсіз шама, әдетте пайызбен көрсетіледі. SOI-ге қосымша сызықтық емес бұрмалану деңгейін пайдалану арқылы көрсетуге болады гармоникалық бұрмалану коэффициенті.
Гармоникалық бұрмалану факторы- құрылғының (күшейткіштің және т.б.) сызықтық емес бұрмалану дәрежесін білдіретін шама, біріншіден басқа сигналдың жоғары гармоникаларының қосындысының түбірлік-квадраттық кернеуінің кернеуге қатынасына тең. құрылғының кірісіне синусоидалы сигнал берілген кездегі бірінші гармоника.
Гармоникалық коэффициент, SOI сияқты, пайызбен көрсетіледі. Гармоникалық бұрмалау ( КГ) CNI ( Қ Н) арақатынас:
Өлшемдер
- Төмен жиілікті (ТЖ) диапазонында (100-200 кГц дейін) SOI өлшеу үшін сызықты емес бұрмалау өлшегіштері (гармоникалық бұрмалану өлшегіштері) қолданылады.
- Жоғары жиіліктерде (MF, HF) жанама өлшеулер спектр анализаторлары немесе селективті вольтметрлер арқылы қолданылады.
Әдеттегі SOI мәндері
- 0% - толқын пішіні идеалды синус толқыны болып табылады.
- 3% - сигнал пішіні синусоидальдыдан ерекшеленеді, бірақ бұрмалану көзге байқалмайды.
- 5% - осциллограммада сигнал пішінінің синусоидадан ауытқуы көзге байқалады.
- 10% - UMZCH нақты қуаты (RMS) есептелетін стандартты бұрмалану деңгейі.
- 21% - мысалы, трапеция тәрізді немесе сатылы сигнал.
- 43% - мысалы, шаршы толқынды сигнал.
да қараңыз
Әдебиет
- Радиоэлектрондық құрылғылардың анықтамалығы: 2 томда; Ред. Д.П.Линде - М.: Энергия,
- Горохов П.К. Радиоэлектрониканың түсіндірме сөздігі. Негізгі терминдер- М: орыс. тіл,
Сілтемелер
- ДЫБЫС БЕРУ АРНАСЫНЫҢ НЕГІЗГІ ЭЛЕКТРЛІК СИПАТТАМАСЫ
Викимедиа қоры. 2010.
Басқа сөздіктерде «» не екенін қараңыз:
гармоникалық бұрмалану коэффициенті- SOI Гармоникалық және комбинациялық компоненттердің сигнал сапасына әсерін есепке алуға мүмкіндік беретін параметр. Сандық түрде сызықтық емес бұрмаланулар қуатының бұрмаланбаған сигнал қуатына қатынасы ретінде анықталады, әдетте пайызбен көрсетіледі. [Л.М. Невдяев...
гармоникалық бұрмалану коэффициенті- 3,9 сызықтық емес бұрмалану коэффициенті (жалпы бұрмалану): Кіріс сигналында жоқ акустикалық калибратордың шығыс сигналының спектрлік құрамдастарының түбірлік квадрат мәнінің орташа квадраттық шамаға қатынасы пайызбен құны......
