اعوجاج هارمونیک کل (THD). ضریب اعوجاج غیرخطی (THD، THD)، ضریب اعوجاج هارمونیک (THD، Kg، THDr) - رویکردهای مختلف برای تعیین ضریب اعوجاج غیرخطی تقویت کننده

از دروس CHP و TPP می دانیم که مدارهای الکتریکی به خطی، غیر خطی و پارامتریک تقسیم می شوند. دو نوع مدار آخر با مدارهای خطی تفاوت دارند زیرا می توانند اجزای هارمونیک جدیدی را در طیف پاسخ در مقایسه با طیف سیگنال ورودی ایجاد کنند.

تبدیل سیگنال غیرخطی می تواند مطلوب و مفید باشد (مثلاً در تشخیص) یا می تواند مضر و همزمان باشد (مثلاً در تقویت کننده ها). در این حالت، زمانی که این پدیده در دستگاه حاوی این مدار استفاده نمی شود، بسیار نامطلوب است، زیرا اغلب عوارض جانبی مضری ایجاد می کند. بنابراین شکل موج خروجی این دستگاه ها با شکل موج ورودی آنها متفاوت خواهد بود. تغییر شکل موج را اعوجاج غیر خطی می گویند.

دلیل اعوجاج غیرخطی این است که وقتی یک سیگنال هارمونیک با فرکانس f به ورودی اعمال می شود، سیگنالی در خروجی ظاهر می شود که شامل یک جزء ثابت، یک فرکانس اساسی و هارمونیک های بالاتر با فرکانس های 2f، 3f، 4f است. ، و غیره. دامنه هارمونیک های بالاتر با افزایش اعداد به سرعت کاهش می یابد. هارمونیک دوم و سوم معمولا غالب هستند.

منبع اعوجاج های غیر خطی عناصر مداری هستند که جریان در آنها با ولتاژ اعمال شده متناسب نیست، یعنی. دارای مشخصه جریان-ولتاژ غیر خطی. اینها معمولاً لوله های خلاء، ترانزیستورها، دیودها، سیم پیچ هایی با هسته های فرومغناطیسی هستند.

نیاز به اندازه گیری اعوجاج های غیر خطی با مطالعه پارامترهای تقویت کننده ها و ژنراتورهای نوسانات سینوسی همراه است.

اعوجاج غیرخطی یک پدیده پیچیده است که به پارامترهای زیادی بستگی دارد: ترکیب مدار الکتریکی، مشخصه دامنه-فرکانس آن، شکل سیگنال، دامنه آن و غیره. با افزایش دامنه، اعوجاج غیرخطی افزایش می‌یابد. معمولاً با افزایش فرکانس، اعوجاج هارمونیک در تقویت کننده نیز افزایش می یابد.

اعوجاج های غیرخطی با ضریب هارمونیک K تخمین زده می شوندجی و همچنین ضریب اعوجاج غیرخطی K N .

ضریب هارمونیک Kجی به عنوان نسبت مقدار ولتاژ ریشه میانگین مربع (مؤثر) مجموع همه هارمونیک های سیگنال، به جز اولی، به مقدار ولتاژ ریشه میانگین مربع (مؤثر) اولین هارمونیک طبق فرمول ( 34):

جایی که U 1، U 2، U 3 , … Un مقادیر ریشه میانگین مربع ولتاژ هارمونیک های جداگانه سیگنال خروجی هستند.

ضریب K G تفاوت بین شکل یک سیگنال تناوبی معین و یک سیگنال هارمونیک را مشخص می کند.

به راحتی می توان دریافت که در غیاب هارمونیک های بالاتر در سیگنال خروجی، Kجی = 0، یعنی یک سیگنال سینوسی از ورودی به خروجی بدون اعوجاج منتقل می شود.

ضریب اعوجاج غیر خطی Kn به عنوان نسبت مقدار ریشه میانگین مربع (موثر) ولتاژ هارمونیک های بالاتر به مقدار ریشه میانگین مربع (موثر) کل سیگنال طبق فرمول (مؤثر) تعریف می شود. 35):

رایج ترین روش های اندازه گیری تک فرکانس عبارتند از:

1. روش سرکوب هارمونیک بنیادی

2. روش تحلیل استرس

اندازه گیری اعوجاج هارمونیک با روش سرکوب هارمونیک بنیادی

مطابق با فرمول تعیین ضریب اعوجاج غیرخطی، لازم است مقدار موثر سیگنال مورد مطالعه و مقدار موثر اجزای هارمونیک بالاتر اندازه گیری شود.

دستگاه های خاصی وجود دارند که ضریب اعوجاج غیرخطی را اندازه گیری می کنند که اعوجاج سنج های غیر خطی نامیده می شوند.

یک بلوک دیاگرام ساده شده اعوجاج سنج هارمونیک آنالوگ در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1 - بلوک دیاگرام ساده شده اعوجاج سنج هارمونیک آنالوگ

نمودار دستگاه خاکشیرشامل یک دستگاه ورودی، یک فیلتر بریدگی قابل تنظیم و یک ولت متر تضعیف شده درجه دوم است.

اصل عملکرد دستگاه بر اساس اندازه گیری جداگانه ولتاژ rms سیگنال مورد مطالعه و ولتاژ rms هارمونیک های بالاتر همان سیگنال است.

دستگاه ورودی مقدار مورد نیاز مقاومت ورودی را فراهم می کند و برای تطبیق دستگاه اندازه گیری با منبع سیگنال مورد مطالعه عمل می کند.

فیلتر ناچ در حالت ایده آل باید میرایی بی نهایت زیاد در فرکانس هارمونیک اول (بنیادی) و میرایی صفر در فرکانس های هارمونیک بالاتر داشته باشد. به طور معمول، یک فیلتر شکاف با استفاده از مدار پل وین متشکل از مقاومت ها و خازن ها اجرا می شود (شکل 2 را ببینید).

اندازه گیری اعوجاج هارمونیک با تحلیل تنش

اندازه گیری اعوجاج های غیر خطی با روش تحلیل ولتاژ (توسط هارمونیک های فردی) با استفاده از سطح سنج انتخابی (IMU) انجام می شود.

مدار اندازه گیری ضریب هارمونیک با استفاده از IMU در شکل 3 نشان داده شده است و از یک ژنراتور، یک فیلتر پایین گذر، یک شبکه چهار ترمینال مورد مطالعه، یک IMU تشکیل شده است.

شکل 3 - اندازه گیری اعوجاج هارمونیک توسط آنالیز ولتاژ

IMU به خروجی شی مورد مطالعه متصل است. با سیگنال سینوسی تک فرکانس برای کنترل ولتاژ هر فرکانسی که در نتیجه اعوجاج غیر خطی در آن ظاهر شده است. در همان زمان، IMU به طور متوالی به هارمونیک های اول، دوم، سوم (و در صورت لزوم به هارمونیک های بالاتر) تنظیم می شود که ولتاژ (سطح) آن باید کنترل شود. بنابراین، سطوح همه هارمونیک های سیگنال مورد مطالعه به طور جداگانه اندازه گیری می شود و تضعیف غیر خطی برای هر یک از آنها پیدا می شود، در حالی که تفاوت بین سطح هارمونیک اول و هر یک از فرکانس های کنترل شده گرفته می شود:

A Kn \u003d L 1 - L n

در برخی موارد هنگام تعمیر وسایل الکترونیکی رادیویی نیاز به محاسبه ضریب هارمونیک است. این مشخصه را می توان با استفاده از محاسبات نسبتا ساده ریاضی اندازه گیری و ارزیابی کرد. فرآیندهای اندازه گیری و فرمول های پرکاربرد در نمای کلی برنامه ما توضیح داده شده است. اگر می خواهید دستگاه های اضافی را در سیستم رسانه ای خودرو نصب کنید، او می تواند به شما کمک کند. برای این کار حتما به ضریب هارمونیک آمپلی فایر نیاز خواهید داشت.

