Cum se determină factorul de distorsiune neliniară? Distorsiuni neliniare. Putere maximă pe termen lung
Semnal de intrare, la suma pătratică medie a componentelor spectrale ale semnalului de intrare, se folosește uneori un sinonim nestandardizat - factor clar(împrumutat din germană). SOI este o mărime adimensională, de obicei exprimată ca procent. În plus față de SOI, nivelul de distorsiune neliniară poate fi exprimat folosind factor de distorsiune armonică.
Factor de distorsiune armonică- o valoare care exprimă gradul de distorsiune neliniară a unui dispozitiv (amplificator etc.), egală cu raportul dintre tensiunea pătratică medie a sumei armonicilor superioare ale semnalului, cu excepția primei, la tensiunea prima armonică atunci când la intrarea dispozitivului este aplicat un semnal sinusoidal.
Coeficientul armonic, la fel ca SOI, este exprimat ca procent. Distorsiunea armonică ( KG) este legat de CNI ( K N) raport:
Măsurătorile
- În intervalul de frecvență joasă (LF) (până la 100-200 kHz), contoarele de distorsiune neliniară (contoare de distorsiune armonică) sunt utilizate pentru a măsura SOI.
- La frecvențe mai mari (MF, HF), măsurătorile indirecte sunt utilizate folosind analizoare de spectru sau voltmetre selective.
Valori SOI tipice
- 0% - forma de undă este o undă sinusoidală ideală.
- 3% - forma semnalului este diferită de cea sinusoidală, dar distorsiunea nu este vizibilă pentru ochi.
- 5% - abaterea formei semnalului de la sinusoidal este vizibilă pentru ochi pe oscilogramă.
- 10% este nivelul standard de distorsiune la care se calculează puterea reală (RMS) a UMZCH.
- 21% - de exemplu, un semnal trapezoidal sau în trepte.
- 43% - de exemplu, un semnal cu undă pătrată.
Vezi si
Literatură
- Manual de dispozitive radio-electronice: În 2 volume; Ed. D. P. Linde - M.: Energie,
- Gorokhov P.K. Dicționar explicativ de electronică radio. Termeni de bază- M: Rus. limba,
Legături
- PRINCIPALELE CARACTERISTICI ELECTRICE ALE CANALULUI DE TRANSMISIE SUNET
Fundația Wikimedia. 2010.
Vedeți ce este „” în alte dicționare:
factor de distorsiune armonică- SOI Un parametru care vă permite să luați în considerare influența armonicilor și a componentelor combinaționale asupra calității semnalului. Definit numeric ca raportul dintre puterea distorsiunilor neliniare și puterea semnalului nedistorsionat, de obicei exprimat ca procent. [L.M. Nevdiaev...
factor de distorsiune armonică- 3,9 coeficient de distorsiune neliniară (distorsiune totală): Raportul, ca procent, dintre valoarea rădăcină pătratică medie a componentelor spectrale ale semnalului de ieșire al calibratorului acustic, care sunt absente în semnalul de intrare, la rădăcina pătratică medie valoare......