гармоникалық бұрмалану коэффициенті- netiesinių iškreipių faktorius statusas T sritis fizika atitikmenys: ағылшын. сызықты емес бұрмалау факторы vok. Klirrfaktor, m rus. сызықты емес бұрмалау коэффициенті, m pranc. Taux de distorsion garmonique, m … Физико термині žodynas
UPS кіріс тогының THD синусоидалыдан UPS кіріс ток пішінінің ауытқуын сипаттайды. Бұл параметрдің мәні неғұрлым жоғары болса, сол электрмен жабдықтау желісіне және желінің өзіне қосылған жабдық үшін соғұрлым нашар болады, бұл жағдайда ол нашарлайды... ... Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық
UPS шығыс кернеуінің THD шығыс кернеу пішінінің синусоидалыдан ауытқуын сипаттайды, әдетте сызықтық (қозғалтқыштар, жарықтандыру құрылғыларының кейбір түрлері) және сызықтық емес жүктемелер үшін берілген. Бұл мән неғұрлым жоғары болса, соғұрлым сапасы нашар… … Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық
күшейткіш THD- - [Л.Г.Суменко. Ақпараттық технология бойынша ағылшынша-орысша сөздік. М.: ЦНИИС мемлекеттік кәсіпорны, 2003.] Тақырыптар ақпараттық технологияларжалпы EN күшейткішінің бұрмалану коэффициенті... Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық
Дауыс зорайтқыш THD- 89. Дауыс зорайтқыштың сызықты емес бұрмалану коэффициенті Ndp сызықты емес бұрмалану коэффициенті. Гармоникалық коэффициент Пайызбен өрнектеледі, шығарылатын спектрлік компоненттердің тиімді мәндерінің квадраттарының қосындысының қатынасының квадрат түбірі... ... Нормативтік-техникалық құжаттама терминдерінің сөздік-анықтамалығы
Ларингофон сызықты емес бұрмалану коэффициенті- 94. Ларингофонның сызықты емес бұрмалану коэффициенті Ауаның гармониялық қозғалысы кезінде ларингофонмен жасалған электр қозғаушы күшінің гармоникаларының тиімді мәндерінің квадраттарының қосындысының қатынасының квадрат түбірінің мәні пайызбен көрсетіледі. , үшін... ... Нормативтік-техникалық құжаттама терминдерінің сөздік-анықтамалығы
рұқсат етілген сызықтық емес бұрмалану коэффициенті- - [Л.Г.Суменко. Ақпараттық технология бойынша ағылшынша-орысша сөздік. М.: Мемлекеттік кәсіпорын TsNIIS, 2003.] Тақырыптар ақпараттық технологиялар жалпы EN гармоникалық төзімділік ... Техникалық аудармашыға арналған нұсқаулық
- (гармоникалық бұрмалау өлшегіш) радиоқұрылғылардағы сигналдардың сызықтық емес бұрмалану (гармоникалық бұрмалану) коэффициентін өлшеуге арналған құрылғы. Мазмұны... Wikipedia
INДыбысты жаңғыртудың бүкіл тарихы иллюзияны түпнұсқаға жақындату әрекеттерінен тұрды. Үлкен қашықтықты жүріп өтсек те, біз әлі де жанды дыбысқа толық жақындаудан өте, өте алыспыз. Көптеген параметрлердегі айырмашылықтарды өлшеуге болады, бірақ олардың біразы әлі де жабдықты жасаушылардың көзқарасынан тыс қалады. Кез келген ортасы бар тұтынушы әрқашан назар аударатын негізгі сипаттамалардың бірі сызықтық емес бұрмалау коэффициенті (THD) .
Бұл коэффициенттің қандай мәні объективті түрде құрылғының сапасын көрсетеді? Шыдамсыз адамдар соңында бұл сұраққа жауап беру әрекетін бірден таба алады. Қалғаны үшін біз жалғастырамыз.
Бұл коэффициент, ол жалпы гармоникалық бұрмалану коэффициенті деп те аталады, ол құрылғының (күшейткіш, магнитофон және т.б.) шығысындағы гармоникалық компоненттердің тиімді амплитудасының тиімді амплитудасына пайызбен көрсетілген қатынасы болып табылады. құрылғының кірісіне осы жиіліктің синусоидалы сигналы қолданылған кездегі негізгі жиілік сигналы. Осылайша, кіріс сигналында жоқ спектрлік компоненттердің (гармониялардың) шығыс сигналында көрінуінде көрінетін беріліс сипаттамасының сызықты еместігін сандық түрде анықтауға мүмкіндік береді. Басқаша айтқанда, музыкалық сигналдың спектрінде сапалық өзгеріс бар.
Дыбыстық дыбыстық сигналда болатын объективті гармоникалық бұрмаланулардан басқа, нақты дыбыста жоқ, бірақ жоғары деңгейде ортаңғы құлақ кохлеясында пайда болатын субъективті гармонияға байланысты сезілетін бұрмалану мәселесі бар. дыбыс қысымының мәндері. Адамның есту аппараты сызықты емес жүйе болып табылады. Естудің сызықты еместігі құлақ қалқанына f жиілігі бар синусоидалы дыбыс әсер еткенде көрінеді. есту аппаратыбұл дыбыстың гармоникасы 2f, 3f және т.б. жиіліктермен жасалады. Бұл гармоникалар бастапқы әсер етуші тонда болмағандықтан, оларды субъективті гармоникалар деп атайды.