اگر قصد اتصال به سیستم هدفون را دارید، پارامتر را در نظر بگیرید. رادیوهای مدرن به آنها اجازه می دهد تا از طریق بلوتوث یکپارچه شوند. متر به ارزیابی کار کمک می کند.

ارزیابی تداخل غیر خطی - چیست، ترتیب محاسبه و اندازه گیری

اعوجاج هارمونیک کل (THD) یک ابزار ریاضی است، یک "پیچیدگی" که تغییرات ناخواسته در یک سیگنال را کمیت می کند. اعوجاج، به نوبه خود، مشخصه ای است که اختلاف بین سیگنال توصیف شده توسط یک سیستم نظری یا ایده آل و شرایط واقعی را توصیف می کند. THD همچنین برای ارزیابی کیفیت سیم کشی، ویژگی های دستگاه های متصل که با هم تداخل ایجاد می کنند، استفاده می شود.

وظیفه اصلی در هنگام مونتاژ به حداقل رساندن پارامتر نویز خطی است. دستیابی به پارامترهای ایده آل غیرممکن است، اما می توانید به آنها نزدیک شوید و بسته به وظایف، ولتاژ پایدار یا صدایی شفاف و زیبا ارائه دهید. این هنگام اتصال تقویت کننده ها تحقق می یابد که شرط اصلی آن نیاز به کاهش تداخل است.

برای درک اینکه چه چیزی در کل در خطر است، لازم است انواع تغییرات ممکن را ذکر کنیم:

غیر خطی؛
فاز؛
فرکانس؛
پویا؛
صلیب؛
درون مدولاسیون؛
حاشیه، غیرمتمرکز.

برخی از موارد فوق ویژگی های پیچیده ای هستند که با هم می توان با استفاده از پارامتر نویز غیر خطی یکسانی تخمین زد. در واقع این ویژگی برای تمامی سیستم ها و شبکه های رادیویی الکترونیکی و الکتریکی جهانی است. با کمک تکنیک پیشنهادی، شما قادر خواهید بود ضریب هارمونیک ولتاژ را تخمین بزنید.

فرمول های پایه

SOI یک کمیت غیر قابل اندازه گیری است. نسبت مجموع RMS ویژگی های طیفی سیگنال خروجی است که در طیف ورودی وجود ندارد و مجموع RMS تمام اجزای طیف سیگنال ورودی (اولین جزء هارمونیک). به بیان ساده، این پارامتر نسبت نویز طیفی را که در سیگنال خروجی ظاهر می شود، اما در سیگنال ورودی وجود ندارد، به کل طیف ارزیابی می کند. هر چه تداخل کمتر باشد، SOI کمتر خواهد بود.

اگر THD در مستندات فنی آورده شده باشد، می توانید کیفیت و ماهیت مونتاژ دستگاه را ارزیابی کنید. این مشخصه همچنین قابل اندازه گیری است، به شما امکان می دهد میزان تداخل در سیستم مورد ارزیابی را تخمین بزنید. به عبارت دیگر، تعیین دقیق تداخل تأثیرگذار امکان پذیر است.

توجه داشته باشید که همراه با SOI، یکی دیگر از پارامترهای اعوجاج هارمونیک تخمینی (THD) نیز استفاده می شود. همچنین اغلب به عنوان نسبت هارمونیک نامیده می شود، زیرا به عنوان نسبت ولتاژ ریشه میانگین مربع مجموع هارمونیک های بالاتر سیگنال، به استثنای اولی، به ولتاژ اولی بیان می شود. هارمونیک با اثر سینوسی به عبارت دیگر، پرش سیگنال ارزیابی می شود.

به نوبه خود، مشخصه ای وجود دارد که به صورت درصدی "اتصال" SOI با CHI و نسبت آنها را ارزیابی می کند. لازم به ذکر است که برای تداخل های کوچک عملاً برابر هستند، اما به ارزیابی تداخل های قوی تر و ماهیت آنها کمک می کنند.

محاسبه THD و THD

اندازه گیری اعوجاج هارمونیک بر این واقعیت استوار است که می توان از داده های تجربی و تخمینی برای به دست آوردن یک مشخصه استفاده کرد. برای بسیاری از سیستم ها، می توان آنها را به صورت تحلیلی تخمین زد، زیرا شرایط اولیه و نهایی مشخص است. بسیاری از آماتورهای رادیویی تازه کار ممکن است اعتراض یا تعجب کنند، اما این حقیقت دارد. SOI و THD به عنوان یک مشخصه در زمان طراحی هر مدار دستگاه تعیین می شوند. یعنی تداخل، هم توسط راه حل و هم توسط اجزای مورد استفاده، مستلزم تداخل است.

مثلا:

برای یک موج مربع یا یک موج مربع متقارن، THD برابر با 48.3٪ است.

سیگنال دندان اره نزدیک به ایده آل دارای THD 80.3٪ است.

مثلثی متقارن - 12.1٪.

بر این اساس، تفاوت های این مقادیر غیر هنجاری هستند و به عنوان تداخل فعلی ارزیابی می شوند که باید حذف شوند.

برای راحتی محاسبات، یک پارامتر دیگر وجود دارد μ ، که یک سیگنال پالس مستطیلی نامتقارن را با نسبت مدت زمان پالس به دوره مشخص می کند:

THD به حداقل 0.483 در μ = 0.5 می رسد و سیگنال به یک موج مربع سینوسی نزدیک می شود. بر اساس این اصل، نه تنها انواع سیگنال ها با فیلتر کردن تغییر می کنند، بلکه تغییرات ناخواسته نیز حذف می شوند که برای تقویت و تجهیزات صوتی اهمیت ویژه ای دارد.

ارزیابی SOI و THD به شما امکان می دهد خلوص طیف سیگنال هر دستگاهی، از جمله تقویت کننده، FPGA، میکروکنترلر، هدفون و هدست را ارزیابی کنید. THD به شما اجازه می دهد تا الگوریتم های بسیاری از قطعات الکترونیکی و دیجیتالی را که سیگنال های آنالوگ را ارسال می کنند، کنترل کنید.

ارزیابی با استفاده از اسیلوسکوپ دیجیتال انجام می شود. قبل از استفاده، با محاسبه THD از طیف مورد ارزیابی قرار می گیرد و داده هایی بر روی متر برای تعیین مناسب بودن آن برای آزمایش ها به دست می آید.