factor de distorsiune armonică- netiesinių iškreipių faktorius statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. factor de distorsiune neliniar vok. Klirrfaktor, m rus. factor de distorsiune neliniar, m pranc. taux de distorsion harmonique, m … Fizikos terminų žodynas
THD curentului de intrare UPS Caracterizează abaterile formei curentului de intrare UPS de la sinusoidal. Cu cât este mai mare valoarea acestui parametru, cu atât este mai rău pentru echipamentele conectate la aceeași rețea de alimentare și rețeaua în sine, în acest caz se înrăutățește... ... Ghidul tehnic al traducătorului
THD al tensiunii de ieșire UPS Caracterizează abaterile formei tensiunii de ieșire față de sinusoidală, de obicei date pentru sarcini liniare (motoare, unele tipuri de dispozitive de iluminat) și neliniare. Cu cât această valoare este mai mare, cu atât calitate mai proasta… … Ghidul tehnic al traducătorului
amplificator THD- - [L.G. Sumenko. Dicționar englez-rus de tehnologia informației. M.: Întreprinderea de stat TsNIIS, 2003.] Subiecte tehnologia de informațieîn general, factorul de distorsiune a amplificatorului EN... Ghidul tehnic al traducătorului
THD difuzor- 89. Coeficientul de distorsiune neliniară a difuzorului Coeficientul de distorsiune neliniară Ndp. Coeficientul armonic Exprimat ca procent, rădăcina pătrată a raportului sumei pătratelor valorilor efective ale componentelor spectrale emise... ... Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice
Coeficientul de distorsiune neliniară a laringofonului- 94. Coeficientul de distorsiune neliniară a laringofonului Exprimată în procente, valoarea rădăcinii pătrate a raportului sumei pătratelor valorilor efective ale armonicilor forței electromotoare dezvoltate de laringofon în timpul mișcării armonice a aerului , la... ... Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice
factor de distorsiune neliniar admisibil- - [L.G. Sumenko. Dicționar englez-rus de tehnologia informației. M.: Întreprinderea de stat TsNIIS, 2003.] Subiecte tehnologia informației în general EN toleranță armonică ... Ghidul tehnic al traducătorului
- (metrul distorsiunii armonice) un dispozitiv pentru măsurarea coeficientului de distorsiune neliniară (distorsiune armonică) a semnalelor din dispozitivele radio. Cuprins... Wikipedia
ÎNÎntreaga istorie a reproducerii sunetului a constat în încercări de a aduce iluzia mai aproape de original. Și deși s-a parcurs o distanță uriașă, suntem încă foarte, foarte departe de a ne apropia pe deplin de sunetul live. Diferențele în numeroși parametri pot fi măsurate, dar mulți dintre ei rămân încă în afara câmpului de vedere al dezvoltatorilor de echipamente. Una dintre principalele caracteristici căreia îi acordă întotdeauna atenție un consumator cu orice background este factor de distorsiune neliniar (THD) .
Și ce valoare a acestui coeficient indică destul de obiectiv calitatea dispozitivului? Cei care sunt nerăbdători pot găsi imediat o încercare de a răspunde la această întrebare la sfârșit. În rest vom continua.
Acest coeficient, numit și coeficientul total de distorsiune armonică, este raportul, exprimat în procente, dintre amplitudinea efectivă a componentelor armonice la ieșirea unui dispozitiv (amplificator, magnetofon etc.) și amplitudinea efectivă a semnalul de frecvență fundamentală atunci când la intrarea dispozitivului se aplică un semnal sinusoidal de această frecvență. Astfel, face posibilă cuantificarea neliniarității caracteristicii de transfer, care se manifestă prin apariția în semnalul de ieșire a componentelor spectrale (armonice) care sunt absente în semnalul de intrare. Cu alte cuvinte, există o schimbare calitativă în spectrul semnalului muzical.
Pe lângă distorsiunile armonice obiective prezente în semnalul sonor audibil, există și problema distorsiunilor care nu sunt prezente în sunetul real, dar sunt resimțite din cauza armonicilor subiective care apar în cohleea urechii medii la înălțime. valorile presiunii acustice. Aparatul auditiv uman este un sistem neliniar. Neliniaritatea auzului se manifestă prin faptul că atunci când timpanul este expus la un sunet sinusoidal cu o frecvență f în aparat auditiv armonicele acestui sunet sunt generate cu frecvențele 2f, 3f etc. Deoarece aceste armonice nu sunt prezente în tonul de influență primar, ele sunt numite armonice subiective.
Desigur, acest lucru complică și mai mult ideea nivelului maxim admisibil de armonici în calea audio. Pe măsură ce intensitatea tonului primar crește, mărimea armonicilor subiective crește brusc și poate chiar depăși intensitatea tonului primar. Această împrejurare dă temei pentru a presupune că sunetele cu o frecvență mai mică de 100 Hz nu sunt resimțite de la sine, ci din cauza armonicilor subiective pe care le creează, căzând în domeniul de frecvență peste 100 Hz, adică. datorită neliniarităţii auzului. Motivele fizice ale distorsiunilor hardware rezultate în diferite dispozitive sunt de natură diferită, iar contribuția fiecăruia la distorsiunile generale ale întregii căi nu este aceeași.
