Ako sa určuje faktor nelineárneho skreslenia? Nelineárne skreslenia. Maximálny dlhodobý výkon
Vstupný signál, k súčtu strednej odmocniny spektrálnych zložiek vstupného signálu, sa niekedy používa neštandardizované synonymum - clearfactor(požičané z nemčiny). SOI je bezrozmerná veličina, zvyčajne vyjadrená v percentách. Okrem SOI možno úroveň nelineárneho skreslenia vyjadriť pomocou faktor harmonického skreslenia.
Faktor harmonického skreslenia- hodnota vyjadrujúca mieru nelineárneho skreslenia zariadenia (zosilňovača a pod.), ktorá sa rovná pomeru efektívnej hodnoty napätia súčtu vyšších harmonických signálu, okrem prvej, k napätiu prvej harmonickej pri na vstup zariadenia je privedený sínusový signál.
Harmonický koeficient, podobne ako SOI, je vyjadrený v percentách. Harmonické skreslenie ( K G) súvisí s CNI ( K N) pomer:
Merania
- V nízkofrekvenčnom (LF) rozsahu (do 100-200 kHz) sa na meranie SOI používajú merače nelineárneho skreslenia (merače harmonického skreslenia).
- Pri vyšších frekvenciách (MF, HF) sa používajú nepriame merania pomocou spektrálnych analyzátorov alebo selektívnych voltmetrov.
Typické hodnoty SOI
- 0% - priebeh je ideálna sínusoida.
- 3% - tvar signálu je odlišný od sínusového, ale skreslenie nie je okom badateľné.
- 5% - odchýlka tvaru signálu od sínusoidy je na oscilograme zrejmá okom.
- 10% je štandardná úroveň skreslenia, pri ktorej sa vypočítava skutočný výkon (RMS) UMZCH.
- 21% - napríklad lichobežníkový alebo stupňovitý signál.
- 43 % - napríklad signál so štvorcovými vlnami.
pozri tiež
Literatúra
- Príručka rádioelektronických zariadení: V 2 zväzkoch; Ed. D. P. Linde - M.: Energia,
- Gorochov P.K. Výkladový slovník rádioelektroniky. Základné pojmy- M: Rus. Jazyk,
Odkazy
- HLAVNÉ ELEKTRICKÉ CHARAKTERISTIKY KANÁLA PRENOSU ZVUKU
Nadácia Wikimedia. 2010.
Pozrite si, čo je „“ v iných slovníkoch:
faktor harmonického skreslenia- SOI Parameter, ktorý umožňuje zohľadniť vplyv harmonických a kombinačných zložiek na kvalitu signálu. Číselne definované ako pomer sily nelineárnych skreslení k sile neskresleného signálu, zvyčajne vyjadrený v percentách. [L.M. Nevďajev...
faktor harmonického skreslenia- Koeficient nelineárneho skreslenia 3,9 (totálne skreslenie): Pomer strednej štvorcovej hodnoty spektrálnych zložiek výstupného signálu akustického kalibrátora, ktoré chýbajú vo vstupnom signáli, k strednej štvorcovej hodnote. hodnota......
