Hur bestäms den olinjära distorsionsfaktorn? Icke-linjära förvrängningar. Maximal långtidseffekt
Ingångssignal, till rotmedelkvadratsumman av de spektrala komponenterna i insignalen, används ibland en icke-standardiserad synonym - klarfaktor(lånat från tyska). SOI är en dimensionslös storhet, vanligtvis uttryckt i procent. Förutom SOI kan nivån av olinjär distorsion uttryckas med hjälp av harmonisk distorsionsfaktor.
Harmonisk distorsionsfaktor- ett värde som uttrycker graden av olinjär distorsion hos en enhet (förstärkare, etc.), lika med förhållandet mellan rot-medelkvadratspänningen av summan av de högre övertonerna i signalen, förutom den första, till spänningen på den första övertonen när en sinusformad signal appliceras på enhetens ingång.
Den harmoniska koefficienten, liksom SOI, uttrycks i procent. Harmonisk distorsion ( K G) är relaterad till CNI ( K N) förhållande:
Mått
- I lågfrekvensområdet (LF) (upp till 100-200 kHz) används ickelinjära distorsionsmätare (harmoniska distorsionsmätare) för att mäta SOI.
- Vid högre frekvenser (MF, HF) används indirekta mätningar med spektrumanalysatorer eller selektiva voltmetrar.
Typiska SOI-värden
- 0% - vågformen är en ideal sinusvåg.
- 3% - signalformen skiljer sig från sinusformad, men förvrängningen är inte märkbar för ögat.
- 5% - avvikelse av signalformen från sinusformad är märkbar för ögat på oscillogrammet.
- 10 % är standarddistorsionsnivån vid vilken den verkliga effekten (RMS) för UMZCH beräknas.
- 21% - till exempel en trapetsformad eller stegvis signal.
- 43% - till exempel en fyrkantsvågssignal.
se även
Litteratur
- Handbok för radio-elektroniska apparater: I 2 volymer; Ed. D. P. Linde - M.: Energi,
- Gorokhov P.K. Förklarande ordbok för radioelektronik. Grundläggande villkor- M: Rus. språk,
Länkar
- HUVUDSAKLIGA ELEKTRISKA EGENSKAPER HOS LJUDÖVERFÖRINGSKANALEN
Wikimedia Foundation. 2010.
Se vad "" är i andra ordböcker:
harmonisk distorsionsfaktor- SOI En parameter som låter dig ta hänsyn till inverkan av övertoner och kombinationskomponenter på signalkvaliteten. Numeriskt definierad som förhållandet mellan styrkan hos icke-linjära distorsioner och styrkan hos den oförvrängda signalen, vanligtvis uttryckt i procent. [L.M. Nevdyaev...
harmonisk distorsionsfaktor- 3,9 koefficient för icke-linjär distorsion (total distorsion): Förhållandet, i procent, av rotmedelkvadratvärdet för de spektrala komponenterna i utsignalen från den akustiska kalibratorn, som saknas i insignalen, och rotmedelkvadraten värde... ...