Distorsiunea CD playerelor moderne este foarte scăzută și aproape inobservabilă în comparație cu distorsiunea altor unități. Pentru sistemele de difuzoare, distorsiunea de joasă frecvență cauzată de capul de bas este cea mai semnificativă, iar standardul specifică cerințe doar pentru a doua și a treia armonică în intervalul de frecvență de până la 250 Hz. Și pentru un sunet foarte bun sistem de boxe pot fi în 1% sau chiar puțin mai mult. În casetofone analogice, principala problemă asociată cu fundamente fiziceînregistrarea pe bandă magnetică, este a treia armonică, ale cărei valori sunt de obicei date în instrucțiunile de amestecare. Dar valoarea maximă la care, de exemplu, se fac întotdeauna măsurători ale nivelului de zgomot este de 3% pentru o frecvență de 333 Hz. Distorsiunea părții electronice a casetofonelor este mult mai mică.
Atât în cazul magnetofonelor acustice, cât și în cazul magnetofonelor analogice, datorită faptului că distorsiunile sunt preponderent de joasă frecvență, vizibilitatea subiectivă a acestora este mult redusă datorită efectului de mascare (care constă în faptul că a două semnale sonore simultane, cu atât mai mare). -frecvența unu se aude mai bine).
Deci, principala sursă de distorsiune a circuitului dvs. va fi amplificatorul de putere, în care, la rândul său, sursa principală este neliniaritatea caracteristicilor de transfer ale elementelor active: tranzistoare și tuburi vidate, iar în amplificatoarele transformatorului distorsiunile neliniare ale transformatorului. sunt de asemenea adăugate, asociate cu neliniaritatea curbei de magnetizare. Este evident că, pe de o parte, distorsiunea depinde de forma neliniarității caracteristicii de transfer, dar și de natura semnalului de intrare.
De exemplu, caracteristica de transfer a unui amplificator cu decuplare lină la amplitudini mari nu va provoca nicio distorsiune pentru semnalele sinusoidale sub nivelul de tăiere, dar pe măsură ce semnalul crește peste acest nivel, distorsiunea apare și va crește. Acest tip de limitare este inerentă în principal amplificatoarelor cu tub, care într-o oarecare măsură pot servi drept unul dintre motivele preferinței unor astfel de amplificatoare de către ascultători. Și această caracteristică a fost folosită de NAD într-o serie de amplificatoare apreciate cu „limitare soft”, produse de la începutul anilor 80: capacitatea de a activa un mod cu imitarea tăierii tubului a creat o mare armată de fani ai amplificatoarelor cu tranzistori ai acestei companii. .
În schimb, caracteristica de tăiere centrală a amplificatorului (distorsiune pas-pas), care este tipică modelelor de tranzistori, provoacă distorsiuni în semnalele muzicale și sinusoidale mici, iar distorsiunea va scădea pe măsură ce nivelul semnalului crește. Astfel, distorsiunea depinde nu numai de forma caracteristicii de transfer, ci și de distribuția statistică a nivelurilor semnalului de intrare, care pentru programe muzicale aproape de semnalul de zgomot. Prin urmare, pe lângă măsurarea SOI folosind un semnal sinusoidal, este posibil să se măsoare distorsiunile neliniare ale dispozitivelor de amplificare folosind suma a trei semnale sinusoidale sau de zgomot, care, în lumina celor de mai sus, oferă o imagine mai obiectivă a distorsiunilor.
Factorul de distorsiune neliniar(SOI sau K N) - valoare pentru evaluarea cantitativă a distorsiunilor neliniare.
Definiție [ | ]
Factorul de distorsiune neliniară este egal cu raportul dintre suma pătratică medie a componentelor spectrale ale semnalului de ieșire care sunt absente în spectrul semnalului de intrare și suma pătratică medie a tuturor componentelor spectrale ale intrării semnal
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 este o mărime adimensională și este de obicei exprimată ca procent. În plus față de SOI, nivelul de distorsiune neliniară este adesea exprimat prin factor de distorsiune armonică(KGI sau KG) - o valoare care exprimă gradul de distorsiune neliniară a unui dispozitiv (amplificator etc.) și egală cu raportul dintre tensiunea efectivă a sumei armonicilor superioare ale semnalului, cu excepția primei, la tensiunea primului armonică atunci când la intrarea dispozitivului este aplicat un semnal sinusoidal.