Әрине, бұл дыбыс жолындағы гармоникалардың максималды рұқсат етілген деңгейі туралы идеяны одан әрі қиындатады. Бастапқы тонның интенсивтілігі жоғарылаған сайын субъективті гармоникалардың шамасы күрт артады және тіпті бастапқы тонның қарқындылығынан асып кетуі мүмкін. Бұл жағдай 100 Гц-тен аз жиіліктегі дыбыстар өздігінен сезілмейді, бірақ 100 Гц-тен жоғары жиілік диапазонына түсетін субъективті гармонияға байланысты деп болжауға негіз береді, яғни. естудің сызықты еместігіне байланысты. Әртүрлі құрылғылардағы аппараттық бұрмаланулардың физикалық себептері әртүрлі сипатта болады және олардың әрқайсысының бүкіл жолдың жалпы бұрмалануына қосқан үлесі бірдей емес.
Қазіргі CD ойнатқыштарының бұрмалануы басқа блоктардың бұрмалануымен салыстырғанда өте төмен және дерлік байқалмайды. Дауыс зорайтқыш жүйелер үшін басс басынан туындаған төмен жиілікті бұрмалану ең маңызды болып табылады және стандарт тек 250 Гц-ке дейінгі жиілік диапазонындағы екінші және үшінші гармоникаларға қойылатын талаптарды анықтайды. Және өте жақсы дыбыс үшін динамик жүйесіолар 1% шегінде немесе одан да көп болуы мүмкін. Аналогтық магнитофондарда негізгі мәселе байланысты физикалық негіздерімагниттік таспаға жазу - үшінші гармоника, оның мәндері әдетте араластыру нұсқауларында берілген. Бірақ, мысалы, шу деңгейін өлшеу әрқашан қабылданатын максималды мән 333 Гц жиілік үшін 3% құрайды. Магнитофондардың электронды бөлігінің бұрмалануы әлдеқайда төмен.
Акустикада да, аналогтық магнитофондарда да бұрмалаулар негізінен төмен жиілікті болғандықтан, олардың субъективті байқалуы маскировка эффектісіне байланысты айтарлықтай төмендейді (бұл бір мезгілде екі дыбыс сигналының болуы, соғұрлым жоғары -бір жиілік жақсы естіледі).
Сонымен, сіздің тізбегіңіздегі бұрмаланудың негізгі көзі қуат күшейткіші болады, ол өз кезегінде белсенді элементтердің: транзисторлар мен вакуумдық түтіктердің берілу сипаттамаларының сызықты еместігі, ал трансформатор күшейткіштерінде трансформатордың сызықты емес бұрмалануы болып табылады. магниттелу қисығының сызықты еместігімен байланысты да қосылады. Бір жағынан, бұрмалану беріліс сипаттамасының сызықты еместігінің пішініне, сонымен қатар кіріс сигналының сипатына байланысты екені анық.
Мысалы, үлкен амплитудаларда тегіс кескіш күшейткіштің беріліс сипаттамасы кесу деңгейінен төмен синусоидалы сигналдар үшін ешқандай бұрмалануды тудырмайды, бірақ сигнал осы деңгейден жоғарылаған сайын бұрмалау пайда болады және артады. Шектеудің бұл түрі негізінен түтік күшейткіштеріне тән, бұл белгілі бір дәрежеде тыңдаушылардың мұндай күшейткіштерге артықшылық беру себептерінің бірі болуы мүмкін. Бұл мүмкіндікті NAD 80-ші жылдардың басынан бастап шығарылған «жұмсақ шектеуі» бар танымал күшейткіштер сериясында пайдаланды: түтіктерді кесуге еліктеу режимін қосу мүмкіндігі осы компанияның транзисторлық күшейткіштердің жанкүйерлерінің үлкен армиясын құрды. .