harmonisk distorsionsfaktor- netiesinių iškreipių faktorius statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. icke linjär distorsionsfaktor vok. Klirrfaktor, m rus. olinjär distorsionsfaktor, m pranc. taux de distorsion harmonique, m … Fizikos terminų žodynas
THD för UPS-ingångsström Karakteriserar avvikelser av UPS-ingångsströmformen från sinusformad. Ju högre värde denna parameter har, desto sämre är det för utrustning som är ansluten till samma strömförsörjningsnätverk och själva nätverket, i det här fallet förvärras det... ... Teknisk översättarguide
THD för UPS-utgångsspänning Karakteriserar avvikelser i utspänningsformen från sinusformad, vanligtvis angiven för linjära (motorer, vissa typer av belysningsenheter) och icke-linjära belastningar. Ju högre detta värde, desto sämre kvalitet… … Teknisk översättarguide
förstärkare THD- - [L.G. Sumenko. Engelsk-rysk ordbok om informationsteknologi. M.: Statsföretaget TsNIIS, 2003.] Ämnen informationsteknologi i allmänhet EN-förstärkarens distorsionsfaktor... Teknisk översättarguide
Högtalare THD- 89. Icke-linjär distorsionskoefficient för högtalaren Koefficient för olinjär distorsion Ndp. Övertonskoefficient Uttryckt i procent, kvadratroten av förhållandet mellan summan av kvadraterna av de effektiva värdena för de emitterade spektrala komponenterna... ... Ordboksuppslagsbok med termer för normativ och teknisk dokumentation
Laryngophone olinjär distorsionskoefficient- 94. Icke-linjär distorsionskoefficient för laryngofonen Uttryckt i procent, värdet av kvadratroten av förhållandet mellan summan av kvadraterna av de effektiva värdena för övertonerna av den elektromotoriska kraft som utvecklas av laryngofonen under harmonisk luftrörelse , till... ... Ordboksuppslagsbok med termer för normativ och teknisk dokumentation
tillåten olinjär distorsionsfaktor- - [L.G. Sumenko. Engelsk-rysk ordbok om informationsteknologi. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Ämnen informationsteknologi i allmänhet EN harmonisk tolerans ... Teknisk översättarguide
- (harmonisk distorsionsmätare) en anordning för att mäta koefficienten för olinjär distorsion (harmonisk distorsion) av signaler i radioenheter. Innehåll... Wikipedia
I Hela ljudåtergivningens historia har bestått av försök att föra illusionen närmare originalet. Och även om en enorm sträcka har tillryggalagts, är vi fortfarande väldigt, väldigt långt ifrån att närma oss liveljud fullt ut. Skillnader i många parametrar kan mätas, men en hel del av dem ligger fortfarande utanför utrustningsutvecklarnas synfält. En av de viktigaste egenskaperna som en konsument med vilken bakgrund som helst alltid uppmärksammar är icke-linjär distorsionsfaktor (THD) .
Och vilket värde av denna koefficient indikerar ganska objektivt enhetens kvalitet? De som är otåliga kan omedelbart finna ett försök att svara på denna fråga i slutet. I övrigt fortsätter vi.
Denna koefficient, som också kallas total harmonisk distorsionskoefficient, är förhållandet, uttryckt i procent, av den effektiva amplituden för de övertonskomponenter vid utgången av en enhet (förstärkare, bandspelare, etc.) och den effektiva amplituden av grundfrekvenssignalen när en sinusformad signal med denna frekvens appliceras på enhetens ingång. Således gör det möjligt att kvantifiera olinjäriteten hos överföringskarakteristiken, vilket manifesterar sig i utseendet i utsignalen av spektrala komponenter (övertoner) som saknas i insignalen. Det finns med andra ord en kvalitativ förändring i den musikaliska signalens spektrum.
Förutom de objektiva övertonsförvrängningar som finns i den hörbara ljudsignalen, finns problemet med förvrängningar som inte är närvarande i det verkliga ljudet, men som känns på grund av de subjektiva övertonerna som uppstår i mellanörats cochlea vid hög ljudtrycksvärden. Den mänskliga hörapparaten är ett olinjärt system. Hörselns olinjäritet manifesteras i det faktum att när trumhinnan utsätts för ett sinusformat ljud med en frekvens f in hörapparatövertoner av detta ljud genereras med frekvenserna 2f, 3f, etc. Eftersom dessa övertoner inte är närvarande i den primära påverkande tonen, kallas de subjektiva övertoner.
Naturligtvis komplicerar detta ytterligare idén om den maximalt tillåtna nivån av övertoner i ljudvägen. När intensiteten hos primärtonen ökar, ökar storleken på de subjektiva övertonerna kraftigt och kan till och med överstiga primärtonens intensitet. Denna omständighet ger skäl för antagandet att ljud med en frekvens på mindre än 100 Hz inte känns av sig själva, utan på grund av de subjektiva övertoner de skapar, som faller i frekvensområdet över 100 Hz, dvs. på grund av hörselns olinjäritet. De fysiska orsakerna till de resulterande hårdvaruförvrängningarna i olika enheter är av olika karaktär, och bidraget från var och en till de totala förvrängningarna av hela vägen är inte detsamma.
