Як визначається коефіцієнт нелінійних спотворень? Нелінійні спотворення. Максимальна довготривала потужність
Вхідного сигналу до середньоквадратичної суми спектральних компонентів вхідного сигналу іноді використовується нестандартизований синонім - клірфактор(Запозичень. З ньому.). КНІ - безрозмірна величина, що виражається зазвичай у відсотках. Крім КНІ рівень нелінійних спотворень можна висловити за допомогою коефіцієнта гармонійних спотворень.
Коефіцієнт гармонійних спотворень- величина, що виражає ступінь нелінійних спотворень пристрою (підсилювача та ін), що дорівнює відношенню середньоквадратичного напруги суми вищих гармонік сигналу, крім першої, до напруги першої гармоніки при впливі на вхід пристрою синусоїдального сигналу.
Коефіцієнт гармонік як і КНІ виражається у відсотках. Коефіцієнт гармонік ( K Г) пов'язаний з КНІ ( K Н) співвідношенням:
Вимірювання
- У низькочастотному (НЧ) діапазоні (до 100-200 кГц) для вимірювання КНД застосовуються вимірювачі нелінійних спотворень (вимірники коефіцієнта гармонік).
- На високих частотах (СЧ, ВЧ) використовують непрямі виміри з допомогою аналізаторів спектра чи селективних вольтметрів .
Типові значення КНІ
- 0% - форма сигналу є ідеальною синусоїдою.
- 3% - форма сигналу відмінна від синусоїдальної, але спотворення не помітні на око.
- 5% - відхилення форми сигналу від синусоїдальної помітно на око по осцилограмі.
- 10% - стандартний рівень спотворень, у якому вважають реальну потужність (RMS) УМЗЧ .
- 21% - наприклад, сигнал трапецеїдальної або ступінчастої форми.
- 43% - наприклад, сигнал прямокутної форми.
Див. також
Література
- Довідник з радіоелектронних пристроїв: У 2-х т.; За ред. Д. П. Лінде - М: Енергія,
- Горохів П. К. Тлумачний словник з радіоелектроніки. Основні терміни- М: Рос. яз.,
Посилання
- ОСНОВНІ ЕЛЕКТРИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛУ ЗВУКОПЕРЕДАЧІ
Wikimedia Foundation. 2010 .
Дивитися що таке "" в інших словниках:
коефіцієнт нелінійних спотворень- КНІ Параметр, що дозволяє врахувати вплив гармонік та комбінаційних складових на якість сигналу. Чисельно визначається як відношення потужності нелінійних спотворень до потужності неспотвореного сигналу, що зазвичай виражається у відсотках. [Л.М. Невдяєв.
коефіцієнт нелінійних спотворень- 3.9 коефіцієнт нелінійних спотворень (total distortion): Відношення у відсотках середньоквадратичного значення спектральних компонент вихідного сигналу акустичного калібратора, які відсутні у вхідному сигналі, до середньоквадратичного значення.