faktor harmonického skreslenia- netiesinių iškreipių faktorius statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. faktor nelineárneho skreslenia vok. Klirrfaktor, m rus. faktor nelineárneho skreslenia, m pranc. taux de distorsion harmonique, m … Fizikos terminų žodynas
THD vstupného prúdu UPS Charakterizuje odchýlky tvaru vstupného prúdu UPS od sínusového tvaru. Čím vyššia je hodnota tohto parametra, tým horšie je to pre zariadenia pripojené k rovnakej napájacej sieti a samotnej sieti, v tomto prípade sa zhoršuje... ... Technická príručka prekladateľa
THD výstupného napätia UPS Charakterizuje odchýlky tvaru výstupného napätia od sínusového, zvyčajne udávané pre lineárne (motory, niektoré typy osvetľovacích zariadení) a nelineárne záťaže. Čím vyššia je táto hodnota, tým horšia kvalita… … Technická príručka prekladateľa
zosilňovač THD-- [L.G. Sumenko. Anglicko-ruský slovník o informačných technológiách. M.: Štátny podnik TsNIIS, 2003.] Témy informačné technológie všeobecne EN faktor skreslenia zosilňovača... Technická príručka prekladateľa
Reproduktor THD- 89. Koeficient nelineárneho skreslenia reproduktora Koeficient nelineárneho skreslenia Ndp. Harmonický koeficient Vyjadrený v percentách, druhá odmocnina pomeru súčtu druhých mocnín efektívnych hodnôt emitovaných spektrálnych zložiek... ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie
Laryngofónny koeficient nelineárneho skreslenia- 94. Koeficient nelineárneho skreslenia laryngofónu Vyjadrený v percentách, hodnota druhej odmocniny pomeru súčtu druhých mocnín efektívnych hodnôt harmonických elektromotorickej sily vyvinutej laryngofónom pri harmonickom pohybe vzduchu , do...... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie
prípustný faktor nelineárneho skreslenia-- [L.G. Sumenko. Anglicko-ruský slovník o informačných technológiách. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Témy informačné technológie vo všeobecnosti EN harmonická tolerancia ... Technická príručka prekladateľa
- (merač harmonického skreslenia) prístroj na meranie koeficientu nelineárneho skreslenia (harmonického skreslenia) signálov v rádiových zariadeniach. Obsah... Wikipedia
IN Celá história reprodukcie zvuku pozostávala z pokusov priblížiť ilúziu originálu. A hoci sme prešli obrovskú vzdialenosť, stále sme veľmi, veľmi ďaleko od toho, aby sme sa naplno priblížili k živému zvuku. Rozdiely v mnohých parametroch sa dajú merať, no pomerne veľa z nich stále zostáva mimo zorného poľa vývojárov zariadení. Jednou z hlavných charakteristík, ktoré spotrebiteľ s akýmkoľvek pozadím vždy venuje pozornosť, je faktor nelineárneho skreslenia (THD) .
A aká hodnota tohto koeficientu pomerne objektívne vypovedá o kvalite zariadenia? Netrpezliví možno hneď na konci nájdu pokus odpovedať na túto otázku. Vo zvyšku budeme pokračovať.
Tento koeficient, ktorý sa tiež nazýva koeficient celkového harmonického skreslenia, je pomer, vyjadrený v percentách, efektívnej amplitúdy harmonických zložiek na výstupe zariadenia (zosilňovača, magnetofónu atď.) k efektívnej amplitúde signál základnej frekvencie, keď je na vstup zariadenia privedený sínusový signál tejto frekvencie. Umožňuje teda kvantifikovať nelineárnosť prenosovej charakteristiky, ktorá sa prejavuje výskytom spektrálnych zložiek (harmoník), ktoré vo vstupnom signáli chýbajú, vo výstupnom signáli. Inými slovami, dochádza ku kvalitatívnej zmene spektra hudobného signálu.
Okrem objektívnych harmonických skreslení prítomných v počuteľnom zvukovom signáli existuje problém skreslenia, ktoré nie je prítomné v skutočnom zvuku, ale je pociťované v dôsledku subjektívnych harmonických, ktoré vznikajú v kochlei stredného ucha pri vysokých hodnoty akustického tlaku. Ľudský načúvací prístroj je nelineárny systém. Nelinearita sluchu sa prejavuje v tom, že keď je bubienok vystavený sínusovému zvuku s frekvenciou f v naslúchadlo harmonické tohto zvuku sú generované s frekvenciami 2f, 3f atď. Keďže tieto harmonické nie sú prítomné v primárnom ovplyvňujúcom tóne, nazývajú sa subjektívne harmonické.
To samozrejme ďalej komplikuje myšlienku maximálnej prípustnej úrovne harmonických v audio ceste. S rastúcou intenzitou primárneho tónu sa prudko zvyšuje veľkosť subjektívnych harmonických a môže dokonca prevyšovať intenzitu primárneho tónu. Táto okolnosť odôvodňuje predpoklad, že zvuky s frekvenciou menšou ako 100 Hz nie sú vnímané samy osebe, ale pre subjektívne harmonické, ktoré vytvárajú, spadajúce do frekvenčného rozsahu nad 100 Hz, t.j. kvôli nelinearite sluchu. Fyzikálne príčiny výsledných hardvérových skreslení v rôznych zariadeniach sú rôzneho charakteru a podiel každého z nich na celkovom skreslení celej cesty nie je rovnaký.