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, la fel ca KNI, este exprimat ca procent și este legat de acesta prin raport
K Γ = K H 1 - K H 2 (\displaystyle K_(\Gamma )=(\frac (K_(\mathrm (H) ))(\sqrt (1-K_(\mathrm (H) )^(2))) ))Este evident că pentru valori mici THI și SOI coincid cu o primă aproximare. Este interesant că în literatura occidentală se folosește de obicei CGI, în timp ce în literatura rusă se preferă în mod tradițional CNI.
De asemenea, este important să rețineți că KNI și KGI sunt numai măsuri cantitative ale distorsiunii, dar nu de înaltă calitate. De exemplu, o valoare THD egală cu 3% nu spune nimic despre natura distorsiunii, adică despre modul în care armonicile sunt distribuite în spectrul semnalului și care este, de exemplu, contribuția componentelor de joasă frecvență sau de înaltă frecvență. Astfel, în spectrele UMZCH-urilor cu tub, predomină de obicei armonicile inferioare, care sunt adesea percepute de ureche ca un „sunet cald al tubului”, iar în UMZCH-urile cu tranzistor, distorsiunile sunt distribuite mai uniform pe tot spectrul și este mai plat, ceea ce este adesea perceput ca „sunet tipic de tranzistor” (deși această dezbatere depinde în mare măsură de sentimentele și obiceiurile personale ale unei persoane).
Exemple de calcul CGI[ | ]
Pentru multe semnale standard, THD poate fi calculat analitic. Deci, pentru un semnal dreptunghiular simetric (meadru)
K Γ = π 2 8 − 1 ≈ 0,483 = 48,3% (\displaystyle K_(\Gamma )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(8))-1\ ,))\aproximativ \,0,483\,=\,48,3\%)Ideal semnal din dinți de ferăstrău are KGI
K Γ = π 2 6 − 1 ≈ 0,803 = 80,3% (\displaystyle K_(\Gamma)\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(6))-1\ ,))\aproximativ\,0,803\,=\,80,3\%)și triunghiular simetric
K Γ = π 4 96 − 1 ≈ 0,121 = 12,1% (\displaystyle K_(\Gamma )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(4))(96))-1\ ,))\aproximativ \,0,121\,=\,12,1\%)Un semnal de impuls dreptunghiular asimetric cu un raport dintre durata impulsului și perioada egal cu μ are KGI
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} ,care atinge un minim (≈0,483) la μ =0,5, adică când semnalul devine un meandre simetric. Apropo, prin filtrare puteți obține o reducere semnificativă a THD-ului acestor semnale și, astfel, obțineți semnale care sunt apropiate de formă sinusoidală. De exemplu, un semnal dreptunghiular simetric (meadru) cu un THD inițial de 48,3%, după trecerea printr-un filtru Butterworth de ordinul doi (cu o frecvență de tăiere egală cu frecvența armonicii fundamentale) are un THD de 5,3%, iar dacă un filtru de ordinul al patrulea - apoi THD = 0,6% . Trebuie remarcat faptul că, cu cât semnalul la intrarea filtrului este mai complex și cu cât filtrul în sine (sau mai bine zis, funcția de transfer al acestuia), cu atât calculele TCG vor fi mai greoaie și mai consumatoare de timp. Astfel, un semnal standard cu dinți de ferăstrău trecut printr-un filtru Butterworth de ordinul întâi are un THD nu mai de 80,3% ci de 37,0%, care este dat exact de următoarea expresie
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 \,))\,\aproximativ \,0,370\,=\,37,0\%)Și TCG-ul aceluiași semnal, trecut prin același filtru, dar de ordinul doi, va fi deja dat de o formulă destul de greoaie
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 + c t h 2 π 2) + π 0 1 3 − π 2 1 3 − π 2 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\%} !}Dacă luăm în considerare semnalul de impuls dreptunghiular asimetric menționat mai sus trecut prin filtrul Butterworth p-a ordinea, atunci
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 ≠ z − 1 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)\,))\,)))unde 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)pentru detalii despre calcule, vezi Yaroslav Blagushin și Eric Moreau.
Măsurătorile [ | ]
- În domeniul de joasă frecvență (LF), contoarele de distorsiune neliniară (contoare de distorsiune armonică) sunt utilizate pentru a măsura SOI.
- La frecvențe mai mari (MF, HF), măsurătorile indirecte sunt utilizate folosind analizoare de spectru sau voltmetre selective.