коефіцієнт нелінійних спотворень- netiesinių iskreipių faktorius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. non linear distortion factor vok. Klirrfaktor, m rus. коефіцієнт нелінійних спотворень, m pranc. taux de distorsion harmonique, m … Fizikos terminų žodynas
КНІ вхідного струму ДБЖ Характеризує відхилення форми вхідного струму ДБЖ від синусоїдальної. Чим більше значення цього параметра, тим гірше це для обладнання, підключеного до тієї ж мережі живлення і самої мережі, в цьому випадку погіршується. Довідник технічного перекладача
КНІ вихідної напруги ДБЖ Характеризує відхилення форми вихідної напруги від синусоїдальної, зазвичай наводиться для лінійної (двигуни, деякі види освітлювальних приладів) та нелінійного навантаження. Чим вище це значення, тим гірша якість… … Довідник технічного перекладача
коефіцієнт нелінійних спотворень підсилювача- - [Л.Г.Суменко. Англо-російський словник з інформаційних технологій. М.: ДП ЦНДІС, 2003.] Тематики інформаційні технологіїв цілому EN amplifier distortion factor … Довідник технічного перекладача
Коефіцієнт нелінійних спотворень гучномовця- 89. Коефіцієнт нелінійних спотворень гучномовця Коефіцієнт нелінійних спотворень Ндп. Коефіцієнт гармонік Виражений у відсотках квадратний корінь із відношення суми квадратів ефективних значень спектральних складових, що випромінюються. Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
Коефіцієнт нелінійних спотворень ларингофону- 94. Коефіцієнт нелінійних спотворень ларингофона Виражене у відсотках значення квадратного кореня із суми квадратів діючих значень гармонік електрорушійної сили, що розвивається ларингофоном при гармонійному русі повітря, до… Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
допустимий коефіцієнт нелінійних спотворень- - [Л.Г.Суменко. Англо-російський словник з інформаційних технологій. М.: ДП ЦНДІС, 2003.] Тематики інформаційні технології загалом EN harmonic tolerance … Довідник технічного перекладача
- (Вимірник коефіцієнта гармонік) прилад для вимірювання коефіцієнта нелінійних спотворень (коефіцієнта гармонік) сигналів у радіотехнічних пристроях. Зміст … Вікіпедія
Уся історія звуковідтворення складалася зі спроб наблизити ілюзію до оригіналу. І хоча шлях пройдений величезний, до повного наближення до живого звуку ще дуже далеко. Відмінності за численними параметрами можуть бути виміряні, але й немало їх залишається поки поза увагою розробників апаратури. Однією з головних характеристик, яку споживач з будь-якою підготовкою завжди звертає увагу, є коефіцієнт нелінійних спотворень (КНІ) .
І яка величина цього коефіцієнта досить об'єктивно свідчить про якість пристрою? Нетерплячі можуть відразу знайти спробу відповіді це питання наприкінці. Для решти продовжимо.
Цей коефіцієнт, який ще називають коефіцієнтом загальних гармонічних спотворень, є вираженим у відсотках відношенням ефективної амплітуди гармонійних складових на виході пристрою (підсилювача, магнітофона і т.п.) до ефективної амплітуди сигналу основної частоти при впливі на вхід пристрою синусоїдального сигналу цієї частоти. Таким чином, він дозволяє кількісно оцінити нелінійність передавальної характеристики, яка проявляється у появі у вихідному сигналі спектральних складових (гармонію), відсутніх у вхідному сигналі. Іншими словами, відбувається якісна зміна спектра музичного сигналу.
Крім об'єктивних гармонійних спотворень, присутніх у чутному звуковому сигналі, існує проблема спотворень, які відсутні в реальному звуку, але відчуваються через суб'єктивні гармоніки, що виникають у равлику середнього вуха при великих величинах звукового тиску. Слуховий апарат є нелінійною системою. Нелінійність слуху проявляється в тому, що при впливі на барабанну перетинку синусоїдального звуку з частотою f слуховому апаратізароджуються гармоніки цього звуку із частотами 2f, 3f тощо. Оскільки в первинному тоні цих гармонік немає, вони отримали назву суб'єктивних гармонік.
Звичайно, це ще більше ускладнює уявлення про гранично допустимий рівень гармонік звукового тракту. При збільшенні інтенсивності первинного тону величина суб'єктивних гармонік різко зростає і може навіть перевищити інтенсивність основного тону. Ця обставина дає підставу для припущення про те, що звуки з частотою менше 100 Гц відчуваються не власними силами, а через створювані ними суб'єктивні гармоніки, що потрапляють в область частот понад 100 Гц, тобто. через нелінійність слуху. Фізичні причини апаратних спотворень, що виникають, у різних пристроях мають різну природу, і внесок кожного в загальні спотворення всього тракту неоднакових.