Skreslenie moderných CD prehrávačov je veľmi nízke a takmer nebadateľné v porovnaní so skreslením iných jednotiek. U reproduktorových sústav je najvýraznejšie nízkofrekvenčné skreslenie spôsobené basovou hlavou a norma špecifikuje požiadavky len na druhú a tretiu harmonickú vo frekvenčnom rozsahu do 250 Hz. A pre veľmi dobrý zvuk reproduktorový systém môžu byť v rozmedzí 1 % alebo dokonca o niečo viac. V analógových magnetofónov je hlavný problém spojený s fyzické základy záznam na magnetickú pásku, je tretia harmonická, ktorej hodnoty sú zvyčajne uvedené v návode na miešanie. Ale maximálna hodnota, pri ktorej sa napríklad meranie hladiny hluku vždy vykonáva, je 3 % pre frekvenciu 333 Hz. Skreslenie elektronickej časti magnetofónov je oveľa nižšie.
Ako v prípade akustiky, tak aj v prípade analógových magnetofónov, vzhľadom na to, že skreslenia sú prevažne nízkofrekvenčné, ich subjektívna postrehnuteľnosť je značne znížená v dôsledku maskovacieho efektu (ktorý spočíva v tom, že z dvoch súčasne znejúcich signálov je vyššia -frekvencia jedna je lepšie počuť).
Takže hlavným zdrojom skreslenia vo vašom obvode bude výkonový zosilňovač, v ktorom je zase hlavným zdrojom nelinearita prenosových charakteristík aktívnych prvkov: tranzistorov a vákuových elektrónok a v transformátorových zosilňovačoch nelineárne skreslenia transformátora. sú tiež pridané, spojené s nelinearitou magnetizačnej krivky. Je zrejmé, že skreslenie závisí jednak od tvaru nelineárnosti prenosovej charakteristiky, ale aj od charakteru vstupného signálu.
Napríklad prenosová charakteristika zosilňovača s plynulým orezávaním pri veľkých amplitúdach nespôsobí žiadne skreslenie pre sínusové signály pod úrovňou orezania, ale keď sa signál zvýši nad túto úroveň, skreslenie sa objaví a bude sa zvyšovať. Tento typ obmedzenia je vlastný hlavne elektrónkovým zosilňovačom, čo môže do určitej miery slúžiť ako jeden z dôvodov preferencie takýchto zosilňovačov poslucháčmi. A túto funkciu využil NAD v sérii svojich uznávaných zosilňovačov s „mäkkým obmedzením“, vyrábaných od začiatku 80. rokov: možnosť zapnúť režim s imitáciou orezávania elektrónok vytvorila veľkú armádu fanúšikov tranzistorových zosilňovačov tejto spoločnosti. .
Naproti tomu charakteristika stredového rezu (krokové skreslenie) zosilňovača, ktorá je typická pre tranzistorové modely, spôsobuje skreslenie hudobných a malých sínusových signálov a skreslenie sa bude znižovať so zvyšujúcou sa úrovňou signálu. Skreslenie teda závisí nielen od tvaru prenosovej charakteristiky, ale aj od štatistického rozloženia úrovní vstupného signálu, ktoré pre hudobné programy blízko k šumovému signálu. Preto okrem merania SOI pomocou sínusového signálu je možné merať nelineárne skreslenia zosilňovacích zariadení pomocou súčtu troch sínusových alebo šumových signálov, čo vo svetle vyššie uvedeného poskytuje objektívnejší obraz o skresleniach.
Faktor nelineárneho skreslenia(SOI resp K N) - hodnota pre kvantitatívne posúdenie nelineárnych skreslení.
Definícia [ | ]
Faktor nelineárneho skreslenia sa rovná pomeru strednej kvadratúry súčtu spektrálnych zložiek výstupného signálu, ktoré chýbajú v spektre vstupného signálu, k súčtu strednej kvadratúry všetkých spektrálnych zložiek vstupného signálu. signál
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 je bezrozmerná veličina a zvyčajne sa vyjadruje v percentách. Okrem SOI sa úroveň nelineárneho skreslenia často vyjadruje prostredníctvom faktor harmonického skreslenia(KGI alebo K G) - hodnota vyjadrujúca mieru nelineárneho skreslenia zariadenia (zosilňovača atď.) a rovná sa pomeru efektívnej hodnoty napätia súčtu vyšších harmonických signálu, okrem prvej, k napätiu prvého. harmonické, keď je na vstup zariadenia privedený sínusový signál.
