Toplam Harmonik Bozulma (THD). Doğrusal olmayan bozulma faktörü (THD, THD), harmonik bozulma faktörü (THD, Kg, THDr) - amplifikatörün doğrusal olmayan bozulma faktörünü belirlemeye yönelik farklı yaklaşımlar

CHP ve TPP kurslarından elektrik devrelerinin doğrusal, doğrusal olmayan ve parametrik olarak ayrıldığını biliyoruz. Son iki tip devre, giriş sinyalinin spektrumuna kıyasla yanıt spektrumunda yeni harmonik bileşenler oluşturabilmeleri bakımından lineer devrelerden farklıdır.

Doğrusal olmayan sinyal dönüşümü arzu edilebilir ve faydalı olabilir (örneğin, algılamada) veya zararlı olabilir (örneğin, yükselticilerde). Bu durumda, bu devreyi içeren bir cihazda bu olgu kullanılmadığında, çoğu zaman zararlı yan etkiler oluşturduğu için son derece istenmeyen bir durumdur. Bu nedenle, bu cihazların çıkışındaki dalga biçimi, girişlerindeki dalga biçiminden farklı olacaktır. Dalga biçimindeki değişiklik, doğrusal olmayan bozulma olarak adlandırılır.

Doğrusal olmayan distorsiyonun nedeni, girişe f frekanslı bir harmonik sinyal uygulandığında, çıkışta sabit bir bileşen, bir temel frekans ve 2f, 3f, 4f frekanslarında daha yüksek harmonikler içeren bir sinyalin görünmesidir. , vesaire. Daha yüksek harmoniklerin genlikleri artan sayılarla hızla azalır. İkinci ve üçüncü harmonikler genellikle baskındır.

Doğrusal olmayan distorsiyonların kaynağı, akımın uygulanan voltajla orantılı olmadığı, yani devre elemanlarıdır. doğrusal olmayan bir akım-gerilim karakteristiğine sahip. Bunlar, kural olarak, vakum tüpleri, transistörler, diyotlar, ferromanyetik çekirdekli bobinlerdir.

Doğrusal olmayan distorsiyonları ölçme ihtiyacı, sinüzoidal salınımların amplifikatörlerinin ve jeneratörlerinin parametrelerinin incelenmesiyle ilişkilidir.

Doğrusal olmayan bozulma, birçok parametreye bağlı olan karmaşık bir olgudur: elektrik devresinin bileşimi, genlik-frekans özellikleri, sinyal şekli, genliği vb. Genlikteki artışla doğrusal olmayan bozulma artar. Genellikle frekans arttıkça amplifikatördeki harmonik bozulma da artar.

Doğrusal olmayan distorsiyonlar, K harmonik katsayısı ile tahmin edilir. G , yanı sıra doğrusal olmayan bozulma katsayısı K N .

Harmonik katsayısı K G birincisi hariç tüm sinyal harmoniklerinin toplamının ortalama karekök (etkin) voltaj değerinin, formüle göre birinci harmoniğin karekök (etkin) voltaj değerine oranı olarak tanımlanır ( 34):

burada U1 , U2 , U3 , … Un, çıkış sinyalinin bireysel harmoniklerinin voltajının ortalama karekök değerleridir.

katsayı KG belirli bir periyodik sinyalin şekli ile harmonik olan arasındaki farkı karakterize eder.

Çıkış sinyalinde daha yüksek harmoniklerin yokluğunda K olduğunu görmek kolaydır. G = 0, yani girişten çıkışa sinüzoidal bir sinyal bozulma olmadan iletilir.

Doğrusal olmayan bozulma katsayısı Kn, formüle göre daha yüksek harmoniklerin voltajının ortalama karekök (etkin) değerinin tüm sinyalin ortalama karekök (etkin) değerine oranı olarak tanımlanır ( 35):

En yaygın tek frekans ölçüm yöntemleri şunlardır:

1. Temel harmonik bastırma yöntemi.

2. Gerilme analizi yöntemi.

Temel harmoniğin bastırılması yöntemiyle harmonik bozulmanın ölçülmesi

Doğrusal olmayan bozulma katsayısını belirleme formülüne göre, incelenen sinyalin etkin değerini ve daha yüksek harmonik bileşenlerin etkin değerini ölçmek gerekir.