Спотворення сучасних CD-програвачів мають дуже низькі значення і практично непомітні на тлі спотворень інших блоків. Для акустичних систем найбільш суттєвими є низькочастотні спотворення, зумовлені басовою головкою, і стандартом обумовлюються вимоги лише для другої та третьої гармонік в області частот до 250 Гц. І для дуже добре звучить акустичної системивони можуть бути в межах 1% або навіть дещо більше. В аналогових магнітофонах головною проблемою, пов'язаною з фізичними засадамизаписи на магнітну стрічку, є третьою гармонікою, значення якої зазвичай і наводяться в інструкції для відомості. Але максимальне значення, у якому, наприклад, завжди виробляються вимірювання рівня шумів, це 3% для частоти 333 Гц. Спотворення ж електронної частини магнітофонів значно нижче.
Як у разі акустики, так і для аналогових магнітофонів, завдяки тому, що спотворення в основному низькочастотні, суб'єктивна помітність їх сильно падає через ефект маскування (який полягає в тому, що з двох сигналів, що одночасно звучать, краще чути більш високочастотний).
Так що головним джерелом спотворень у вашому тракті буде підсилювач потужності, в якому, у свою чергу, основним є нелінійність передавальних характеристик активних елементів: транзисторів та електронних ламп, а трансформаторні підсилювачі також додають нелінійні спотворення трансформатора, пов'язані з нелінійністю кривої намагнічування. Вочевидь, що з одного боку спотворення залежить від форми нелінійності передавальної характеристики, але й від характеру вхідного сигналу.
Наприклад, передатна характеристика підсилювача з плавним обмеженням при великих амплітудах не викличе жодних спотворень для синусоїдальних сигналів, менших за рівень обмеження, а при збільшенні сигналу вище цього рівня спотворення з'являються і будуть збільшуватися. Такий характер обмеження притаманний переважно ламповим підсилювачам, що певною мірою може бути однією з причин переваги таких підсилювачів слухачами. І цю особливість використовувала фірма NAD у серії своїх гучних підсилювачів з "м'яким обмеженням", що випускалися з початку 80-х років: можливість включення режиму з імітацією лампового обмеження створила численну армію шанувальників підсилювачів транзисторів цієї фірми.
Навпаки, характеристика підсилювача з центральною відсіканням (спотворення типу "сходинка"), яка характерна для транзисторних моделей, викликає спотворення музичних та малих синусоїдальних сигналів, а зі збільшенням рівня сигналу спотворення зменшуватимуться. Таким чином, спотворення залежить не тільки від форми передавальної характеристики, але також від статистичного розподілу рівнів вхідного сигналу, який для музичних програм близький до шумового сигналу. Тому, крім вимірювання КНІ з використанням синусоїдального сигналу, можливий метод вимірювань нелінійних спотворень підсилювальних пристроїв з використанням суми трьох синусоїдальних або шумового сигналу, що дають у світлі вищесказаного об'єктивну картину спотворень.
Коефіцієнт нелінійних спотворень(КНІ або K Н) - величина для кількісної оцінки нелінійних спотворень.
Визначення [ | ]
Коефіцієнт нелінійних спотворень дорівнює відношенню середньоквадратичної суми спектральних компонентів вихідного сигналу , відсутніх у спектрі вхідного сигналу, до середньоквадратичної суми всіх спектральних компонентів вхідного сигналу
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 ))) )КНД - безрозмірна величина і виражається зазвичай у відсотках. Крім КНІ, рівень нелінійних спотворень часто виражають і через коефіцієнт гармонійних спотворень(КДМ або K Г) - величину, що виражає ступінь нелінійних спотворень пристрою (підсилювача та ін) і рівну відношенню середньоквадратичного напруги суми вищих гармонік сигналу, крім першої, до напруги першої гармоніки при дії на вхід пристрою синусоїдального сигналу.