Distorsionen hos moderna CD-spelare är mycket låg och nästan omärkbar jämfört med distorsionen hos andra enheter. För högtalarsystem är lågfrekvent distorsion som orsakas av bashuvudet den viktigaste, och standarden specificerar endast krav för andra och tredje övertoner i frekvensområdet upp till 250 Hz. Och för ett väldigt bra ljud högtalarsystem de kan vara inom 1 % eller till och med något mer. I analoga bandspelare är det största problemet i samband med fysiska grunder inspelning på magnetband, är den tredje övertonen, vars värden vanligtvis anges i instruktionerna för mixning. Men det maximala värdet vid vilket till exempel bullernivåmätningar alltid görs är 3 % för en frekvens på 333 Hz. Förvrängningen av den elektroniska delen av bandspelare är mycket lägre.
Både när det gäller akustik och analoga bandspelare, på grund av att distorsionerna huvudsakligen är lågfrekventa, minskar deras subjektiva märkbarhet kraftigt på grund av maskeringseffekten (som består i att av två samtidigt ljudande signaler, desto högre -frekvens ett hörs bättre).
Så huvudkällan till distorsion i din krets kommer att vara effektförstärkaren, där huvudkällan i sin tur är olinjäriteten hos överföringsegenskaperna för de aktiva elementen: transistorer och vakuumrör, och i transformatorförstärkare olinjära distorsioner av transformatorn läggs också till, associerade med magnetiseringskurvans olinjäritet. Det är uppenbart att distorsion å ena sidan beror på formen av olinjäriteten hos överföringskarakteristiken, men också på ingångssignalens natur.
Till exempel kommer överföringskarakteristiken för en förstärkare med jämn klippning vid stora amplituder inte att orsaka någon distorsion för sinusformade signaler under klippningsnivån, men när signalen ökar över denna nivå uppstår distorsion och kommer att öka. Denna typ av begränsning är huvudsakligen inneboende i rörförstärkare, vilket i viss mån kan tjäna som en av anledningarna till att lyssnarna föredrar sådana förstärkare. Och den här funktionen användes av NAD i en serie av dess hyllade förstärkare med "soft limiting", producerade sedan tidigt 80-tal: möjligheten att aktivera ett läge med imitation av rörklippning skapade en stor armé av fans av transistorförstärkare från detta företag .
Däremot orsakar förstärkarens centrumskärningskarakteristik (stegstegsdistorsion), som är typisk för transistormodeller, distorsion i musikaliska och små sinussignaler, och distorsionen kommer att minska när signalnivån ökar. Sålunda beror distorsion inte bara på formen av överföringskarakteristiken utan också på den statistiska fördelningen av insignalnivåer, vilket för musikprogram nära brussignalen. Därför är det, förutom att mäta SOI med hjälp av en sinusformad signal, möjligt att mäta olinjära distorsioner hos förstärkaranordningar med hjälp av summan av tre sinus- eller brussignaler, vilket, mot bakgrund av ovanstående, ger en mer objektiv bild av distorsionerna.
Icke-linjär distorsionsfaktor(SOI eller K N) - värde för kvantitativ bedömning av olinjära snedvridningar.
Definition [ | ]
Den olinjära distorsionsfaktorn är lika med förhållandet mellan rotmedelkvadratsumman av de spektrala komponenterna i utsignalen som saknas i insignalens spektrum och rotmedelkvadratsumman av alla spektrala komponenter i ingången signal
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 är en dimensionslös storhet och uttrycks vanligtvis i procent. Förutom SOI uttrycks ofta nivån av olinjär distorsion genom harmonisk distorsionsfaktor(KGI eller K G) - ett värde som uttrycker graden av olinjär distorsion hos en enhet (förstärkare, etc.) och lika med förhållandet mellan rms-spänningen av summan av de högre övertonerna i signalen, förutom den första, till spänningen för den första harmonisk när en sinusformad signal appliceras på enhetens ingång.