Керісінше, транзисторлық үлгілерге тән күшейткіштің орталық кесу (қадамды бұрмалау) сипаттамасы музыкалық және шағын синустық сигналдарда бұрмалануды тудырады және сигнал деңгейі жоғарылаған сайын бұрмалану азаяды. Осылайша, бұрмалану тек беріліс сипаттамасының пішініне ғана емес, сонымен қатар кіріс сигнал деңгейлерінің статистикалық таралуына байланысты, ол үшін музыкалық бағдарламаларшу сигналына жақын. Сондықтан синусоидалы сигналды пайдаланып SOI өлшеуге қосымша үш синусоидалы немесе шу сигналдарының қосындысын пайдаланып күшейткіш құрылғылардың сызықты емес бұрмалануларын өлшеуге болады, бұл жоғарыда айтылғандарды ескере отырып, бұрмаланулардың объективті көрінісін береді.
Сызықты емес бұрмалану коэффициенті(SOI немесе Қ Н) - сызықтық емес бұрмалауларды сандық бағалауға арналған мән.
Анықтама [ | ]
Сызықты емес бұрмалану коэффициенті кіріс сигналының спектрінде жоқ шығыс сигналының спектрлік құрамдастарының түбірлік квадраттық қосындысының кірістің барлық спектрлік құрамдастарының орташа квадраттық қосындысына қатынасына тең. сигнал
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 өлшемсіз шама және әдетте пайызбен көрсетіледі. SOI-ден басқа, сызықтық емес бұрмалану деңгейі жиі арқылы көрсетіледі гармоникалық бұрмалану коэффициенті(KGI немесе КГ) - құрылғының (күшейткіштің және т.б.) сызықты емес бұрмалану дәрежесін өрнектейтін және біріншіден басқа сигналдың жоғары гармоникаларының қосындысының орташа квадраттық кернеудің біріншінің кернеуіне қатынасына тең шама. құрылғының кірісіне синусоидалы сигнал берілгенде гармоникалық.
K Γ = U 2 2 + U 3 2 + U 4 2 + … + U n 2 + … U 1 (\displaystyle K_(\Гамма )=(\frac (\sqrt (U_(2)^(2)+U_) (3)^(2)+U_(4)^(2)+\ldots +U_(n)^(2)+\ldots ))(U_(1))))KGI, KNI сияқты, пайызбен көрсетіледі және онымен қатынас арқылы байланысты
K Γ = K H 1 − K H 2 (\displaystyle K_(\Гамма )=(\frac (K_(\mathrm (H) ))(\sqrt (1-K_(\mathrm (H) )^(2)) ))Кішігірім мәндер үшін THI және SOI бірінші жуықтаумен сәйкес келетіні анық. Бір қызығы, батыс әдебиетінде әдетте CGI қолданылады, ал орыс әдебиетінде CNI дәстүрлі түрде таңдалады.
Сондай-ақ, KNI және KGI тек қана екенін ескеру маңызды бұрмалаудың сандық өлшемдері, бірақ жоғары сапалы емес. Мысалы, 3% тең THD мәні бұрмалану сипаты туралы ештеңе айтпайды, яғни. сигнал спектрінде гармоника қалай таралатыны туралы және, мысалы, төмен жиілікті немесе жоғары жиілікті компоненттердің үлесі қандай. Осылайша, UMZCH түтіктерінің спектрінде әдетте төменгі гармоникалар басым болады, бұл құлақпен жиі «жылы түтік дыбысы» ретінде қабылданады, ал транзисторлы UMZCH-де бұрмаланулар спектр бойынша біркелкі таралады және ол тегіс, бұл көбінесе «типтік транзисторлық дыбыс» ретінде қабылданады (бірақ бұл пікірталас көбінесе адамның жеке сезімдері мен әдеттеріне байланысты).