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))))КДІ, так само, як і КНІ, виражається у відсотках і пов'язаний із ним співвідношенням
K Γ = K H 1 − K H 2 (\displaystyle K_(\Gamma )=(\frac (K_(\mathrm (H) )))(\sqrt (1-K_(\mathrm (H) )^(2))) ))Очевидно, що для малих значень КДМ та КНІ збігаються у першому наближенні. Цікаво, що у західній літературі зазвичай користуються КДІ, тоді як у вітчизняній літературі традиційно віддають перевагу КНІ.
Важливо також відзначити, що КНІ та КДМ - це лише кількісні міри спотвореньале не якісні. Наприклад, значення КНД (КДМ), що дорівнює 3% нічого не говорить про характер спотворень, тобто. про те, як у спектрі сигналу розподілені гармоніки, і який, наприклад, вклад НЧ чи ВЧ складових. Так, у спектрах лампових УМЗЧ зазвичай переважають нижчі гармоніки, що часто сприймається на слух як «теплий ламповий звук», а в транзисторних УМЗЧ спотворення більш рівномірно розподілені по спектру, і він більш плоский, що часто сприймається як «типовий транзисторний звук» (хоча суперечка ця багато в чому залежить від особистих відчуттів та звичок людини).
Приклади розрахунку КДМ[ | ]
Для багатьох стандартних сигналів КДМ може бути підрахований аналітично. Так, для симетричного прямокутного сигналу (меандр)
K Γ = π 2 8 − 1 ≈ 0.483 = 48.3 % ,)) \ approx \, 0.483 \, = \, 48.3 \ %)Ідеальний пилкоподібний сигналмає КДМ
K Γ = π 2 6 − 1 ≈ 0.803 = 80.3 % ,)) \ approx \, 0.803 \, = \, 80.3 \ %)а симетричний трикутний
K Γ = π 4 96 − 1 ≈ 0.121 = 12.1 % ,)) \ approx \, 0.121 \, = \, 12.1 \ %)Несиметричний прямокутний імпульсний сигнал із співвідношенням тривалості імпульсу до періоду, що дорівнює μ має КДМ
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} ,який досягає мінімуму (≈0.483) при μ =0.5, тобто. тоді, коли сигнал стає симетричним меандром. До речі, фільтруванням можна досягти значного зниження КДМ цих сигналів, і таким чином отримувати сигнали, близькі за формою до синусоїдальних. Наприклад, симетричний прямокутний сигнал (меандр) з початковим КДМ в 48.3%, після проходження через фільтр Баттерворта другого порядку (з частотою зрізу, що дорівнює частоті основної гармоніки) має КДМ вже в 5.3%, а якщо фільтр четвертого порядку - то КДМ=0. . Слід зазначити, що чим складніший сигнал на вході фільтра і чим складніший сам фільтр (а точніше його передатна функція), тим громіздкішими і трудомісткими будуть обчислення КДІ. Так, стандартний пилкоподібний сигнал, що пройшов через фільтр Баттерворта першого порядку, має КДМ вже не 80.3%, а 37.0%, який точно дається наступним виразом.
K Γ = π 2 3 − π c t h π ≈ 0.370 = 37.0 % \pi \,\mathrm (cth) \,\pi \,))\,\approx \,0.370\,=\,37.0\%)А КДМ того ж сигналу, що пройшов через такий же фільтр, але другого порядку, вже даватиметься досить громіздкою формулою
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 ) 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\%} !}Якщо ж розглядати вищезгаданий несиметричний прямокутний імпульсний сигнал, що пройшов через фільтр Баттерворта p-го порядку, то тоді
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 2 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)\,))\,)))де 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)подробиці обчислень - див. Ярослав Благушин та Ерік Моро.
Вимірювання [ | ]
- У низькочастотному (НЧ) діапазоні для вимірювання КНД застосовуються вимірювачі нелінійних спотворень (вимірники коефіцієнта гармонік).