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, precis som KNI, uttrycks i procent och relateras till det med förhållandet
K Γ = K H 1 − K H 2 (\displaystyle K_(\Gamma )=(\frac (K_(\mathrm (H) ))(\sqrt (1-K_(\mathrm (H) )^(2))) ))Det är uppenbart att för små värden sammanfaller THI och SOI med en första approximation. Det är intressant att i västerländsk litteratur brukar CGI användas, medan i rysk litteratur traditionellt föredras CNI.
Det är också viktigt att notera att KNI och KGI endast är det kvantitativa mått på snedvridning, men inte hög kvalitet. Ett THD-värde lika med 3 % säger till exempel inget om distorsionens karaktär, d.v.s. om hur övertoner är fördelade i signalspektrat, och vad är till exempel bidraget från lågfrekventa eller högfrekventa komponenter. I spektra av rör UMZCH dominerar vanligtvis lägre övertoner, vilket ofta uppfattas av örat som ett "varmt rörljud", och i transistor UMZCH är distorsionerna mer jämnt fördelade över spektrumet, och det är plattare, vilket ofta är uppfattas som "typiskt transistorljud" (även om denna debatt till stor del beror på en persons personliga känslor och vanor).
Exempel på beräkning av CGI[ | ]
För många standardsignaler kan THD beräknas analytiskt. Så, för en symmetrisk rektangulär signal (meander)
K Γ = π 2 8 − 1 ≈ 0,483 = 48,3 % (\displaystyle K_(\Gamma )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(8)))-1\ ,))\approx\,0,483\,=\,48,3\%)Idealisk sågtandssignal har KGI
K Γ = π 2 6 − 1 ≈ 0,803 = 80,3 % (\displaystyle K_(\Gamma )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(2))(6)))-1\ ,))\approx\,0,803\,=\,80,3\%)och symmetrisk triangulär
K Γ = π 4 96 − 1 ≈ 0,121 = 12,1% (\displaystyle K_(\Gamma )\,=\,(\sqrt ((\frac (\,\pi ^(4))(96))-1\ ,))\ungefär \,0,121\,=\,12,1\%)En asymmetrisk rektangulär pulssignal med ett förhållande mellan pulslängd och period lika med μ har 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} ,som når ett minimum (≈0,483) vid μ =0,5, dvs. när signalen blir en symmetrisk meander. Förresten, genom att filtrera kan du uppnå en betydande minskning av THD för dessa signaler, och därmed få signaler som är nära sinusformade. Till exempel har en symmetrisk rektangulär signal (meander) med en initial THD på 48,3 %, efter att ha passerat genom ett andra ordningens Butterworth-filter (med en gränsfrekvens lika med frekvensen för den grundläggande övertonen) en THD på 5,3 %, och om ett fjärde ordningens filter - då THD = 0,6 % . Det bör noteras att ju mer komplex signalen är vid filteringången och ju mer komplex filtret i sig är (eller snarare dess överföringsfunktion), desto mer besvärliga och tidskrävande blir TCG-beräkningarna. Således har en standard sågtandssignal som passerar genom ett första ordningens Butterworth-filter en THD inte längre på 80,3 % utan på 37,0 %, vilket exakt ges av följande uttryck
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 \,))\,\ca \,0,370\,=\,37,0\%)Och TCG för samma signal, som passerar genom samma filter, men av andra ordningen, kommer redan att ges av en ganska besvärlig formel
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 2 ω 2 − 2 + c 2 + c 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\%} !}Om vi betraktar den ovan nämnda asymmetriska rektangulära pulssignalen som passerar genom Butterworth-filtret sid-th order alltså
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 = 1 ∏ l 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 −\ 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)\,))\,)))där 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)för detaljer om beräkningarna, se Yaroslav Blagushin och Eric Moreau.
Mått [ | ]
- I lågfrekvensområdet (LF) används olinjära distorsionsmätare (harmoniska distorsionsmätare) för att mäta SOI.