CGI есептеу мысалдары[ | ]
Көптеген стандартты сигналдар үшін THD аналитикалық жолмен есептелуі мүмкін. Сонымен, симметриялы тікбұрышты сигнал үшін (меандр)
K Γ = π 2 8 − 1 ≈ 0,483 = 48,3% (\displaystyle K_(\Гамма )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(8))-1\ ,))\шамамен\,0,483\,=\,48,3\%)Идеал ара тіс сигналы KGI бар
K Γ = π 2 6 − 1 ≈ 0,803 = 80,3% (\displaystyle K_(\Гамма )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(6))-1\ ,))\шамамен\,0,803\,=\,80,3\%)және симметриялы үшбұрыш
K Γ = π 4 96 − 1 ≈ 0,121 = 12,1% (\displaystyle K_(\Гамма )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(4))(96))-1\ ,))\шамамен \,0,121\,=\,12,1\%)Импульс ұзақтығының кезеңге қатынасы тең симметриялы емес тікбұрышты импульстік сигнал μ KGI бар
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} ,кезінде минимумға (≈0,483) жетеді μ =0,5, яғни. сигнал симметриялы меандрға айналғанда. Айтпақшы, сүзгілеу арқылы сіз осы сигналдардың THD-нің айтарлықтай төмендеуіне қол жеткізе аласыз және осылайша пішіні синусоидаға жақын сигналдарды ала аласыз. Мысалы, симметриялық тікбұрышты сигнал (меандр) бастапқы THD 48,3%, екінші ретті Баттерворт сүзгісінен өткеннен кейін (іргелі гармоника жиілігіне тең кесу жиілігімен) THD 5,3%, ал егер төртінші ретті сүзгі - онда THD = 0,6% . Айта кету керек, сүзгі кірісіндегі сигнал неғұрлым күрделі болса және сүзгінің өзі неғұрлым күрделі болса (дәлірек айтсақ, оны беру функциясы), TCG есептеулері соғұрлым ауыр және уақытты қажет етеді. Осылайша, бірінші ретті Баттерворт сүзгісі арқылы өткен стандартты ара тісінің сигналы бұдан былай 80,3% емес, 37,0% THD мәніне ие, ол келесі өрнекпен дәл берілген.
K Γ = π 2 3 − π c t h π ≈ 0,370 = 37,0% (\displaystyle K_(\Гамма )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(3))- \pi \,\mathrm (cth) \,\pi \,))\,\шамамен \,0,370\,=\,37,0\%)Дәл сол сүзгіден өткен, бірақ екінші ретті сигналдың TCG-і өте қиын формуламен беріледі.
K Γ = π c 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 + π3) (c t g 2 π 2 + π2) 0,181 = 18,1% (\displaystyle K_(\Гамма)\,=(\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\%} !}Егер Баттерворт сүзгісі арқылы өткен жоғарыда аталған симметриялық емес тікбұрышты импульстік сигналды қарастырсақ. б- бұдан кейін
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 s z s 2 ∏ l s − 1s 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 (\di\ma K)(\di\splay) \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 \үстіңгі \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)\,))\,)))мұнда 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)есептеулер туралы толық ақпаратты Ярослав Благушин мен Эрик Мородан қараңыз.
Өлшемдер [ | ]
- Төмен жиілікті (ТЖ) диапазонында SOI өлшеу үшін сызықты емес бұрмалау өлшегіштері (гармоникалық бұрмалану өлшегіштері) қолданылады.
- Жоғары жиіліктерде (MF, HF) жанама өлшеулер спектр анализаторлары немесе селективті вольтметрлер арқылы қолданылады.
Электрондық күшейткіштің негізгі параметрі - күшейту коэффициенті К. Қуатты күшейту (кернеу, ток) шығыс сигналының қуатының (кернеу, ток) кіріс сигналының қуатына (кернеу, ток) қатынасымен анықталады және тізбектің күшейткіш қасиеттерін сипаттайды. Шығыс және кіріс сигналдары бірдей сандық бірліктерде көрсетілуі керек, сондықтан күшейту өлшемсіз шама болып табылады.
Тізбекте реактивті элементтер болмаған кезде, сондай-ақ оның жұмысының белгілі бір режимдері кезінде олардың әсерін алып тастаған кезде күшейту жиілікке тәуелді емес нақты мән болып табылады. Бұл жағдайда шығыс сигнал кіріс сигналының пішінін қайталайды және одан тек амплитудасы бойынша K рет ерекшеленеді. Материалды одан әрі таныстыруда біз арнайы ескертулер болмаса, кіріс модулі туралы айтатын боламыз.
Айнымалы ток сигналының күшейткішінің шығыс параметрлеріне қойылатын талаптарға байланысты күшейту факторлары бөлінеді:
а) шығыс кернеуінің айнымалы құраушысының амплитудасының кіріс кернеуінің айнымалы құраушысының амплитудасына қатынасы ретінде анықталатын кернеу бойынша, яғни.