در خانه، این کار را می توان به دو روش با استفاده از کنتورهای غیر مستقیم انجام داد:

ولتاژ خروجی و ولتاژ ورودی مقیاس‌شده را به تفریق‌گر اعمال کنید و آن را روی یک اسیلوسکوپ ارزیابی کنید، از جمله نویز و جریان دریافتی.
از تقویت کننده رزونانس قابل تنظیم استفاده کنید و ناحیه مورد نیاز را برای ارزیابی انتخاب کنید.

گزینه اول ساده تر است، اما بیشتر به ارزیابی اکتشافی مربوط می شود. اما بهترین ضریب سنج هارمونیک یک اسیلوسکوپ دیجیتال متصل به کامپیوتر است که مقدار نهایی پارامترهای جریان و ولتاژ را از جمله تخمین بالاترین پیک هارمونیک به صورت عددی می دهد.

اگر یک ولتاژ سینوسی به ورودی تقویت کننده اعمال شود، ولتاژ تقویت شده در خروجی سینوسی نیست، بلکه پیچیده تر خواهد بود. از یک سری نوسانات سینوسی ساده - هارمونیک های اساسی و بالاتر تشکیل شده است. بنابراین، تقویت کننده هارمونیک های اضافی را اضافه می کند که در ورودی تقویت کننده وجود نداشت.

شکل 2 - اعوجاج های غیرخطی

شکل 2 ولتاژ سینوسی در ورودی تقویت کننده Uin و ولتاژ غیر سینوسی تحریف شده در خروجی Uout را نشان می دهد. در این حالت تقویت کننده هارمونیک دوم را معرفی می کند. در نمودار ولتاژ Uout، خط چین اولین هارمونیک مفید (نوسان بنیادی) را نشان می دهد که دارای فرکانس مشابه با ولتاژ ورودی و هارمونیک دوم مضر با دو برابر فرکانس است. ولتاژ خروجی مجموع این دو هارمونیک است.
اعوجاج در شکل ارتعاشات تقویت شده، به عنوان مثال. اضافه شدن هارمونیک های اضافی به شکل موج اصلی را اعوجاج غیر خطی می نامند. آنها خود را در این واقعیت نشان می دهند که صدا خشن می شود و صدا می دهد. برای ارزیابی اعوجاج غیرخطی، از ضریب اعوجاج غیرخطی kH استفاده می شود که نشان می دهد چند درصد از همه هارمونیک های غیر ضروری ایجاد شده توسط خود تقویت کننده، در رابطه با نوسان اصلی 1
اگر kn کمتر از 5٪ باشد، یعنی اگر هارمونیک های اضافه شده توسط تقویت کننده بیش از 5٪ هارمونیک اول نباشد، گوش متوجه اعوجاج نمی شود. با ضریب اعوجاج غیرخطی بیش از 10 درصد، صدا و صدای تق تق در حال حاضر تصور انتقال هنری را از بین می برد. بیش از 20٪ کیلوهات، تحریف غیرقابل قبول است و حتی گفتار نامفهوم می شود.
اعوجاج غیرخطی نیز زمانی رخ می دهد که ارتعاشات یک شکل پیچیده در انتقال گفتار و موسیقی تقویت شود. در این حالت، شکل نوسانات تقویت شده نیز مخدوش شده و هارمونیک های اضافی اضافه می شود. نوسانات پیچیده خود از هارمونیک هایی تشکیل شده اند که باید به درستی توسط تقویت کننده بازتولید شوند. آنها را نباید با هارمونیک های اضافی که خود تقویت کننده ایجاد می کند اشتباه گرفت. هارمونیک های ولتاژ ورودی مفید هستند، زیرا آنها تن صدا را تعیین می کنند و هارمونیک های معرفی شده توسط تقویت کننده مضر هستند. اعوجاج های غیر خطی ایجاد می کنند.
علل اعوجاج غیر خطی در تقویت کننده ها عبارتند از: غیر خطی بودن مشخصات لامپ ها و ترانزیستورها، وجود جریان شبکه کنترلی در لامپ ها و اشباع مغناطیسی هسته ترانسفورماتورها یا چوک های فرکانس پایین. اعوجاج غیر خطی قابل توجهی نیز در بلندگوها، تلفن ها، میکروفون ها، پیکاپ ها ایجاد می شود.
3. انواع دیگر تحریف. وجود مقاومت های راکتیو در دستگاه تقویت کننده منجر به بروز اعوجاج فاز می شود. تغییر فاز بین نوسانات مختلف در خروجی تقویت کننده مانند ورودی نیست. هنگام پخش صداها این اعوجاج ها نقشی ندارند، زیرا اندام های شنوایی انسان آنها را احساس نمی کنند، اما در برخی موارد، مثلاً در تلویزیون، اثر مضری دارند.
هر تقویت کننده اعوجاج محدوده دینامیکی ایجاد می کند. فشرده شده است، یعنی نسبت قوی ترین نوسان به ضعیف ترین در خروجی تقویت کننده کمتر از ورودی است. این کار صدای طبیعی را از بین می برد. به منظور کاهش این گونه اعوجاج ها، گاهی اوقات دستگاه خاصی برای گسترش دامنه دینامیکی معرفی می شود که به آن منبسط کننده می گویند. فشرده‌سازی دامنه دینامیکی در دستگاه‌های الکتروآکوستیک نیز رخ می‌دهد.

پارامترهای اصلی تقویت کننده ها

هر تقویت کننده ای که برای پردازش سیگنال های زیست پزشکی طراحی شده باشد می تواند به عنوان یک چهار قطبی فعال نمایش داده شود (شکل 1.1). یک منبع سیگنال با EMF Eux و مقاومت داخلی Ri به ورودی تقویت کننده متصل است. یک جریان ورودی Iin در مدار ورودی جریان دارد که مقدار آن به مقاومت ورودی تقویت کننده Rin و مقاومت داخلی منبع سیگنال بستگی دارد. به دلیل افت ولتاژ در مقاومت داخلی منبع سیگنال، ولتاژ ورودی که در واقع توسط تقویت کننده تقویت می شود، با EMF منبع سیگنال متفاوت است:

شکل 1.1 - مدار معادل تقویت کننده

جریان خروجی تقویت کننده جریان بار Rn است. مقدار این جریان به ولتاژ خروجی بستگی دارد که به دلیل مقاومت خروجی تقویت کننده با ولتاژ بدون بار kUin متفاوت است.

برای ارزیابی ویژگی های تقویت کننده، تعدادی پارامتر معرفی شده است.
- افزایش ولتاژ و جریان

این ضرایب نشان می دهد که چند برابر مقادیر ولتاژ و جریان در خروجی نسبت به مقادیر ورودی تغییر می کند. بهره قدرت را می توان به صورت پیدا کرد

هر تقویت کننده ای K P >>1 دارد، در حالی که افزایش جریان و ولتاژ می تواند کمتر از واحد باشد. با این حال، اگر به طور همزمان K I<1 и K U <1, устройство не может считаться усилителем.
لازم به ذکر است که بیشتر مدارهای تقویت کننده حاوی عناصر واکنشی (خازن و القاء) هستند، بنابراین در حالت کلی، بهره تقویت کننده پیچیده خواهد بود.