- Vid högre frekvenser (MF, HF) används indirekta mätningar med spektrumanalysatorer eller selektiva voltmetrar.
Huvudparametern för en elektronisk förstärkare är förstärkningen K. Effektförstärkningen (spänning, ström) bestäms av förhållandet mellan effekten (spänning, ström) för utsignalen och effekten (spänning, ström) för insignalen och kännetecknar kretsens förstärkande egenskaper. Utgångs- och ingångssignalerna måste uttryckas i samma kvantitativa enheter, så förstärkningen är en dimensionslös storhet.
I frånvaro av reaktiva element i kretsen, såväl som under vissa driftsätt, när deras inflytande är uteslutet, är förstärkningen ett verkligt värde som inte beror på frekvensen. I detta fall upprepar utsignalen formen av insignalen och skiljer sig från den med K gånger endast i amplitud. I den fortsatta presentationen av materialet kommer vi att prata om vinstmodulen, om det inte finns särskilda reservationer.
Beroende på kraven för utgångsparametrarna för växelströmssignalförstärkaren, särskiljs förstärkningsfaktorerna:
a) efter spänning, definierat som förhållandet mellan amplituden för växelkomponenten av utspänningen och amplituden av växelkomponenten av inspänningen, dvs.
b) av ström, som bestäms av förhållandet mellan amplituden för växelkomponenten av utströmmen och amplituden för växelkomponenten av inströmmen:
c) med kraft
Eftersom , kan effektförstärkningen bestämmas enligt följande:
Om det finns reaktiva element i kretsen (kondensatorer, induktorer) bör förstärkningen betraktas som ett komplext värde
där m och n är de verkliga och imaginära komponenterna, beroende på insignalens frekvens:
Låt oss anta att förstärkningen K inte beror på insignalens amplitud. I detta fall, när en sinusformad signal appliceras på förstärkarens ingång, kommer utsignalen också att ha en sinusform, men kommer att skilja sig från ingången i amplitud med K gånger och i fas med en vinkel .
Enligt Fouriers teorem kan en periodisk signal med komplex form representeras som summan av ett ändligt eller oändligt stort antal övertonskomponenter med olika amplituder, frekvenser och faser. Eftersom K är en komplex storhet, ändras amplituderna och faserna för de övertonskomponenter i insignalen när de passerar genom förstärkaren och utsignalen kommer att skilja sig i form från ingången.
Distorsion av en signal när den passerar genom en förstärkare, orsakad av förstärkarparametrarnas beroende av frekvensen och oberoende av insignalens amplitud, kallas linjär distorsion. I sin tur kan linjära distorsioner delas in i frekvensdistorsioner (karakterisera förändringen i modulen för förstärkningen K i frekvensbandet på grund av påverkan av reaktiva element i kretsen); fas (kännetecknar fasförskjutningens beroende av frekvensen mellan ut- och ingångssignalerna på grund av påverkan av reaktiva element).
Frekvensdistorsion av en signal kan bedömas med hjälp av amplitud-frekvenskarakteristiken, som uttrycker spänningsförstärkningsmodulens beroende av frekvensen. Amplitud-frekvenssvaret för förstärkaren visas i allmän form i fig. 1.2. Förstärkarens arbetsfrekvensområde, inom vilket förstärkningen kan anses vara konstant med en viss noggrannhet, ligger mellan de lägsta och högsta gränsfrekvenserna och kallas passband. Gränsfrekvenser bestämmer minskningen av förstärkningen med en given mängd från dess maximala värde vid mellanfrekvensen.
Genom att införa vid en given frekvens,
var är spänningsförstärkningen vid en given frekvens, kan du använda amplitud-frekvenskarakteristiken för att bestämma frekvensdistorsion i alla intervall av driftfrekvenser för förstärkaren.
Eftersom vi har de största frekvensdistorsionerna vid gränserna för driftområdet, vid beräkning av en förstärkare, sätts som regel vid de lägsta och högsta gränsfrekvenserna, d.v.s.
var är spänningsförstärkningarna vid de högsta respektive lägsta gränsfrekvenserna.