б) шығыс тоғының айнымалы құраушысының амплитудасының кіріс тоғының айнымалы құраушысының амплитудасына қатынасымен анықталатын ток бойынша:
в) билік арқылы
болғандықтан, қуат өсімін келесі түрде анықтауға болады:
Тізбекте реактивті элементтер (конденсаторлар, индукторлар) болса, күшейтуді кешенді шама ретінде қарастыру керек.
мұндағы m және n – кіріс сигналының жиілігіне байланысты нақты және ойдан шығарылған компоненттер:
К күшейту кіріс сигналының амплитудасына тәуелді емес деп есептейік. Бұл жағдайда күшейткіштің кірісіне синусоидалы сигнал берілгенде, шығыс сигнал да синусоидалы пішінге ие болады, бірақ амплитудасы бойынша кірістен K рет және фаза бойынша бұрышпен ерекшеленеді.
Фурье теоремасы бойынша күрделі пішінді периодтық сигналды амплитудалары, жиіліктері және фазалары әртүрлі гармоникалық құрамдас бөліктердің соңғы немесе шексіз көп санының қосындысы ретінде көрсетуге болады. K күрделі шама болғандықтан, күшейткіш арқылы өткенде кіріс сигналының гармоникалық құраушыларының амплитудалары мен фазалары әртүрлі өзгереді және шығыс сигнал кірістен пішіні бойынша ерекшеленеді.
Күшейткіш арқылы өткенде сигналдың бұрмалануы, күшейткіш параметрлерінің жиілікке тәуелділігінен және кіріс сигналының амплитудасына тәуелсіз, сызықтық бұрмалану деп аталады. Өз кезегінде сызықтық бұрмалануларды жиілік бұрмалануларына бөлуге болады (тізбектегі реактивті элементтердің әсерінен жиілік жолағында К күшейту модулінің өзгеруін сипаттайтын); фаза (реактивті элементтердің әсерінен шығыс және кіріс сигналдары арасындағы фазалық ығысудың жиілікке тәуелділігін сипаттайтын).
Сигналдың жиілік бұрмалануын амплитудалық-жиілік сипаттамасының көмегімен бағалауға болады, ол кернеу күшейту модулінің жиілікке тәуелділігін білдіреді. Күшейткіштің амплитудалық-жиілік реакциясы суретте жалпы түрде көрсетілген. 1.2. Күшейткіштің жұмыс жиілігінің диапазоны, оның шегінде күшейтуді белгілі бір дәлдікпен тұрақты деп санауға болады, ең төменгі және ең жоғарғы шекті жиіліктер арасында жатады және өткізу жолағы деп аталады. Кесілген жиіліктер ортаңғы жиіліктегі максималды мәннен берілген шамаға өсудің азаюын анықтайды.
Берілген жиілікте жиілікті бұрмалау коэффициентін енгізу арқылы,
мұндағы кернеудің берілген жиіліктегі күшеюі, күшейткіштің жұмыс жиілігінің кез келген диапазонында жиіліктің бұрмалануын анықтау үшін амплитудалық-жиілік сипаттамасын пайдалануға болады.
Бізде жұмыс диапазонының шекараларында ең үлкен жиілік бұрмаланулары болғандықтан, күшейткішті есептеу кезінде, әдетте, жиіліктің бұрмалану коэффициенттері ең төменгі және ең жоғары шекаралық жиіліктерде орнатылады, яғни.
мұндағы сәйкесінше ең жоғары және ең төменгі кесу жиіліктеріндегі кернеудің өсуі.
Әдетте қабылданады, яғни шекаралық жиіліктерде кернеудің өсуі орташа жиіліктегі күшейту мәнінің 0,707 деңгейіне дейін төмендейді. Мұндай жағдайларда сөйлеу мен музыканы жаңғыртуға арналған аудио күшейткіштердің өткізу қабілеті 30-20 000 Гц диапазонында болады. Телефонияда қолданылатын күшейткіштер үшін 300-3400 Гц тар жолақ ені қолайлы. Импульстік сигналдарды күшейту үшін өткізу қабілеті ондаған немесе герц бірліктерінен ондаған немесе тіпті жүздеген мегагерцке дейінгі жиілік диапазонында болатын кең жолақты күшейткіштерді пайдалану қажет.