Parametrul principal al unui amplificator electronic este câștigul K. Câștigul de putere (tensiune, curent) este determinat de raportul dintre puterea (tensiune, curent) a semnalului de ieșire și puterea (tensiune, curent) a semnalului de intrare și caracterizează proprietăţile de amplificare ale circuitului. Semnalele de ieșire și de intrare trebuie exprimate în aceleași unități cantitative, astfel încât câștigul este o cantitate adimensională.
În absența elementelor reactive în circuit, precum și în anumite moduri de funcționare a acestuia, când influența lor este exclusă, câștigul este o valoare reală care nu depinde de frecvență. În acest caz, semnalul de ieșire repetă forma semnalului de intrare și diferă de acesta de K ori numai în amplitudine. În prezentarea ulterioară a materialului vom vorbi despre modulul de câștig, cu excepția cazului în care există rezerve speciale.
În funcție de cerințele pentru parametrii de ieșire ai amplificatorului de semnal ca, factorii de câștig se disting:
a) prin tensiune, definită ca raportul dintre amplitudinea componentei alternative a tensiunii de ieșire și amplitudinea componentei alternative a tensiunii de intrare, i.e.
b) de curent, care este determinat de raportul dintre amplitudinea componentei alternative a curentului de ieșire și amplitudinea componentei alternative a curentului de intrare:
c) prin putere
Deoarece , câștigul de putere poate fi determinat după cum urmează:
Dacă există elemente reactive în circuit (condensatori, inductori), câștigul trebuie considerat o valoare complexă
unde m și n sunt componentele reale și imaginare, în funcție de frecvența semnalului de intrare:
Să presupunem că câștigul K nu depinde de amplitudinea semnalului de intrare. În acest caz, atunci când un semnal sinusoidal este aplicat la intrarea amplificatorului, semnalul de ieșire va avea și o formă sinusoidală, dar va diferi de intrare în amplitudine cu K ori și în fază cu un unghi .
Conform teoremei lui Fourier, un semnal periodic de formă complexă poate fi reprezentat ca suma unui număr finit sau infinit de componente armonice având amplitudini, frecvențe și faze diferite. Deoarece K este o mărime complexă, amplitudinile și fazele componentelor armonice ale semnalului de intrare la trecerea prin amplificator se schimbă diferit, iar semnalul de ieșire va diferi ca formă față de intrare.
Distorsiunea unui semnal la trecerea printr-un amplificator, cauzată de dependența parametrilor amplificatorului de frecvență și independentă de amplitudinea semnalului de intrare, se numește distorsiune liniară. La rândul lor, distorsiunile liniare pot fi împărțite în distorsiuni de frecvență (care caracterizează modificarea modulului câștigului K în banda de frecvență datorită influenței elementelor reactive din circuit); fază (care caracterizează dependența defazajului dintre semnalele de ieșire și de intrare de frecvență datorită influenței elementelor reactive).
Distorsiunea de frecvență a unui semnal poate fi evaluată folosind caracteristica amplitudine-frecvență, care exprimă dependența modulului de amplificare a tensiunii de frecvență. Răspunsul amplitudine-frecvență al amplificatorului este prezentat în formă generală în Fig. 1.2. Gama de frecvență de funcționare a amplificatorului, în care câștigul poate fi considerat constant cu un anumit grad de precizie, se află între frecvența limită cea mai joasă și cea mai înaltă și se numește bandă de trecere. Frecvențele de tăiere determină reducerea câștigului cu o valoare dată de la valoarea sa maximă la frecvența medie.
Prin introducerea coeficientului de distorsiune a frecvenței la o anumită frecvență,
unde este câștigul de tensiune la o anumită frecvență, puteți utiliza caracteristica amplitudine-frecvență pentru a determina distorsiunea de frecvență în orice interval de frecvențe de funcționare a amplificatorului.
Deoarece avem cele mai mari distorsiuni de frecvență la limitele domeniului de funcționare, atunci când se calculează un amplificator, de regulă, coeficienții de distorsiune a frecvenței sunt setați la frecvențele de limită cele mai joase și cele mai înalte, adică.
unde sunt câștigurile de tensiune la frecvențele de tăiere cele mai înalte și, respectiv, cele mai joase.