- На високих частотах (СЧ, ВЧ) використовують непрямі виміри з допомогою аналізаторів спектра чи селективних вольтметрів .
Основним параметром електронного підсилювача є коефіцієнт посилення К. Коефіцієнт посилення потужності (напруги, струму) визначається ставленням потужності (напруги, струму) вихідного сигналу до потужності (напруги, струму) вхідного та характеризує підсилювальні властивості схеми. Вихідний і вхідний сигнали повинні бути виражені в одних і тих самих кількісних одиницях, тому коефіцієнт посилення є безрозмірною величиною.
Відсутність реактивних елементів у схемі, а також при певних режимах її роботи, коли виключається їх вплив, коефіцієнт посилення є дійсною величиною, яка не залежить від частоти. У цьому випадку вихідний сигнал повторює форму вхідного і відрізняється від нього в раз тільки амплітудою. У подальшому викладі матеріалу йтиметься про модуль коефіцієнта посилення, якщо немає особливих застережень.
Залежно від вимог, що висуваються до вихідних параметрів підсилювача змінного сигналу, розрізняють коефіцієнти посилення:
а) за напругою, що визначається як відношення амплітуди змінної складової вихідної напруги до амплітуди змінної складової вхідного, тобто.
б) за струмом, що визначається ставленням амплітуди змінної складової вихідного струму до амплітуди змінної складової вхідного:
в) за потужністю
Оскільки коефіцієнт посилення по потужності можна визначити наступним чином:
За наявності реактивних елементів у схемі (конденсаторів, індуктивностей) коефіцієнт посилення слід розглядати як комплексну величину
де m і n - дійсна та уявна складові, що залежать від частоти вхідного сигналу:
Припустимо, що коефіцієнт посилення До залежить від амплітуди вхідного сигналу. У цьому випадку при подачі на вхід підсилювача синусоїдального сигналу вихідний сигнал також матиме синусоїдальну форму, але відрізнятися від вхідного по амплітуді в раз і по фазі на кут .
Періодичний сигнал складної форми згідно з теоремою Фур'є можна представити сумою кінцевого або нескінченно великого числа гармонійних складових, що мають різні амплітуди, частоти та фази. Так як К - комплексна величина, то амплітуди та фази гармонійних складових вхідного сигналу при проходженні через підсилювач змінюються по-різному і вихідний сигнал буде відрізнятися формою від вхідного.
Спотворення сигналу при проходженні через підсилювач, обумовлені залежністю параметрів підсилювача від частоти і не залежать від амплітуди вхідного сигналу, називаються лінійними спотвореннями. У свою чергу, лінійні спотворення можна розділити на частотні (що характеризують зміну модуля коефіцієнта посилення К у смузі частот за рахунок впливу реактивних елементів у схемі); фазові (що характеризують залежність зсуву по фазі між вихідним та вхідним сигналами від частоти за рахунок впливу реактивних елементів).
Частотні спотворення сигналу можна оцінити за допомогою амплітудно-частотної характеристики, що виражає залежність модуля коефіцієнта посилення напруги від частоти. Амплітудно-частотна характеристика підсилювача у загальному вигляді представлена на рис. 1.2. Робочий діапазон частот підсилювача, всередині якого коефіцієнт посилення можна вважати з відомим ступенем точності постійним, лежить між нижчою та вищою граничними частотами і називається смугою пропускання. Граничні частоти визначають зменшення коефіцієнта посилення на задану величину від максимального значення на середній частоті .
Ввівши коефіцієнт частотних спотворень на даній частоті
де - коефіцієнт посилення по напрузі на цій частоті, можна за допомогою амплітудно-частотної характеристики визначити частотні спотворення у будь-якому діапазоні робочих частот підсилювача.
Оскільки найбільші частотні спотворення маємо на межах робочого діапазону, то при розрахунку підсилювача, як правило, задають коефіцієнти частотних спотворень на нижчій та вищій граничних частотах, тобто.