Doğrusal olmayan bozulma katsayısını ölçen, doğrusal olmayan bozulma ölçerler adı verilen özel cihazlar vardır.

Analog harmonik distorsiyon ölçerin basitleştirilmiş bir blok diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir.

Şekil 1 - Bir analog harmonik distorsiyon ölçerin basitleştirilmiş blok diyagramı

Sod cihazının şemasıBir giriş cihazı, ayarlanabilir bir çentik filtresi ve ikinci dereceden zayıflatılmış bir voltmetre içerir.

Cihazın çalışma prensibi, incelenen sinyalin rms voltajının ve aynı sinyalin daha yüksek harmoniklerinin rms voltajının ayrı ayrı ölçülmesine dayanır.

Giriş cihazı, giriş direncinin gerekli değerini sağlar ve ölçüm cihazını incelenen sinyalin kaynağıyla eşleştirmeye yarar.

Çentik filtresi ideal olarak birinci (temel) harmoniğin frekansında sonsuz büyük zayıflamaya ve daha yüksek harmonik frekanslarda sıfır zayıflamaya sahip olmalıdır. Tipik olarak, dirençler ve kapasitörlerden oluşan bir Wien köprü devresi kullanılarak bir çentik filtresi uygulanır (bkz. Şekil 2).

Stres analizi ile harmonik bozulmanın ölçülmesi

Doğrusal olmayan distorsiyonların voltaj analizi yöntemiyle (bireysel harmonikler için) ölçümü, bir seçici seviye ölçer (IMU) kullanılarak gerçekleştirilir.

IMU kullanarak harmonik katsayısını ölçmek için devre Şekil 3'te gösterilmektedir ve bir jeneratör, bir düşük geçiş filtresi, incelenen dört terminalli bir ağ ve bir IMU'dan oluşur.

Şekil 3 - Gerilim analizi ile harmonik bozulma ölçümü

IMU, incelenen nesnenin çıktısına bağlanır. Doğrusal olmayan distorsiyonun bir sonucu olarak ortaya çıkan herhangi bir frekansın voltajını kontrol etmek için tek frekanslı bir sinüzoidal sinyal ile. Aynı zamanda, IMU, gerilimi (seviyesi) kontrol edilmesi gereken birinci, ikinci, üçüncü harmoniklere (ve gerekirse daha yüksek harmoniklere) sırayla ayarlanır. Böylece, incelenen sinyalin tüm harmoniklerinin seviyeleri ayrı ayrı ölçülür ve her biri için doğrusal olmamanın zayıflaması bulunurken, birinci harmoniğin seviyesi ile kontrol edilen frekansların her biri arasındaki fark alınır:

Bir Kn \u003d L 1 - L n

Bazı durumlarda, radyo elektronik cihazları tamir ederken, harmonik katsayısının hesaplanması gerekir. Bu özellik, nispeten basit matematiksel hesaplamalar kullanılarak ölçülebilir ve değerlendirilebilir. Ölçüm süreçleri ve sık kullanılan formüller, uygulamaya genel bakışımızda açıklanmıştır. Aracın medya sistemine ek cihazlar takmak isterseniz size yardımcı olabilir. Bunu yapmak için kesinlikle amplifikatörün harmonik katsayısına ihtiyacınız olacak.

Bir kulaklık sistemine bağlanmayı düşünüyorsanız parametreyi göz önünde bulundurun. Modern radyolar, Bluetooth aracılığıyla entegre olmalarına izin verir. Metre, işin değerlendirilmesine yardımcı olacaktır.

Doğrusal olmayan girişimin değerlendirilmesi - nedir, hesaplama sırası ve ölçümler

Toplam harmonik bozulma (THD), bir sinyaldeki istenmeyen değişiklikleri ölçen bir "evrişim" olan matematiksel bir araçtır. Bozulma ise, teorik veya ideal bir sistem tarafından açıklanan sinyal ile gerçek koşullar arasındaki tutarsızlığı tanımlayan bir özelliktir. THD ayrıca, birlikte parazit oluşturan bağlı cihazların özellikleri olan kablolama kalitesini değerlendirmek için de kullanılır.