De obicei luate, adică la frecvențele de limită, câștigul de tensiune scade la un nivel de 0,707 din valoarea câștigului la frecvența medie. În astfel de condiții, lățimea de bandă a amplificatoarelor audio concepute pentru reproducerea vorbirii și muzicii se află în intervalul 30-20.000 Hz. Pentru amplificatoarele utilizate în telefonie, o lățime de bandă mai îngustă de 300-3400 Hz este acceptabilă. Pentru a amplifica semnalele pulsate, este necesar să folosiți așa-numitele amplificatoare de bandă largă, a căror lățime de bandă se află în intervalul de frecvență de la zeci sau unități de herți la zeci sau chiar sute de megaherți.
Pentru a evalua calitatea unui amplificator, parametrul este adesea folosit
Prin urmare, pentru amplificatoare de bandă largă
Opusul amplificatoarelor de bandă largă sunt amplificatoarele selective, al căror scop este amplificarea semnalelor într-o bandă de frecvență îngustă (Fig. 1.3).
Amplificatoarele concepute pentru a amplifica semnale cu frecvențe arbitrar joase sunt numite amplificatoare DC. Din definiție este clar că cea mai joasă frecvență de tăiere a benzii de trecere a unui astfel de amplificator este zero. Răspunsul amplitudine-frecvență al amplificatorului DC este prezentat în Fig. 1.4.
Caracteristica fază-frecvență arată cum se modifică unghiul de defazare dintre semnalele de ieșire și de intrare atunci când se schimbă frecvența și determină distorsiunea de fază.
Nu există distorsiuni de fază atunci când caracteristica fază-frecvență este liniară (linia întreruptă în Fig. 1.5), deoarece în acest caz fiecare componentă armonică a semnalului de intrare, la trecerea prin amplificator, este deplasată în timp cu același interval. Unghiul de defazare dintre semnalele de intrare și de ieșire este proporțional cu frecvența
unde este coeficientul de proporționalitate, care determină unghiul de înclinare a caracteristicii față de axa absciselor.
Caracteristica fază-frecvență a unui amplificator real este prezentată în Fig. 1,5 cu o linie continuă. Din fig. 1.5 se poate observa că în banda de trecere a amplificatorului, distorsiunea de fază este minimă, dar crește brusc în regiunea frecvențelor limită.
Dacă câștigul depinde de amplitudinea semnalului de intrare, atunci apar distorsiuni neliniare ale semnalului amplificat datorită prezenței în amplificator a elementelor cu caracteristici neliniare curent-tensiune.
Prin specificarea legii schimbării, este posibil să se proiecteze amplificatoare neliniare cu anumite proprietăți. Fie ca câștigul să fie determinat de dependența , unde este coeficientul de proporționalitate.
Apoi, atunci când un semnal de intrare sinusoidal este aplicat la intrarea amplificatorului, semnalul de ieșire al amplificatorului
unde este amplitudinea și frecvența semnalului de intrare.
Prima componentă armonică din expresia (1.6) reprezintă semnalul util, restul sunt rezultatul distorsiunilor neliniare.
Distorsiunea neliniară poate fi evaluată folosind așa-numita distorsiune armonică
unde sunt valorile amplitudinii puterii, respectiv tensiunii și curentului componentelor armonice.
Indicele determină numărul armonic. De obicei, sunt luate în considerare doar a doua și a treia armonică, deoarece valorile amplitudinii puterilor armonicilor superioare sunt relativ mici.
Distorsiunile liniare și neliniare caracterizează acuratețea reproducerii de către amplificator a formei semnalului de intrare.
Amplitudinea caracteristică a rețelelor cu patru terminale constând numai din elemente liniare, la orice valoare, este teoretic o dreaptă înclinată. În practică, valoarea maximă este limitată de rezistența electrică a elementelor rețelei cu patru poli. Caracteristica de amplitudine a unui amplificator realizat pe dispozitive electronice (Fig. 1.6) este, în principiu, neliniară, dar poate conține secțiuni OA unde curba este aproximativ liniară cu un grad ridicat de precizie. Domeniul de funcționare al semnalului de intrare nu trebuie să depășească porțiunea liniară (LA) a caracteristicii de amplitudine a amplificatorului, altfel distorsiunea neliniară va depăși nivelul permis.