جایی که زاویه میزان تغییر فاز سیگنال را هنگام عبور از ورودی به خروجی تعیین می کند.
مشخصه دامنه فرکانس (AFC) تقویت کننده، وابستگی بهره را به فرکانس سیگنال تقویت شده تعیین می کند. یک نمای تقریبی از پاسخ فرکانسی تقویت کننده در شکل 1.2 نشان داده شده است. برای بهره K 0 حداکثر مقدار ضریب را در فرکانس به اصطلاح "متوسط" بگیرید. دو نقطه مشخص در پاسخ فرکانسی مفهوم "پهنای باند" تقویت کننده را تعریف می کند. فرکانس هایی که در آن بهره با ضریب 3 (یا 3 دسی بل) کاهش می یابد، فرکانس قطع نامیده می شود. روی انجیر 1.2 f 1 فرکانس قطع پایین f H است و f 2 فرکانس قطع بالایی بوست (f B) است. تفاوت:

F \u003d f B - f N

پهنای باند تقویت کننده نامیده می شود که محدوده فرکانس کاری تقویت کننده را تعیین می کند.
به طور کلی، پاسخ فرکانس نشان می دهد که چگونه دامنه سیگنال خروجی با دامنه ثابت سیگنال ورودی در محدوده فرکانس تغییر می کند، در حالی که فرض بر این است که شکل موج تغییر نمی کند. برای تخمین تغییر در بهره با تغییر در فرکانس، مفهوم اعوجاج فرکانس معرفی شده است

M H \u003d M B \u003d. اعوجاج های فرکانس به عنوان خطی طبقه بندی می شوند، به عنوان مثال. که ظاهر آن منجر به تحریف شکل سیگنال اصلی نمی شود.
بر اساس نوع پاسخ فرکانسی، تقویت کننده ها را می توان به چندین کلاس تقسیم کرد.
تقویت کننده های DC: f H \u003d 0 هرتز، f B \u003d (103 3 - 108 8) هرتز؛
تقویت کننده های فرکانس صوتی: f H \u003d 20 هرتز، f B \u003d (15 - 20) 10 هرتز؛
تقویت کننده های فرکانس بالا: f H \u003d 20 * 103 هرتز، f B \u003d (200 - 300) 103 3 هرتز.
تقویت کننده های باند باریک (انتخابی). یکی از ویژگی های متمایز دومی این است که آنها عملاً یک هارمونیک را از کل طیف فرکانس سیگنال تقویت می کنند و نسبت آنها به فرکانس های قطع بالا و پایین این است:

شکل 1. 2- پاسخ فرکانسی تقویت کننده

مشخصه دامنه تقویت کننده ویژگی های تغییر در بزرگی سیگنال خروجی را هنگام تغییر ورودی منعکس می کند. همانطور که در شکل دیده میشود. ولتاژ خروجی 1.3 در صورت عدم وجود ولتاژ ورودی برابر با صفر (UOUT min) نیست. این به دلیل نویز داخلی تقویت کننده است که به همین دلیل حداقل مقدار ولتاژ ورودی که می تواند به ورودی تقویت کننده اعمال شود محدود است و حساسیت آن را تعیین می کند:

افزایش قابل توجه ولتاژ ورودی (نقطه 3) منجر به این واقعیت می شود که مشخصه دامنه غیر خطی می شود و افزایش بیشتر ولتاژ خروجی متوقف می شود (نقطه 5). این به دلیل اشباع مراحل تقویت کننده است. مقدار قابل قبولی از ولتاژ ورودی در نظر گرفته می شود که در آن ولتاژ خروجی از UOUTmax تجاوز نمی کند، که همانطور که از شکل 1.3 مشاهده می شود، در مرز مقطع خطی مشخصه دامنه قرار دارد. مشخصه دامنه محدوده دینامیکی تقویت کننده را تعیین می کند:

گاهی اوقات، برای راحتی، محدوده دینامیکی بر حسب دسی بل محاسبه می شود، به صورت زیر:

شکل 1. 3 - مشخصه دامنه تقویت کننده

ضریب اعوجاج هارمونیک (اعوجاج هارمونیک) تقویت کننده تعیین می کند که شکل موج یک شکل موج سینوسی در طول تقویت چقدر اعوجاج شود. اعوجاج سیگنال به این معنی است که همراه با هارمونیک بنیادی (اول)، هارمونیک های مرتبه بالاتر در طیف آن ظاهر می شوند. بر این اساس، ضریب اعوجاج غیرخطی را می توان به صورت زیر یافت:

که در آن U i ولتاژ هارمونیک با عدد i>1 است. به راحتی می توان دید که در غیاب هارمونیک های بالاتر در سیگنال خروجی، K G = 0، یعنی. یک سیگنال سینوسی از ورودی به خروجی بدون اعوجاج منتقل می شود. امپدانس ورودی و خروجی تأثیر نسبتاً محسوسی بر عملکرد تقویت کننده دارد. هنگام تقویت سیگنال های تغییر یا مقاومت متغیر را می توان به صورت زیر یافت:

در جریان مستقیم، این پارامترها را می توان با فرمول های ساده شده تعیین کرد

هنگام تعیین مقاومت های ورودی و خروجی، باید به خاطر داشت که در برخی موارد آنها می توانند به دلیل عناصر راکتیو مدار پیچیده باشند. در این حالت ممکن است اعوجاج فرکانس قابل توجهی سیگنال به خصوص در محدوده فرکانس بالا رخ دهد. تقویت سلولی: تقویت کننده سیگنال سلولیکلوب جی اس ام.

ویژگی های اصلی تقویت کننده ها را در نظر بگیرید.

مشخصه دامنه، وابستگی دامنه ولتاژ خروجی (جریان) به دامنه ولتاژ ورودی (جریان) است (شکل 9.2). نقطه 1 مربوط به ولتاژ نویز اندازه گیری شده در Vin=0 است، نقطه 2 مربوط به حداقل ولتاژ ورودی است که در آن سیگنال در خروجی تقویت کننده در پس زمینه نویز قابل تشخیص است. بخش 2-3 منطقه عملیاتی است که در آن تناسب بین ولتاژ ورودی و خروجی تقویت کننده حفظ می شود. بعد از نقطه 3، اعوجاج غیر خطی سیگنال ورودی مشاهده می شود. درجه اعوجاج غیر خطی با ضریب غیر خطی تخمین زده می شود

اعوجاج (یا هارمونیک):

که در آن U1m، U2m، U3m، Unm به ترتیب دامنه های هارمونیک های 1 (بنیادی)، 2، 3 و n ام ولتاژ خروجی هستند.

ارزش محدوده دینامیکی تقویت کننده را مشخص می کند.

برنج. 9.2. پاسخ دامنه آمپلی فایر

مشخصه دامنه فرکانس (AFC) یک تقویت کننده، وابستگی مدول بهره به فرکانس است (شکل 9.3). فرکانس های fн و fв فرکانس های مرزی پایین و بالایی نامیده می شوند و تفاوت آنها

(fн–fв) – پهنای باند تقویت کننده.