Montaj sırasındaki ana görev, doğrusal gürültü parametresini en aza indirmektir. İdeal parametrelere ulaşmak imkansızdır, ancak görevlere bağlı olarak bunlara yaklaşabilir ve sabit bir voltaj veya net ve güzel bir ses sağlayabilirsiniz. Bu, ana koşulu paraziti azaltma ihtiyacı olan amplifikatörleri bağlarken gerçekleştirilir.

Toplamda neyin tehlikede olduğunu anlamak için olası değişiklik türlerinden bahsetmeye değer:

doğrusal olmayan;
faz;
sıklık;
dinamik;
geçmek;
intermodülasyon;
kenar.

Yukarıdakilerden bazıları, aynı doğrusal olmayan gürültü parametresi kullanılarak birlikte tahmin edilebilen karmaşık özelliklerdir. Aslında, bu özellik tüm radyo-elektronik ve elektrik sistemleri ve ağları için evrenseldir. Önerilen tekniğin yardımıyla gerilim harmonik katsayısını tahmin edebileceksiniz.

Temel Formüller

SOI ölçülemez bir niceliktir. Giriş spektrumunda bulunmayan çıkış sinyalinin spektral özelliklerinin RMS toplamının ve giriş sinyali spektrumunun tüm bileşenlerinin (ilk harmonik bileşen) RMS toplamının oranıdır. Basitçe söylemek gerekirse, parametre, çıkış sinyalinde görünen ancak giriş sinyalinde bulunmayan spektral gürültünün tüm spektruma oranını değerlendirir. Daha az girişim, daha az SOI olacaktır.

Teknik dokümantasyonda THD verilmişse, cihazın montajının kalitesini ve niteliğini değerlendirebilirsiniz. Karakteristik ayrıca ölçülebilir, değerlendirilmekte olan sistemdeki parazit miktarını tahmin etmenize olanak tanır. Başka bir deyişle, etkileyen girişimi doğru bir şekilde belirlemek mümkündür.

SOI ile birlikte başka bir tahmini harmonik bozulma parametresinin (THD) de kullanıldığını unutmayın. Aynı zamanda, sinyalin daha yüksek harmoniklerinin toplamının kök-ortalama-kare voltajının, birincisi hariç, birincinin voltajına oranı olarak ifade edildiğinden, genellikle harmonik oran olarak da adlandırılır. sinüzoidal etkiye sahip harmonik. Başka bir deyişle, sinyal sıçramaları değerlendirilir.

Buna karşılık, SOI'nin CHI ile "bağlanabilirliğini" ve oranlarını yüzde olarak değerlendiren bir özellik vardır. Küçük müdahaleler için pratik olarak eşit oldukları, ancak daha güçlü müdahaleleri ve doğalarını değerlendirmeye yardımcı olduklarına dikkat edilmelidir.

THD ve THD'nin hesaplanması

Harmonik distorsiyon ölçümü, bir karakteristik elde etmek için deneysel ve tahmini verilerin kullanılabileceği esasına dayanır. Birçok sistem için, başlangıç ve son koşullar bilindiğinden analitik olarak tahmin edilebilirler. Birçok acemi radyo amatörü itiraz edebilir veya şaşırabilir, ancak bu doğrudur. SOI ve THD, herhangi bir cihaz devresini tasarlarken bir özellik olarak belirlenir. Yani, hem çözüm hem de kullanılan bileşenler tarafından girişim ima edilmektedir.

Örneğin:

kare dalga veya simetrik kare dalga için THD %48,3'e eşittir;

ideale yakın bir testere dişi sinyalinin THD'si %80,3'tür;

simetrik üçgen - %12,1.

Buna göre, bu değerlerden farklılıklar normatif değildir ve ortadan kaldırılması gereken mevcut girişim olarak değerlendirilir.

Hesaplamaların rahatlığı için bir parametre daha var μ asimetrik bir dikdörtgen darbe sinyalini, darbe süresinin süreye oranı ile karakterize eden:

THD, μ=0,5'te minimum 0,483'e ulaşır ve sinyal sinüzoidal bir kare dalgaya yaklaşır. Bu prensibe göre, filtreleme ile sadece sinyal türleri değiştirilmekle kalmaz, aynı zamanda istenmeyen değişiklikler de ortadan kaldırılır, bu özellikle amfi ve ses ekipmanları için önemlidir.