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, rovnako ako KNI, sa vyjadruje v percentách a súvisí s ním pomerom
K Γ = KH 1 − K H 2 (\displaystyle K_(\Gamma )=(\frac (K_(\mathrm (H) ))(\sqrt (1-K_(\mathrm (H) )^(2))) ))Je zrejmé, že pre malé hodnoty sa THI a SOI zhodujú s prvou aproximáciou. Je zaujímavé, že v západnej literatúre sa zvyčajne používa CGI, kým v ruskej literatúre sa tradične preferuje CNI.
Je tiež dôležité poznamenať, že KNI a KGI sú len kvantitatívnych mier skreslenia, ale nie vysokej kvality. Napríklad hodnota THD rovná 3 % nehovorí nič o charaktere skreslenia, t.j. o tom, ako sú harmonické rozložené v spektre signálu a aký je napríklad príspevok nízkofrekvenčných alebo vysokofrekvenčných zložiek. V spektrách elektrónkových UMZCH teda zvyčajne prevládajú nižšie harmonické, čo je sluchom často vnímané ako „teplý elektrónkový zvuk“ a v tranzistorových UMZCH sú skreslenia rovnomernejšie rozložené v celom spektre a je plochejšie, čo je často vnímaný ako „typický tranzistorový zvuk“ (hoci Táto debata do značnej miery závisí od osobných pocitov a zvykov človeka).
Príklady výpočtu CGI[ | ]
Pre mnoho štandardných signálov možno THD vypočítať analyticky. Takže pre symetrický obdĺžnikový signál (meander)
K Γ = π 2 8 − 1 ≈ 0,483 = 48,3 % (\displaystyle K_(\Gamma )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(8))-1\ ,))\približne\,0,483\,=\,48,3\%)Ideálne pílovitý signál má KGI
K Γ = π 2 6 − 1 ≈ 0,803 = 80,3 % (\displaystyle K_(\Gamma )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(6))-1\ ,))\približne\,0,803\,=\,80,3\%)a symetrický trojuholníkový
K Γ = π 4 96 − 1 ≈ 0,121 = 12,1 % (\displaystyle K_(\Gamma )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(4))(96))-1\ ,))\približne \,0,121\,=\,12,1\%)Asymetrický obdĺžnikový impulzný signál s pomerom trvania impulzu k perióde rovným μ má 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} ,ktorá dosahuje minimum (≈0,483) pri μ =0,5, t.j. keď sa signál stane symetrickým meandrom. Mimochodom, filtrovaním môžete dosiahnuť výrazné zníženie THD týchto signálov, a tak získať signály, ktoré sú tvarovo blízke sínusoide. Napríklad symetrický obdĺžnikový signál (meander) s počiatočným THD 48,3 % má po prechode Butterworthovým filtrom druhého rádu (s medznou frekvenciou rovnou frekvencii základnej harmonickej) THD 5,3 % a ak filter štvrtého rádu - potom THD = 0,6 % . Treba poznamenať, že čím zložitejší je signál na vstupe filtra a čím zložitejší je samotný filter (alebo skôr jeho prenosová funkcia), tým budú výpočty TCG ťažkopádnejšie a časovo náročnejšie. Takže štandardný pílovitý signál prechádzajúci cez Butterworthov filter prvého rádu má THD už nie 80,3 %, ale 37,0 %, čo je presne dané nasledujúcim výrazom
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 \,))\,\približne \,0,370\,=\,37,0\%)A TCG toho istého signálu, ktorý prešiel rovnakým filtrom, ale druhého rádu, už bude daný pomerne ťažkopádnym vzorcom
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 π 2 + π 2 + c π ≈ 0,181 = 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\%} !}Ak vezmeme do úvahy vyššie uvedený asymetrický obdĺžnikový impulzný signál prechádzajúci cez Butterworthov filter p- teda
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 s− l s1 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)\,))\,)))kde 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)podrobnosti o výpočtoch pozri Yaroslav Blagushin a Eric Moreau.
Merania [ | ]
- V nízkofrekvenčnom (LF) rozsahu sa na meranie SOI používajú merače nelineárneho skreslenia (merače harmonického skreslenia).
- Pri vyšších frekvenciách (MF, HF) sa používajú nepriame merania pomocou spektrálnych analyzátorov alebo selektívnych voltmetrov.