برنج. 9.3. پاسخ فرکانس تقویت کننده

هنگام تقویت یک سیگنال هارمونیک با دامنه به اندازه کافی کوچک، اعوجاج شکل سیگنال تقویت شده رخ نمی دهد. هنگام تقویت یک سیگنال ورودی پیچیده حاوی تعدادی هارمونیک، این هارمونیک ها به یک اندازه توسط تقویت کننده تقویت نمی شوند، زیرا راکتانس های مدار به فرکانس متفاوتی بستگی دارد و در نتیجه منجر به اعوجاج سیگنال تقویت شده می شود.

چنین اعوجاج هایی را اعوجاج فرکانس می نامند و با ضریب اعوجاج فرکانس مشخص می شوند:

جایی که Kf مدول بهره در یک فرکانس معین است.

ضرایب اعوجاج فرکانس

و آنها را به ترتیب ضرایب اعوجاج در فرکانس های مرزی پایین و بالایی می نامند.

پاسخ فرکانسی را می توان در مقیاس لگاریتمی نیز ترسیم کرد. در این مورد، LACHH نامیده می شود (شکل 9.4)، بهره تقویت کننده بر حسب دسی بل بیان می شود، و فرکانس ها در امتداد محور آبسیسا در یک دهه رسم می شوند (فاصله فرکانس بین 10f و f).

برنج. 9.4. پاسخ فرکانسی لگاریتمی

تقویت کننده (LACH)

معمولاً فرکانس های مربوط به f=10n به عنوان نقاط مرجع انتخاب می شوند. منحنی های LAFC در هر حوزه فرکانسی دارای شیب خاصی هستند. بر حسب دسی بل در هر دهه اندازه گیری می شود.

مشخصه فرکانس فاز (PFC) یک تقویت کننده، وابستگی زاویه فاز بین ولتاژ ورودی و خروجی به فرکانس است. یک پاسخ فاز معمولی در شکل نشان داده شده است. 9.5. همچنین می توان آن را در مقیاس لگاریتمی ترسیم کرد.

در ناحیه فرکانس متوسط، اعوجاج فاز اضافی حداقل است. PFC به شما امکان می دهد اعوجاج فازی را که در تقویت کننده ها به دلایل مشابه فرکانس ها رخ می دهد، ارزیابی کنید.

برنج. 9.5. پاسخ فرکانس فاز (PFC) تقویت کننده

نمونه ای از وقوع اعوجاج فاز در شکل 1 نشان داده شده است. 9.6، که تقویت سیگنال ورودی متشکل از دو هارمونیک (خط نقطه‌دار) را نشان می‌دهد که در طول تقویت، تغییر فاز می‌دهند.

برنج. 9.6. اعوجاج فاز در تقویت کننده

پاسخ گذرا یک تقویت کننده، وابستگی سیگنال خروجی (جریان، ولتاژ) به زمان با یک عمل ورودی ناگهانی است (شکل 9.7). فرکانس، فاز و ویژگی های گذرا تقویت کننده به طور منحصر به فردی با یکدیگر مرتبط هستند.

برنج. 9.7. پاسخ گام آمپلی فایر

منطقه فرکانس بالا مربوط به یک پاسخ گذرا در منطقه زمان های کوتاه است، منطقه فرکانس های پایین مربوط به یک پاسخ گذرا در منطقه زمان های طولانی است.

با توجه به ماهیت سیگنال های تقویت شده، عبارتند از:

o تقویت کننده های سیگنال پیوسته. در اینجا، فرآیندهای استقرار نادیده گرفته می شود. مشخصه اصلی انتقال فرکانس است.

o تقویت کننده سیگنال های ضربه ای. سیگنال ورودی آنقدر سریع تغییر می کند که گذرا در تقویت کننده در یافتن شکل موج خروجی تعیین کننده است. مشخصه اصلی مشخصه انتقال ضربه تقویت کننده است.

با توجه به هدف تقویت کننده به موارد زیر تقسیم می شود:

o تقویت کننده های ولتاژ،

o تقویت کننده های جریان،

o تقویت کننده های قدرت

همه آنها قدرت سیگنال ورودی را تقویت می کنند. با این حال، تقویت کننده های قدرت خود باید و می توانند توان مشخص شده را با راندمان بالا به بار تحویل دهند.

1. قطعات برنامه را در mnemocode و کدهای ماشین برای عملیات زیر کامپایل کنید:

سیگنال ورودی، به مجموع rms تمام اجزای طیفی سیگنال ورودی

textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی راه‌اندازی به math/README مراجعه کنید.: 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 یک کمیت بدون بعد است و معمولاً به صورت درصد بیان می شود. علاوه بر SOI، سطح اعوجاج غیرخطی اغلب بر حسب بیان می شود عامل اعوجاج هارمونیک(CHI یا کیلوگرم) - مقداری که میزان اعوجاج غیر خطی دستگاه (تقویت کننده و غیره) را بیان می کند و برابر است با نسبت ولتاژ ریشه-میانگین مربع مجموع هارمونیک های بالاتر سیگنال به جز اول، به ولتاژ اولین هارمونیک زمانی که یک سیگنال سینوسی به ورودی دستگاه اعمال می شود.

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی تنظیم به ریاضی/README مراجعه کنید.: K_(\Gamma) = \frac(\sqrt(U_2^2 + U_3^2 + U_4^2 + \ldots + U_n^2+ \ldots) )(U_1)

KGI و همچنین KNI به صورت درصد بیان می شود و با نسبت با آن مرتبط است

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی راه‌اندازی به ریاضی/README مراجعه کنید.: K_(\Gamma) = \frac(K_\mathrm(H))(\sqrt(1 - K^2_\mathrm(H)))

بدیهی است که برای مقادیر کوچک THD و SOI در تقریب اول منطبق هستند. جالب اینجاست که در ادبیات غربی معمولاً از CHD استفاده می شود، در حالی که SOI به طور سنتی در ادبیات روسی ترجیح داده می شود.

همچنین مهم است که توجه داشته باشید که SOI و KGI فقط هستند معیارهای کمی اعوجاجاما کیفیت خوبی ندارد به عنوان مثال، مقدار THD (THD) 3٪ چیزی در مورد ماهیت اعوجاج نمی گوید، یعنی. در مورد چگونگی توزیع هارمونیک ها در طیف سیگنال، و به عنوان مثال، سهم اجزای فرکانس پایین یا فرکانس بالا چیست. بنابراین، در طیف لوله UMZCH، هارمونیک های پایین تر معمولا غالب هستند، که اغلب توسط گوش به عنوان یک "صدای لوله گرم" درک می شود، و در ترانزیستور اعوجاج UMZCH به طور یکنواخت در طیف توزیع می شود، و صاف تر است، که اغلب درک می شود. به عنوان یک "صدای معمولی ترانزیستور" (اگرچه این اختلاف تا حد زیادی به احساسات و عادات شخصی یک فرد بستگی دارد).