SOI ve THD değerlendirmesi, amplifikatörler, FPGA'lar, mikrodenetleyiciler, kulaklıklar ve mikrofonlu kulaklıklar dahil olmak üzere herhangi bir cihazın sinyal spektrumunun saflığını değerlendirmenize olanak tanır. THD, analog sinyalleri ileten birçok elektronik ve dijital bileşenin algoritmalarını kontrol etmenizi sağlar.

Değerlendirme dijital osiloskoplar kullanılarak gerçekleştirilir. Kullanmadan önce spektrumdan THD hesaplanarak değerlendirilir ve deneyler için uygunluğunun belirlenmesi için metre üzerinde veriler elde edilir.

Evde bu, dolaylı sayaçlar kullanılarak iki şekilde yapılabilir:

çıkış voltajını ve ölçeklendirilmiş giriş voltajını çıkarıcıya uygulayın ve gürültü ve akım başlatma dahil bir osiloskopta değerlendirin;
ayarlanabilir bir rezonant amplifikatör kullanın ve değerlendirme için gerekli alanı seçin.

İlk seçenek daha basittir, ancak buluşsal değerlendirmeyle daha ilgilidir. Ancak en iyi harmonik katsayı ölçer, en yüksek harmonik tepe noktalarının sayısal biçimde tahmin edilmesi de dahil olmak üzere akım ve gerilim parametrelerinin nihai değerini veren bir bilgisayara bağlı dijital osiloskoptur.

Amplifikatörün girişine sinüzoidal bir voltaj uygulanırsa, çıkıştaki yükseltilmiş voltaj sinüzoidal değil, daha karmaşık olacaktır. Bir dizi basit sinüzoidal salınımdan oluşur - temel ve daha yüksek harmonikler. Böylece amplifikatör, amplifikatörün girişinde olmayan ekstra harmonikleri ekler.

Şekil 2 - Doğrusal olmayan distorsiyonlar

Şekil 2, Uin yükselticisinin girişindeki sinüzoidal voltajı ve Uout çıkışındaki bozuk sinüzoidal olmayan voltajı göstermektedir. Bu durumda, amplifikatör ikinci harmoniği tanıtır. Uout gerilim grafiğinde kesikli çizgi, giriş gerilimi ile aynı frekansa sahip kullanışlı birinci harmoniği (temel salınım) ve frekansın iki katı olan zararlı ikinci harmoniği gösterir. Çıkış gerilimi bu iki harmoniğin toplamıdır.
Yükseltilmiş titreşim şeklindeki bozulmalar, örn. temel dalga formuna fazla harmoniklerin eklenmesine doğrusal olmayan bozulma denir. Sesin kısılması, tıkırdaması gerçeğinde kendilerini gösterirler. Doğrusal olmayan bozulmayı değerlendirmek için, temel salınım 1 ile ilgili olarak amplifikatörün kendisi tarafından oluşturulan tüm gereksiz harmoniklerin yüzde kaçının olduğunu gösteren doğrusal olmayan bozulma katsayısı kH kullanılır.
Eğer kn %5'ten küçükse, yani yükseltici tarafından eklenen harmoniklerin toplamı ilk harmoniğin %5'inden fazla değilse, o zaman kulak distorsiyonu fark etmez. %10'dan fazla doğrusal olmayan distorsiyon faktörü ile ses kısıklığı ve tıkırtı, sanatsal aktarım izlenimini şimdiden bozuyor. %20 kH'nin üzerinde bozulma kabul edilemez ve konuşma bile anlaşılmaz hale gelir.
Doğrusal olmayan bozulmalar, konuşma ve müzik iletiminde karmaşık bir şekle sahip titreşimler güçlendirildiğinde de ortaya çıkar. Bu durumda, yükseltilmiş salınımların şekli de bozulur ve fazladan harmonikler eklenir. Karmaşık salınımların kendileri, amplifikatör tarafından doğru bir şekilde yeniden üretilmesi gereken harmoniklerden oluşur. Amplifikatörün kendisinin oluşturduğu ek harmoniklerle karıştırılmamalıdırlar. Giriş voltajının harmonikleri, sesin tınısını belirledikleri için faydalıdır ve amplifikatörün getirdiği harmonikler zararlıdır. Doğrusal olmayan bozulmalar yaratırlar.
Amplifikatörlerde doğrusal olmayan distorsiyonun nedenleri şunlardır: lambaların ve transistörlerin özelliklerinin doğrusal olmaması, lambalarda kontrol ızgarası akımının varlığı ve transformatörlerin veya düşük frekanslı bobinlerin çekirdeklerinin manyetik doygunluğu. Hoparlörlerde, telefonlarda, mikrofonlarda, alıcılarda da önemli doğrusal olmayan bozulmalar oluşur.
3. Diğer bozulma türleri. Yükseltme cihazında reaktif dirençlerin varlığı, faz bozulmalarının ortaya çıkmasına neden olur. Amplifikatörün çıkışındaki farklı salınımlar arasındaki faz kaymaları, girişteki ile aynı değildir. Sesler çalınırken insanın işitme organları bunları hissetmediği için bu bozulmalar rol oynamaz ancak bazı durumlarda örneğin televizyonda zararlı etkisi vardır.
Her amplifikatör dinamik aralık distorsiyonu yaratır. Sıkıştırılmıştır, yani amplifikatörün çıkışındaki en güçlü salınımın en zayıfa oranı giriştekinden daha azdır. Bu doğal sesi yok eder. Bu tür distorsiyonları azaltmak için, dinamik aralığı genişletmek için bazen genişletici adı verilen özel bir cihaz kullanılır. Dinamik aralık sıkıştırma, elektro-akustik cihazlarda da gerçekleşir.