Vanligtvis taget, d.v.s. vid gränsfrekvenserna, minskar spänningsförstärkningen till en nivå av 0,707 av förstärkningsvärdet vid mellanfrekvensen. Under sådana förhållanden ligger bandbredden för ljudförstärkare designade för att återge tal och musik i intervallet 30-20 000 Hz. För förstärkare som används inom telefoni är en smalare bandbredd på 300-3400 Hz acceptabel. För att förstärka pulsade signaler är det nödvändigt att använda så kallade bredbandsförstärkare, vars bandbredd ligger i frekvensområdet från tiotals eller enheter hertz till tiotals eller till och med hundratals megahertz.
För att bedöma kvaliteten på en förstärkare används ofta parametern
För bredbandsförstärkare alltså
Motsatsen till bredbandsförstärkare är selektiva förstärkare, vars syfte är att förstärka signaler i ett smalt frekvensband (Fig. 1.3).
Förstärkare konstruerade för att förstärka signaler med godtyckligt låga frekvenser kallas DC-förstärkare. Av definitionen är det tydligt att den lägsta gränsfrekvensen för passbandet för en sådan förstärkare är noll. Amplitud-frekvenssvaret för DC-förstärkaren visas i fig. 1.4.
Fasfrekvenskarakteristiken visar hur fasskiftningsvinkeln mellan utsignalen och ingångssignalen ändras när frekvensen ändras och bestämmer fasdistorsion.
Det finns inga fasförvrängningar när fas-frekvenskarakteristiken är linjär (streckad linje i fig. 1.5), eftersom i detta fall varje övertonskomponent i insignalen, när den passerar genom förstärkaren, förskjuts i tiden med samma intervall. Fasskiftningsvinkeln mellan in- och utsignalerna är proportionell mot frekvensen
var är proportionalitetskoefficienten, som bestämmer lutningsvinkeln för karakteristiken mot abskissaxeln.
Fasfrekvenskarakteristiken för en riktig förstärkare visas i fig. 1,5 med heldragen linje. Från fig. 1.5 kan man se att inom förstärkarens passband är fasdistorsion minimal, men ökar kraftigt i området för gränsfrekvenser.
Om förstärkningen beror på amplituden hos ingångssignalen, uppstår ickelinjära distorsioner av den förstärkta signalen på grund av närvaron i förstärkaren av element med olinjära ström-spänningsegenskaper.
Genom att specificera förändringens lag är det möjligt att designa olinjära förstärkare med vissa egenskaper. Låt förstärkningen bestämmas av beroendet , där är proportionalitetskoefficienten.
Då, när en sinusformad insignal matas till förstärkarens ingång, kommer förstärkarens utsignal
var är amplituden och frekvensen för insignalen.
Den första övertonskomponenten i uttrycket (1.6) representerar den användbara signalen, resten är resultatet av olinjära distorsioner.
Icke-linjär distorsion kan bedömas med den så kallade harmoniska distorsionen
var är amplitudvärdena för effekt, spänning och ström för de övertonskomponenter, respektive.
Indexet bestämmer övertonstalet. Vanligtvis tas bara den andra och tredje övertonen i beaktande, eftersom amplitudvärdena för krafterna hos högre övertoner är relativt små.
Linjära och olinjära distorsioner kännetecknar noggrannheten i förstärkarens reproduktion av ingångssignalens form.
Amplitudkarakteristiken för nätverk med fyra terminaler som endast består av linjära element, vid vilket värde som helst, är teoretiskt sett en lutande rät linje. I praktiken begränsas det maximala värdet av den elektriska styrkan hos elementen i det fyrpoliga nätverket. Amplitudkarakteristiken för en förstärkare gjord på elektroniska apparater (Fig. 1.6) är i princip olinjär, men kan innehålla OA-sektioner där kurvan är ungefär linjär med hög noggrannhet. Driftsområdet för insignalen bör inte överskrida den linjära delen (LA) av förstärkarens amplitudkarakteristik, annars kommer olinjär distorsion att överstiga den tillåtna nivån.