نمونه هایی از محاسبه CHI

برای بسیاری از سیگنال های استاندارد، THD را می توان به صورت تحلیلی محاسبه کرد. بنابراین، برای یک سیگنال مستطیلی متقارن (پیچان)

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی تنظیم به ریاضی/README مراجعه کنید.: K_(\Gamma) \,= \,\sqrt(\frac(\,\pi^2)(8)-1\,)\approx \, 0.483\, =\ 48.3\%

یک سیگنال دندان اره ایده آل دارای THD است

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی تنظیم به ریاضی/README مراجعه کنید.: K_(\Gamma) \,= \,\sqrt(\frac(\,\pi^2)(6)-1\,)\approx \, 0.803\, =\ 80.3\%

و متقارن مثلثی

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی تنظیم به ریاضی/README مراجعه کنید.: K_(\Gamma) \,= \,\sqrt(\frac(\,\pi^4)(96)-1\,)\approx\,0.121\, = \ ، 12.1\%

یک سیگنال پالس مستطیلی نامتقارن با نسبت مدت زمان پالس به دوره برابر با μ دارای CHI است

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی تنظیم به ریاضی/README مراجعه کنید.: K_(\Gamma)\,(\mu)=\sqrt(\frac(\mu(1-\mu)\pi^2\,)(2\sin^ 2\ pi\mu)-1\;)\,\qquad 0<\mu<1 ,

که به حداقل (≈0.483) در می رسد μ = 0.5، یعنی هنگامی که سیگنال به یک پیچ و خم متقارن تبدیل می شود. به هر حال، فیلتر کردن می تواند کاهش قابل توجهی در THD این سیگنال ها داشته باشد و در نتیجه سیگنال هایی نزدیک به شکل سینوسی به دست آورد. به عنوان مثال، یک سیگنال مستطیلی متقارن (پیچان) با THD اولیه 48.3٪، پس از عبور از فیلتر مرتبه دوم Butterworth (با فرکانس قطع برابر با فرکانس هارمونیک اساسی) دارای THD 5.3٪ است و اگر فیلتر مرتبه چهارم - سپس THD = 0.6٪. لازم به ذکر است که هرچه سیگنال در ورودی فیلتر پیچیده تر باشد و خود فیلتر (به طور دقیق تر عملکرد انتقال آن) پیچیده تر باشد، محاسبات THD دست و پا گیرتر و وقت گیرتر خواهد بود. بنابراین، یک سیگنال دندان اره استاندارد که از فیلتر درجه اول Butterworth عبور کرده است، دارای THD نه دیگر 80.3٪ بلکه 37.0٪ است که دقیقاً با عبارت زیر ارائه می شود.

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی تنظیم به ریاضی/README مراجعه کنید.: K_(\Gamma) \,= \, \sqrt(\frac(\,\pi^2)(3) - \pi\,\mathrm(cth)\, \pi \,)\,\تقریبا\,0.370\,= \, 37.0\%

و THD همان سیگنالی که از همان فیلتر عبور کرده است، اما از مرتبه دوم، قبلاً با یک فرمول نسبتاً دست و پا گیر داده می شود.

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی راه‌اندازی به ریاضی/README مراجعه کنید.: 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\% !}

اگر سیگنال پالس مستطیلی نامتقارن فوق را در نظر بگیریم که از فیلتر Butterworth عبور کرده است. پمرتبه پس از آن

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی تنظیم به ریاضی/README مراجعه کنید.: 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 \,)\,)

جایی که 0<μ <1 и

قادر به تجزیه عبارت (فایل اجرایی textvcپیدا نشد؛ برای راهنمایی تنظیم به ریاضی/README مراجعه کنید.: z_l\equiv \exp(\frac(i\pi(2l-1))(2p))\, \qquad l=1, 2,\ldots, 2p

برای جزئیات محاسبه، به یاروسلاو بلاگوشین و اریک مورئو مراجعه کنید.

اندازه گیری ها

در محدوده فرکانس پایین (LF) برای اندازه گیری THD از اعوجاج مترهای غیر خطی (متر ضریب هارمونیک) استفاده می شود.
در فرکانس‌های بالاتر (MF، HF)، اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم با استفاده از تحلیلگرهای طیف یا ولت‌مترهای انتخابی استفاده می‌شوند.

مقادیر معمولی THD و THD

در زیر برخی از مقادیر معمولی برای THD و در پرانتز برای THD آورده شده است.

همچنین ببینید

نظر خود را در مورد مقاله "ضریب اعوجاج غیرخطی" بنویسید.

ادبیات، منابع، یادداشت ها

کتابچه راهنمای وسایل الکترونیکی: در 2 جلد; اد. D. P. Linde - M.: انرژی،
گوروخوف پ.ک. فرهنگ لغت توضیحی رادیو الکترونیک. اصطلاحات اساسی- م: روس. زبان،

لینک های اضافی

گزیده ای در توصیف THD

من در شوک واقعی بودم. بنا به دلایلی ، چنین واقعیت باورنکردنی نمی خواست در سر مات و مبهوت من جای بگیرد ...
"مادر بزرگ؟" تنها چیزی بود که می توانستم بگویم.
استلا سرش را تکان داد و از اثر بسیار راضی بود.
- چطور؟ آیا به همین دلیل او به شما کمک کرد آنها را پیدا کنید؟ آیا او می دانست؟! .. - هزاران سوال به طور همزمان با عصبانیت در مغز آشفته من می چرخید و به نظرم می رسید که وقت نخواهم داشت هر چیزی را که به آن علاقه داشتم بپرسم. می خواستم همه چیز را بدانم! و در همان زمان ، من کاملاً فهمیدم که هیچ کس قرار نیست "همه چیز" را به من بگوید ...
- احتمالاً او را انتخاب کردم زیرا چیزی را احساس کردم. استلا متفکرانه گفت: "شاید این ایده مادربزرگ بود؟" اما او هرگز اعتراف نخواهد کرد - دختر دستش را تکان داد.
- و او؟.. او هم می داند؟ تمام چیزی بود که می توانستم بپرسم
- مسلما! استلا خندید. "چرا اینقدر از این تعجب کردی؟"
من نمی دانستم چگونه احساسات و افکارم را دقیق تر توضیح دهم، گفتم: "فقط این است که او قبلاً پیر شده است ... باید برای او سخت باشد."
- وای نه! استلا دوباره خندید. - خوشحال شد! خیلی خیلی خوشحال. مادربزرگ به او فرصت داد! هیچ کس نمی توانست در این مورد به او کمک کند - اما او می توانست! و دوباره او را دید... اوه، خیلی عالی بود!
و بالاخره متوجه شدم که او در مورد چه چیزی صحبت می کند ... ظاهراً مادربزرگ استلا این شانس را به "شوالیه" سابق خود داده است که او آنقدر ناامیدانه رویای تمام عمر طولانی خود را که پس از مرگ جسمی باقی مانده بود را در سر می پروراند. از این گذشته ، او آنقدر طولانی و سخت به دنبال آنها گشت ، آنقدر دیوانه وار می خواست آنها را پیدا کند ، به طوری که فقط یک بار می توانست بگوید: چقدر متاسفم که یک بار رفت ... که نتوانست محافظت کند ... که نمی توانست نشان دهد. چقدر قوی بود و از صمیم قلب آنها را دوست داشت ... او تا حد مرگ به آنها نیاز داشت تا او را درک کند و بتواند به نحوی او را ببخشد وگرنه دلیلی برای زندگی در هیچ یک از دنیاها نداشت ...
و اکنون او ، همسر عزیز و تنها او ، همانطور که همیشه او را به یاد می آورد ، به او ظاهر شد و به او فرصتی شگفت انگیز داد - او بخشید و به همین ترتیب ، زندگی را بخشید ...
تنها در آن زمان بود که من واقعاً فهمیدم که مادربزرگ استلا وقتی به من گفت که چقدر مهم است فرصتی که به "رفتگان" دادم مهم است ... زیرا احتمالاً هیچ چیز در جهان بدتر از این نیست که با او باقی بمانم. گناه نابخشوده باعث رنجش و رنج کسانی شد که بدون آنها کل زندگی گذشته ما معنایی نداشت ...
ناگهان احساس خستگی زیادی کردم، گویی این جالب ترین زمان گذراندن با استلا آخرین قطره های نیروی باقی مانده ام را از من گرفت ... کاملاً فراموش کردم که این "جالب" مانند هر چیز جالب قبلی "قیمت" خود را دارد و بنابراین باز هم مثل قبل مجبور شدم خرج "پیاده روی" امروز را بدهم... فقط این همه "مشاهده" زندگی دیگران بار بزرگی بود برای بدن بیچاره من که هنوز به آن عادت نکرده بودم و برای من. پشیمانی بزرگ تا اینجای کار، برای مدت بسیار کوتاهی به اندازه کافی نوش جان کردم...
نگران نباشید، من به شما یاد می دهم که چگونه این کار را انجام دهید! - استلا با خوشحالی گفت، انگار در حال خواندن افکار غمگین من است.
- چیکار کنم؟ - من متوجه نشدم.
«خب، پس می‌توانی بیشتر با من بمانی. - دختر کوچولو با تعجب از سوال من جواب داد. - تو زنده ای، به همین دلیل برایت سخت است. و من به شما آموزش خواهم داد. آیا دوست دارید در جایی که «دیگران» زندگی می کنند قدم بزنید؟ و هارولد اینجا منتظر ما خواهد بود. - دختر با حیله گری بینی کوچکش را چروک کرد.
- همین الان؟ خیلی نامطمئن پرسیدم
سرش را تکان داد... و ما ناگهان به جایی "سقوط" کردیم، از میان "غبار ستاره ای" که با تمام رنگ های رنگین کمان می درخشید، "نشت" کردیم و خود را در دنیای دیگری دیدیم که کاملاً متفاوت از دنیای قبلی و "شفاف" بود...
* * *