Amplifikatörlerin ana parametreleri

Biyomedikal sinyalleri işlemek için tasarlanmış herhangi bir amplifikatör, aktif bir dört kutuplu olarak temsil edilebilir (Şekil 1.1). Amplifikatörün girişine EMF Eux ve dahili dirençli Ri olan bir sinyal kaynağı bağlanır. Giriş devresinde, değeri Rin amplifikatörünün giriş direncine ve sinyal kaynağının iç direncine bağlı olan bir giriş akımı Iin akar. Sinyal kaynağının iç direncindeki voltaj düşüşü nedeniyle, aslında amplifikatör tarafından yükseltilen giriş voltajı, sinyal kaynağının EMF'sinden farklıdır:

Şekil 1.1 - Amplifikatörün eşdeğer devresi

Amplifikatörün çıkış akımı yük akımı Rn'dir. Bu akımın değeri, yükselticinin çıkış direnci nedeniyle yüksüz gerilimden kUin farklı olan çıkış gerilimine bağlıdır.

Amplifikatörün özelliklerini değerlendirmek için bir dizi parametre tanıtılır.
- Gerilim ve akım kazançları

Bu katsayılar çıkıştaki gerilim ve akım değerlerinin giriş değerlerine göre kaç kat değiştiğini gösterir. Güç kazancı şu şekilde bulunabilir:

Herhangi bir amplifikatörde K P >>1 bulunurken, akım ve gerilim kazançları birlikten daha az olabilir. Ancak, eğer aynı anda K I<1 и K U <1, устройство не может считаться усилителем.
Çoğu amplifikatör devresinin reaktif elemanlar (kapasitanslar ve endüktanslar) içerdiğine dikkat edilmelidir, bu nedenle genel durumda amplifikatör kazancı karmaşık olacaktır.

Açı, girişten çıkışa geçerken sinyalin faz kayması miktarını belirler.
Amplifikatörün genlik-frekans karakteristiği (AFC), kazancın yükseltilmiş sinyalin frekansına bağımlılığını belirler. Amplifikatörün frekans yanıtının yaklaşık bir görünümü, Şekil 1.2'de gösterilmektedir. Kazanç K 0 için "ortalama" frekansta katsayının maksimum değerini alın. Frekans yanıtı üzerindeki iki karakteristik nokta, amplifikatörün "bant genişliği" kavramını tanımlar. Kazancın 3 kat (veya 3 dB) azaldığı frekanslara kesme frekansları denir. Şek. 1.2 f 1 alt kesme frekansı f H'dir ve f 2 yükseltmenin üst kesme frekansıdır (f B). Fark:

F \u003d f B - f N

amplifikatörün çalışma frekans aralığını belirleyen amplifikatörün bant genişliği olarak adlandırılır.
Genel olarak, frekans yanıtı, dalga formunun değişmediği varsayılırken, frekans aralığında giriş sinyalinin sabit bir genliği ile çıkış sinyalinin genliğinin nasıl değiştiğini gösterir. Frekanstaki bir değişiklikle kazançtaki değişikliği tahmin etmek için, frekans bozulması kavramı tanıtılır.