Hlavným parametrom elektrónkového zosilňovača je zosilnenie K. Zosilnenie výkonu (napätie, prúd) je určené pomerom výkonu (napätia, prúdu) výstupného signálu k výkonu (napätiu, prúdu) vstupného signálu a charakterizuje zosilňovacie vlastnosti obvodu. Výstupný a vstupný signál musia byť vyjadrené v rovnakých kvantitatívnych jednotkách, takže zisk je bezrozmerná veličina.
Pri absencii reaktívnych prvkov v obvode, ako aj pri určitých režimoch jeho činnosti, keď je ich vplyv vylúčený, je zisk skutočnou hodnotou, ktorá nezávisí od frekvencie. V tomto prípade výstupný signál opakuje tvar vstupného signálu a líši sa od neho o K-krát iba amplitúdou. V ďalšej prezentácii materiálu budeme hovoriť o module zosilnenia, pokiaľ neexistujú špeciálne výhrady.
V závislosti od požiadaviek na výstupné parametre zosilňovača striedavého signálu sa rozlišujú faktory zosilnenia:
a) napätím, definovaný ako pomer amplitúdy striedavej zložky výstupného napätia k amplitúde striedavej zložky vstupného napätia, t.j.
b) prúdom, ktorý je určený pomerom amplitúdy striedavej zložky výstupného prúdu k amplitúde striedavej zložky vstupného prúdu:
c) mocou
Vzhľadom k tomu, prírastok výkonu možno určiť takto:
Ak sú v obvode reaktívne prvky (kondenzátory, induktory), zisk by sa mal považovať za komplexnú hodnotu
kde m a n sú skutočné a imaginárne zložky v závislosti od frekvencie vstupného signálu:
Predpokladajme, že zosilnenie K nezávisí od amplitúdy vstupného signálu. V tomto prípade, keď je na vstup zosilňovača privedený sínusový signál, výstupný signál bude mať tiež sínusový tvar, ale bude sa líšiť od vstupu v amplitúde o K-krát a vo fáze o uhol .
Podľa Fourierovej vety môže byť periodický signál komplexného tvaru reprezentovaný ako súčet konečného alebo nekonečne veľkého počtu harmonických zložiek s rôznymi amplitúdami, frekvenciami a fázami. Keďže K je komplexná veličina, amplitúdy a fázy harmonických zložiek vstupného signálu sa pri prechode zosilňovačom menia inak a výstupný signál sa bude tvarom líšiť od vstupného.
Skreslenie signálu pri prechode zosilňovačom, spôsobené závislosťou parametrov zosilňovača od frekvencie a nezávislé od amplitúdy vstupného signálu, sa nazýva lineárne skreslenie. Lineárne skreslenia možno zase rozdeliť na frekvenčné skreslenia (charakterizujúce zmenu modulu zosilnenia K vo frekvenčnom pásme vplyvom reaktívnych prvkov v obvode); fáza (charakterizujúca závislosť fázového posunu medzi výstupným a vstupným signálom od frekvencie vplyvom reaktívnych prvkov).
Frekvenčné skreslenie signálu je možné posúdiť pomocou amplitúdovo-frekvenčnej charakteristiky, ktorá vyjadruje závislosť modulu zosilnenia napätia od frekvencie. Amplitúdovo-frekvenčná odozva zosilňovača je vo všeobecnosti znázornená na obr. 1.2. Pracovný frekvenčný rozsah zosilňovača, v rámci ktorého možno zisk považovať za konštantný s určitou presnosťou, leží medzi najnižšou a najvyššou medznou frekvenciou a nazýva sa priepustné pásmo. Medzné frekvencie určujú zníženie zisku o danú hodnotu z jeho maximálnej hodnoty na strednej frekvencii.
Zavedením koeficientu frekvenčného skreslenia pri danej frekvencii,
kde je napäťové zosilnenie pri danej frekvencii, môžete použiť amplitúdovo-frekvenčnú charakteristiku na určenie frekvenčného skreslenia v akomkoľvek rozsahu pracovných frekvencií zosilňovača.
Keďže najväčšie frekvenčné skreslenia máme na hraniciach pracovného rozsahu, pri výpočte zosilňovača sa spravidla nastavujú koeficienty frekvenčného skreslenia na najnižšej a najvyššej hraničnej frekvencii, t.j.
kde sú napäťové zisky pri najvyššej a najnižšej medznej frekvencii.