ای فرشته ها!!! ببین، مامان، فرشته ها! - به طور غیرمنتظره ای نزدیک صدای نازک کسی جیرجیر کرد.
من هنوز از "پرواز" غیرمعمول نتوانستم به خودم بیایم، و استلا قبلاً داشت با شیرینی چیزی برای یک دختر کوچولو گرد توییت می کرد.
- و اگر فرشته نیستید، پس چرا اینقدر برق می زنید؟... - دخترک با تعجب صادقانه پرسید و بلافاصله دوباره با ذوق و شوق جیغ کشید: - اوه ما-آ-اموچکی! چه مرد خوش تیپی است!
فقط در آن زمان بود که متوجه شدیم آخرین "کار" استلا - سرگرم کننده ترین "اژدهای قرمز" او - با ما "شکست" خورد ...

سوتلانا در سن 10 سالگی

"آیا... چیست؟" - دخترک با نفس پرسید. -میتونم باهاش بازی کنم؟.. ناراحت نمیشه؟
ظاهراً مامان از نظر ذهنی او را به شدت صاف کرد ، زیرا دختر ناگهان بسیار ناراحت شد. اشک در چشمان قهوه ای گرم سرازیر شد و معلوم بود که کمی بیشتر - و آنها مانند رودخانه جاری می شوند.
- فقط گریه نکن! استلا سریع پرسید. "آیا می خواهی من هم همین کار را برای تو انجام دهم؟"
صورت دختر فوراً روشن شد. دست مادرش را گرفت و با خوشحالی فریاد زد:
"میشنوی مامان، من کار اشتباهی نکردم و آنها اصلا با من عصبانی نیستند!" منم میتونم داشته باشم؟.. واقعا خیلی خوب میشم! خیلی خیلی خیلی بهت قول میدم!
مامان با چشمان غمگین به او نگاه کرد و سعی کرد تصمیم بگیرد که چگونه درست پاسخ دهد. و دختر ناگهان پرسید:
"آیا بابای من را دیده ای، دختران نورانی مهربان؟" با برادرم ناپدید شد...
استلا با سوال به من نگاه کرد. و من از قبل می دانستم که او اکنون چه چیزی را ارائه می دهد ...
"می خواهی آنها را بخوریم؟" - همانطور که فکر می کردم، او پرسید.
- ما قبلاً جستجو کرده ایم، مدت زیادی است که اینجا هستیم. اما آنها نیستند. زن خیلی آرام جواب داد.
استلا لبخند زد: "اما ما متفاوت نگاه خواهیم کرد." "فقط به آنها فکر کنید تا بتوانیم آنها را ببینیم، و ما آنها را پیدا خواهیم کرد.
دختر چشمانش را بامزه بست و ظاهراً خیلی سعی می کرد تصویری از پدرش خلق کند. چند ثانیه گذشت...
دخترک تعجب کرد: "مامان، چطور است که او را به خاطر نمی آورم؟"
من این را برای اولین بار شنیدم و در کمال تعجب، در چشمان درشت استلا، متوجه شدم که این برای او نیز چیز جدیدی بود ...
- چطور - یادت نیست؟ مادر نفهمید
- خوب، نگاه می کنم، نگاه می کنم و یادم نمی آید ... چطور است، من او را خیلی دوست دارم؟ شاید او واقعاً دیگر وجود نداشته باشد؟
-ببخشید میتونی ببینیش؟ با دقت از مادرم پرسیدم.
زن با اطمینان سری تکان داد، اما ناگهان چیزی در چهره اش تغییر کرد و مشخص بود که بسیار گیج شده است.
– نه... یادم نمیاد... امکانش هست؟ او گفت: قبلاً تقریباً ترسیده بود.
- و پسرت؟ میتوانی به یاد بیاوری؟ یا برادر؟ آیا می توانی برادرت را به یاد بیاوری؟ استلا پرسید و هر دو را به یکباره خطاب قرار داد.
مادر و دختر سرشان را تکان دادند.
معمولاً چهره استلا با چنین شادی بسیار درگیر به نظر می رسید ، احتمالاً نمی توانست بفهمد اینجا چه اتفاقی می افتد. من به معنای واقعی کلمه کار شدید زندگی او و چنین مغز غیرعادی را احساس کردم.

برای انجام این تحلیل، موارد زیر مورد نیاز است:

1. منبع سیگنال ورودی AC Voltage را به Pulse Voltage تغییر دهید و پارامترهای نشان داده شده در شکل را تنظیم کنید.

2. در خود تجزیه و تحلیل، موارد زیر باید مشخص شود:

برنج. یازده

پس از تجزیه و تحلیل نمودار حاصل، اعوجاج ضربه را تخمین می زنیم:

1) ولتاژ جلویی؟

2) نرخ کاهش ولتاژ خروجی U~ 2 V/µs و زمان افزایش

t Ф ~ 10 μs که روی هم نشانگر خوبی از کیفیت افزایش سیگنال خروجی در این تقویت کننده است.

3) تقویت کننده همچنین دارای ویژگی های خوبی از لبه انتهایی پالس است که مشابه ویژگی های لبه جلو است.