M H \u003d M B \u003d. Frekans bozulmaları doğrusal olarak sınıflandırılır, yani. görünüşü orijinal sinyalin şeklinin bozulmasına yol açmayan.
Frekans yanıtı türüne göre, amplifikatörler birkaç sınıfa ayrılabilir.
DC amplifikatörleri: f H \u003d 0 Hz, f B \u003d (103 3 - 108 8) Hz;
Ses frekansı yükselticileri: f H \u003d 20 Hz, f B \u003d (15 - 20) 10 Hz;
Yüksek frekanslı amplifikatörler: f H \u003d 20 * 103 Hz, f B \u003d (200 - 300) 103 3 Hz.
Dar bant (seçici) yükselteçler. İkincisinin ayırt edici bir özelliği, tüm sinyal frekans spektrumundan bir harmoniği pratik olarak yükseltmeleri ve üst ve alt kesme frekanslarının oranlarının şu şekilde olmasıdır:

Şekil 1. 2- Amplifikatörün frekans yanıtı

Amplifikatörün genlik karakteristiği, giriş değiştiğinde çıkış sinyalinin büyüklüğündeki değişimin özelliklerini yansıtır. Olarak Şekil l'de görülebilir. 1.3 giriş gerilimi olmadığında çıkış gerilimi sıfıra (UOUT min) eşit değildir. Bunun nedeni, amplifikatörün girişine uygulanabilecek giriş voltajının minimum değerinin sınırlı olması ve hassasiyetini belirlemesi nedeniyle amplifikatörün dahili gürültüsüdür:

Giriş voltajındaki önemli bir artış (nokta 3), genlik karakteristiğinin doğrusal olmamasına ve çıkış voltajındaki daha fazla artışın durmasına (nokta 5) yol açar. Bu, amplifikatör aşamalarının doygunluğundan kaynaklanmaktadır. Çıkış voltajının, Şekil 1.3'ten görülebileceği gibi, genlik karakteristiğinin doğrusal bölümünün sınırında yer alan UOUTmax'ı aşmadığı giriş voltajının kabul edilebilir bir değeri göz önünde bulundurulur. Genlik karakteristiği, amplifikatörün dinamik aralığını belirler:

Bazen kolaylık sağlamak için dinamik aralık desibel cinsinden şu şekilde hesaplanır:

Şekil 1. 3 - Amplifikatör genlik özelliği

Bir amplifikatörün harmonik distorsiyon faktörü (harmonik distorsiyon), amplifikasyon sırasında sinüzoidal dalga formunun dalga formunun ne kadar bozulduğunu belirler. Sinyal bozulmaları, temel (birinci) harmoniğin yanı sıra, spektrumunda daha yüksek dereceli harmoniklerin göründüğü anlamına gelir. Buna dayanarak, doğrusal olmayan bozulma katsayısı şu şekilde bulunabilir:

burada U i, i>1 numaralı harmonik voltajdır. Çıkış sinyalinde daha yüksek harmoniklerin yokluğunda, KG = 0, yani girişten çıkışa sinüzoidal bir sinyal bozulma olmadan iletilir. Giriş ve çıkış empedansı, amplifikatörün performansı üzerinde oldukça somut bir etkiye sahiptir. Değişen veya değişken direnç sinyallerini yükseltirken şu şekilde bulunabilir:

Doğru akımda, bu parametreler basitleştirilmiş formüllerle belirlenebilir.

Giriş ve çıkış dirençlerini belirlerken, bazı durumlarda devrenin reaktif elemanları nedeniyle karmaşık olabilecekleri unutulmamalıdır. Bu durumda, özellikle yüksek frekans aralığında, sinyalde önemli frekans bozulması meydana gelebilir. Hücresel Güçlendirme: hücre sinyali güçlendirici gsm.

Amplifikatörlerin ana özelliklerini düşünün.