де - відповідно коефіцієнти посилення за напругою на вищій та нижчій граничних частотах.
Зазвичай приймають, тобто на граничних частотах коефіцієнт посилення за напругою зменшується рівня 0,707 значення коефіцієнта посилення на середній частоті. За таких умов смуга пропускання підсилювачів звукової частоти, призначених для відтворення мовлення та музики, лежить у межах 30-20 000 Гц. Для підсилювачів, що застосовуються в телефонії, допустима вужча смуга пропускання 300-3400 Гц. Для посилення імпульсних сигналів необхідно використовувати звані широкосмугові підсилювачі, смуга пропускання яких розташовується в діапазоні частот від десятків або одиниць герц до десятків або навіть сотень мегагерц.
Для оцінки якості підсилювача часто користуються параметром
Для широкосмугових підсилювачів
Протилежністю широкосмугових підсилювачів є вибіркові підсилювачі, призначення яких полягає у посиленні сигналів у вузькій смузі частот (рис. 1.3).
Підсилювачі, призначені для посилення сигналів зі скільки завгодно малою частотою, називаються підсилювачами постійного струму. З визначення ясно, що нижча гранична частота смуги пропускання такого підсилювача дорівнює нулю. Амплітудно-частотна характеристика підсилювача постійного струму дано на рис. 1.4.
Фазочастотна характеристика показує, як змінюється кут зсуву фаз між вихідним та вхідним сигналами при зміні частоти та визначає фазові спотворення.
Фазові спотворення відсутні при лінійному характері фазочастотної характеристики (пунктирна лінія на рис. 1.5), тому що в цьому випадку кожна гармонійна складова вхідного сигналу при проходженні через підсилювач зсувається за часом на один і той же інтервал. Кут зсуву фаз між вхідним та вихідним сигналами при цьому пропорційний частоті
де - Коефіцієнт пропорційності, що визначає кут нахилу характеристики до осі абсцис.
Фазочастотна характеристика реального підсилювача представлена рис. 1.5 суцільною лінією. З рис. 1.5 видно, що в межах смуги пропускання підсилювача фазові спотворення мінімальні, проте різко зростають в області граничних частот.
Якщо коефіцієнт посилення залежить від амплітуди вхідного сигналу, то мають місце нелінійні спотворення сигналу, що посилюється, обумовлені наявністю в підсилювачі елементів з нелінійними вольт-амперними характеристиками.
Задаючи закон зміни, можна проектувати нелінійні підсилювачі з певними властивостями. Нехай коефіцієнт посилення визначається залежністю , де - Коефіцієнт пропорційності.
Тоді при подачі на вхід підсилювача вхідного синусоїдального сигналу вихідний сигнал підсилювача
де - амплітуда та частота вхідного сигналу.
Перша гармонійна складова у виразі (1.6) є корисним сигналом, інші є результатом нелінійних спотворень.
Нелінійні спотворення можна оцінити за допомогою так званого коефіцієнта гармонік
де - амплітудні значення відповідно до потужності, напруги і струму гармонійних складових.
Індекс визначає номер гармоніки. Зазвичай враховують лише другу та третю гармоніки, тому що амплітудні значення потужностей вищих гармонік порівняно малі.
Лінійні та нелінійні спотворення характеризують точність відтворення форми вхідного сигналу підсилювачем.
Амплітудна характеристика чотириполюсників, що складаються лише з лінійних елементів, за будь-якого значення теоретично є похилою прямою. Майже максимальне значення обмежується електричною міцністю елементів чотириполюсника. Амплітудна характеристика підсилювача, виконаного на електронних приладах (рис. 1.6), в принципі нелінійна, проте може містити ділянки ОА, де крива має лінійний характер з великим ступенем точності. Робочий діапазон вхідного сигналу повинен виходити межі лінійного ділянки (ОА) амплітудної характеристики підсилювача, інакше нелінійні спотворення перевищать допустимий рівень.