Zvyčajne sa berie, t.j. pri hraničných frekvenciách, zosilnenie napätia klesá na úroveň 0,707 hodnoty zosilnenia pri strednej frekvencii. Za takýchto podmienok je šírka pásma audio zosilňovačov určených na reprodukciu reči a hudby v rozsahu 30-20 000 Hz. Pre zosilňovače používané v telefonovaní je prijateľná užšia šírka pásma 300-3400 Hz. Na zosilnenie impulzných signálov je potrebné použiť takzvané širokopásmové zosilňovače, ktorých šírka pásma je vo frekvenčnom rozsahu od desiatok či jednotiek hertzov až po desiatky či dokonca stovky megahertzov.
Na posúdenie kvality zosilňovača sa často používa parameter
Pre širokopásmové zosilňovače teda
Opakom širokopásmových zosilňovačov sú selektívne zosilňovače, ktorých účelom je zosilnenie signálov v úzkom frekvenčnom pásme (obr. 1.3).
Zosilňovače určené na zosilnenie signálov s ľubovoľne nízkymi frekvenciami sa nazývajú jednosmerné zosilňovače. Z definície je zrejmé, že najnižšia medzná frekvencia priepustného pásma takéhoto zosilňovača je nulová. Amplitúdovo-frekvenčná odozva jednosmerného zosilňovača je znázornená na obr. 1.4.
Fázovo-frekvenčná charakteristika ukazuje, ako sa mení uhol fázového posunu medzi výstupným a vstupným signálom, keď sa mení frekvencia a určuje fázové skreslenie.
Pri lineárnej fázovo-frekvenčnej charakteristike nedochádza k fázovým skresleniam (prerušovaná čiara na obr. 1.5), keďže v tomto prípade je každá harmonická zložka vstupného signálu pri prechode zosilňovačom v čase posunutá o rovnaký interval. Uhol fázového posunu medzi vstupným a výstupným signálom je úmerný frekvencii
kde je koeficient úmernosti, ktorý určuje uhol sklonu charakteristiky k osi x.
Fázovo-frekvenčná charakteristika skutočného zosilňovača je znázornená na obr. 1,5 s plnou čiarou. Z obr. 1.5 je vidieť, že v priepustnom pásme zosilňovača je fázové skreslenie minimálne, ale prudko sa zvyšuje v oblasti hraničných frekvencií.
Ak zisk závisí od amplitúdy vstupného signálu, dochádza k nelineárnym skresleniam zosilneného signálu v dôsledku prítomnosti prvkov s nelineárnymi charakteristikami prúdového napätia v zosilňovači.
Zadaním zákona zmeny je možné navrhnúť nelineárne zosilňovače s určitými vlastnosťami. Nech je zisk určený závislosťou , kde je koeficient úmernosti.
Potom, keď sa na vstup zosilňovača privedie sínusový vstupný signál, výstupný signál zosilňovača
kde je amplitúda a frekvencia vstupného signálu.
Prvá harmonická zložka vo výraze (1.6) predstavuje užitočný signál, zvyšok je výsledkom nelineárnych skreslení.
Nelineárne skreslenie možno posúdiť pomocou takzvaného harmonického skreslenia
kde sú hodnoty amplitúdy výkonu, napätia a prúdu harmonických zložiek.
Index určuje harmonické číslo. Zvyčajne sa berú do úvahy iba druhá a tretia harmonická, pretože hodnoty amplitúd výkonov vyšších harmonických sú relatívne malé.
Lineárne a nelineárne skreslenia charakterizujú presnosť reprodukcie tvaru vstupného signálu zosilňovačom.
Amplitúdová charakteristika štvorterminálnych sietí pozostávajúcich iba z lineárnych prvkov pri akejkoľvek hodnote je teoreticky naklonená priamka. V praxi je maximálna hodnota obmedzená elektrickou pevnosťou prvkov štvorpólovej siete. Amplitúdová charakteristika zosilňovača vyrobeného na elektronických zariadeniach (obr. 1.6) je v princípe nelineárna, ale môže obsahovať úseky OA, kde je krivka približne lineárna s vysokým stupňom presnosti. Pracovný rozsah vstupného signálu by nemal presahovať lineárnu časť (LA) amplitúdovej charakteristiky zosilňovača, inak nelineárne skreslenie prekročí povolenú úroveň.