ضریب هارمونیک

اعوجاج های غیرخطی در اثر عبور سیگنال از عناصری که خصوصیات غیر خطی دارند، مثلاً از طریق ترانزیستورها ایجاد می شود که در نتیجه شکل موج دچار اعوجاج شده و ترکیب طیفی آن تغییر می کند. از آنجایی که تقویت کننده اعوجاج های غیر خطی ایجاد می کند، اجزای جدید (هارمونیک) در خروجی آن ظاهر می شوند که در ورودی وجود ندارند، که باعث اعوجاج صدا می شود. ارزیابی کمی اعوجاج غیر خطی ضریب هارمونیک کیلوگرم است:

که در آن R g -- توان کل هارمونیک ها. P 1 - قدرت سیگنال مفید.

از بین همه هارمونیک ها، هارمونیک دوم و سوم شدیدترین هستند. بقیه قدرت بسیار کمتری دارند و تاثیر کمی روی شکل سیگنال خروجی دارند.

اعوجاج هارمونیک تقویت کننده های چند مرحله ای معمولاً نزدیک به مجموع اعوجاج هارمونیک هر یک از مراحل است. بنابراین، اگر اعوجاج های غیرخطی در مراحل اولیه با اعوجاج های مرحله نهایی متناسب باشد، ضریب هارمونیک کل مسیر بازتولید صدا را می توان با فرمول تخمین زد:

با این حال، ضریب کیلوگرم ایده ناقصی از اعوجاج های غیر خطی در تقویت کننده می دهد، زیرا سیگنال های فرکانس ترکیبی ناشی از تداخل بین اجزای جداگانه یک نوسان پیچیده را در نظر نمی گیرد. قابل توجه ترین اعوجاج غیر خطی ناشی از فرکانس های ترکیبی است که زمانی رخ می دهد که دو یا چند سیگنال سینوسی به تقویت کننده داده می شود. فرکانس های ترکیبی به شکل f1--f2، f1--2f2، 2f1--f2 به ویژه قابل توجه است، زیرا آنها، به عنوان یک قاعده، در طیف حتی یک سیگنال ورودی پیچیده وجود ندارند.

برای تقویت کننده های با کیفیت بالا، اغلب شاخص دیگری معرفی می شود که غیر خطی بودن آنها را مشخص می کند - ضریب اعوجاج بین مدولاسیون Kim.i. هنگام اندازه گیری Kim.i، دو نوسان هارمونیک با فرکانس به ورودی تقویت کننده تغذیه می شود: f1 \u003d 50 ... 100 هرتز و f 2 \u003d 5 ... 10 کیلوهرتز با نسبت دامنه Uin (f1) / Uin (f2) \u003d 4/1- ضریب Kim.i برابر است با نسبت دامنه ولتاژ خروجی فرکانس اختلاف f 2 --f 1 به دامنه ولتاژ خروجی فرکانس f 1:

برنج. 12.

ارزش معتبر Kim.i<0,1 ... 1%.

اعوجاج غیرخطی به طور قابل توجهی به دامنه سیگنال اعمال شده به ورودی بستگی دارد. روی انجیر شکل 12 ماهیت وابستگی ضریب Km به توان خروجی تقویت کننده را نشان می دهد. این منحنی مشخصه اصلی برای ارزیابی اعوجاج غیر خطی است. همچنین برای تعیین حداکثر توان مفید تقویت کننده برای یک کیلوگرم مشخص است.

ضریب هارمونیک معمولاً برای یک سطح سیگنال ورودی بزرگ تنظیم می شود. تقویت کننده های قدرت ترانزیستور با افزایش اعوجاج غیر خطی در سطوح سیگنال ورودی بسیار پایین مشخص می شوند که ناشی از اعوجاج "گام" یا "قطع مرکزی" است. بنابراین، برای ارزیابی کامل کیفیت تقویت کننده، توصیه می شود کیلوگرم را در سطوح پایین سیگنال های ورودی نیز کنترل کنید.

اساساً اعوجاج های غیر خطی در مراحل پایانی و پیش ترمینال رخ می دهد. برای تقویت‌کننده‌های نهایی، اعوجاج‌های غیرخطی معرفی‌شده در فرکانس‌های مختلف متفاوت است. در ناحیه فرکانس های قطع باند عبور، آنها افزایش می یابند (در دامنه ثابت سیگنال ورودی). این به دلیل ماهیت واکنشی مقاومت بار ترانزیستورهای ترمینال و تغییر شکل پاسخ دینامیکی در فرکانس های شدید باند عبور است.

اعوجاج غیر خطی مجاز به هدف تقویت کننده بستگی دارد. بنابراین، در تقویت کننده های AF مورد استفاده در پخش و تجهیزات بازتولید صدای خانگی، ضریب هارمونیک مطابق با GOST 11157--74 باید 1 ... 2٪ باشد. در تجهیزات حرفه ای با کیفیت بالا K g<0,05%.

در سال های اخیر، پارامترهای تجهیزات بازتولید صدا با کیفیت بالا به طور چشمگیری بهبود یافته است. تمایل به کاهش در اعوجاج غیر خطی به ویژه قابل توجه است. تقویت کننده های AF ظاهر شدند که در آن ضریب کیلوگرم است<0,0005%. Достижение чрезвычайно малых нелинейных искажений связано с применением большого количества транзисторов с высоким коэффициентом усиления и установлением глубокой ООС. Последнее обстоятельство приводит к ухудшению динамических (скоростных) характеристик, заключающемуся в том, что резкий скачок напряжения на выходе запаздывает по отношению к вызывающему его скачку на входе. Это приводит к "жесткому", "транзисторному" звучанию, исчезает мягкость, бархатистость звука при субъективном восприятии музыкальной программы.

مشکل قابل مشاهده بودن ضریب هارمونیک در محدوده 1 ... 0.0005٪ تفسیر روشنی ندارد. فقط می توان ادعا کرد که اگر اعوجاج های غیر خطی کوچکی به دست آید و به دلیل بدتر شدن سایر پارامترهای تقویت کننده به دست نیاید، این نشان دهنده کمال مسیر تقویت کننده است.

با این حال، باید توجه داشت که تقویت‌کننده‌های آزمایشی با اعوجاج غیرخطی بسیار کم، الزامات بسیار بالایی را برای اعوجاج غیرخطی منبع سیگنال آزمایشی ایجاد می‌کنند. بهترین مولدهای صدای خانگی از نوع GZ-102 کیلوگرم حداقل 0.05٪ را ارائه می دهند، یعنی همان ترتیب بزرگی را دارند که در اعوجاج های غیرخطی معرفی شده توسط خود تقویت کننده وجود دارد. وضوح سنج های اعوجاج غیر خطی S6-5 نیز از 0.02 تا 0.03 درصد متغیر است. بنابراین، اندازه گیری دقیق اعوجاج های غیرخطی بسیار کوچک بسیار دشوار است.

برای آزمایش تقویت کننده های فوق خطی، باید از مولدهای دقیق صدا و آنالایزرهای طیف استفاده شود. نتایج خوبی در ارزیابی اعوجاج‌های غیرخطی فوق‌العاده کوچک با روش جبران داده می‌شود.