Күшейткіштің сапасын бағалау үшін жиі параметр қолданылады
Сондықтан кең жолақты күшейткіштер үшін
Кең жолақты күшейткіштерге қарама-қарсы болып селективті күшейткіштер табылады, олардың мақсаты тар жиілік диапазонында сигналдарды күшейту болып табылады (1.3-сурет).
Еркін төмен жиіліктегі сигналдарды күшейтуге арналған күшейткіштер тұрақты ток күшейткіштері деп аталады. Анықтамадан мұндай күшейткіштің өткізу жолағының ең төменгі шекті жиілігі нөлге тең екені анық. Тұрақты ток күшейткішінің амплитудалық-жиілік реакциясы суретте көрсетілген. 1.4.
Фазалық жиілік сипаттамасы жиілік өзгерген кезде шығыс және кіріс сигналдары арасындағы фазалық ығысу бұрышының қалай өзгеретінін көрсетеді және фазалық бұрмалануды анықтайды.
Фазалық жиілік сипаттамасы сызықты болған кезде фазалық бұрмаланулар болмайды (1.5-суреттегі үзік сызық), өйткені бұл жағдайда кіріс сигналының әрбір гармоникалық құрамдас бөлігі күшейткіш арқылы өткен кезде уақыт бойынша бірдей интервалға ығысады. Кіріс және шығыс сигналдар арасындағы фазалық ығысу бұрышы жиілікке пропорционал
мұндағы сипаттаманың абсцисса осіне еңкею бұрышын анықтайтын пропорционалдық коэффициенті.
Нақты күшейткіштің фазалық жиілік сипаттамасы суретте көрсетілген. 1,5 тұтас сызықпен. Суреттен. 1.5-тен күшейткіштің өту жолағында фазалық бұрмалану минималды, бірақ шекаралық жиіліктер аймағында күрт өсетінін көруге болады.
Егер күшейту кіріс сигналының амплитудасына тәуелді болса, онда күшейткіште сызықты емес ток-кернеу сипаттамалары бар элементтердің болуына байланысты күшейтілген сигналдың сызықты емес бұрмалануы пайда болады.
Өзгеріс заңын көрсету арқылы белгілі бір қасиеттері бар сызықты емес күшейткіштерді жобалауға болады. Күшейткіш тәуелділікпен анықталсын , мұндағы пропорционалдық коэффициенті.
Содан кейін күшейткіштің кірісіне синусоидалы кіріс сигналы берілгенде, күшейткіштің шығыс сигналы
мұндағы – кіріс сигналының амплитудасы мен жиілігі.
(1.6) өрнектегі бірінші гармоникалық компонент пайдалы сигналды білдіреді, қалғандары сызықты емес бұрмаланулардың нәтижесі болып табылады.
Сызықты емес бұрмалануды гармоникалық бұрмалау деп аталатын әдіс арқылы бағалауға болады
мұнда сәйкесінше гармоникалық компоненттердің қуат, кернеу және ток амплитудалық мәндері.
Индекс гармоникалық санды анықтайды. Әдетте екінші және үшінші гармоникалар ғана ескеріледі, өйткені жоғары гармоникалардың қуаттарының амплитудалық мәндері салыстырмалы түрде аз.
Сызықтық және сызықтық емес бұрмаланулар күшейткіштің кіріс сигналының пішінін қайта шығару дәлдігін сипаттайды.
Кез келген мәнде тек сызықтық элементтерден тұратын төрт терминалды желілердің амплитудалық сипаттамасы теориялық тұрғыдан көлбеу түзу болып табылады. Іс жүзінде максималды мән төртполюсті желі элементтерінің электрлік беріктігімен шектеледі. Электрондық құрылғыларда жасалған күшейткіштің амплитудалық сипаттамасы (1.6-сурет) негізінен сызықты емес, бірақ қисық жоғары дәлдікпен шамамен сызықты болатын OA бөлімдерін қамтуы мүмкін. Кіріс сигналының жұмыс диапазоны күшейткіштің амплитудалық сипаттамасының сызықтық бөлігінен (ЛА) аспауы керек, әйтпесе сызықтық емес бұрмалану рұқсат етілген деңгейден асып түседі.