Genlik özelliği, çıkış voltajının (akım) genliğinin giriş voltajının (akım) genliğine bağımlılığıdır (Şekil 9.2). Nokta 1, Vin=0'da ölçülen gürültü voltajına karşılık gelir, nokta 2, sinyalin amplifikatör çıkışında gürültü arka planına karşı ayırt edilebildiği minimum giriş voltajına karşılık gelir. Segment 2–3, amplifikatörün giriş ve çıkış voltajı arasındaki orantılılığın korunduğu çalışma bölgesidir. 3. noktadan sonra, giriş sinyalinin doğrusal olmayan bozulmaları gözlenir. Doğrusal olmayan distorsiyon derecesi, doğrusal olmayan bozulma katsayısı ile tahmin edilir.

bozulma (veya harmonikler):

burada U1m, U2m, U3m, Unm sırasıyla çıkış voltajının 1. (temel), 2., 3. ve n. harmoniklerinin genlikleridir.

Değer amplifikatörün dinamik aralığını karakterize eder.

Pirinç. 9.2. Amplifikatör genlik yanıtı

Bir amplifikatörün genlik-frekans özelliği (AFC), kazanç modülünün frekansa bağımlılığıdır (Şekil 9.3). fн ve fв frekanslarına alt ve üst sınır frekansları denir ve bunların farkı

(fн–fв) – amplifikatör bant genişliği.

Pirinç. 9.3. Amplifikatör frekans yanıtı

Yeterince küçük bir genliğe sahip bir harmonik sinyali yükseltirken, yükseltilmiş sinyalin şeklinde bozulma meydana gelmez. Bir dizi harmonik içeren karmaşık bir giriş sinyalini yükseltirken, devrenin reaktansları frekansa farklı şekilde bağlı olduğundan ve sonuç olarak bu, yükseltilen sinyalin bozulmasına yol açtığından, bu harmonikler amplifikatör tarafından eşit şekilde yükseltilmez.

Bu tür bozulmalara frekans bozulmaları denir ve frekans bozulma faktörü ile karakterize edilir:

Kf, belirli bir frekansta kazanç modülüdür.

Frekans bozulma katsayıları

Ve sırasıyla alt ve üst sınır frekanslarındaki bozulma katsayıları olarak adlandırılırlar.

Frekans tepkisi logaritmik ölçekte de çizilebilir. Bu durumda LACHH olarak adlandırılır (Şekil 9.4), amplifikatörün kazancı desibel olarak ifade edilir ve frekanslar apsis ekseni boyunca on yılda çizilir (10f ve f arasındaki frekans aralığı).

Pirinç. 9.4. Logaritmik frekans yanıtı

amplifikatör (LACH)

Genellikle f=10n'ye karşılık gelen frekanslar referans noktası olarak seçilir. LAFC eğrileri, her frekans alanında belirli bir eğime sahiptir. Desibel/desibel cinsinden ölçülür.

Bir amplifikatörün faz frekansı karakteristiği (PFC), giriş ve çıkış voltajları arasındaki faz açısının frekansa bağımlılığıdır. Tipik bir faz tepkisi, şekil 2'de gösterilmiştir. 9.5. Logaritmik ölçekte de çizilebilir.

Orta frekans bölgesinde, ek faz bozulmaları minimumdur. PFC, frekans nedenleriyle aynı nedenlerle amplifikatörlerde meydana gelen faz bozulmalarını değerlendirmenizi sağlar.

Pirinç. 9.5. Amplifikatörün faz frekansı yanıtı (PFC)

Faz bozulmalarının oluşumuna bir örnek, Şek. 9.6, amplifikasyon sırasında faz kaymalarına uğrayan iki harmonikten (noktalı çizgi) oluşan bir giriş sinyalinin amplifikasyonunu gösterir.

Pirinç. 9.6. Amplifikatörde faz bozulması

Bir amplifikatörün geçici yanıtı, çıkış sinyalinin (akım, voltaj) ani bir giriş eylemiyle zamana bağımlılığıdır (Şekil 9.7). Amplifikatörün frekans, faz ve geçici özellikleri birbiriyle benzersiz bir şekilde ilişkilidir.

Pirinç. 9.7. Amplifikatör adım yanıtı

Yüksek frekans bölgesi, kısa süreler bölgesinde geçici bir cevaba karşılık gelirken, düşük frekanslar bölgesi, uzun zamanlar bölgesinde geçici bir cevaba karşılık gelir.

Yükseltilmiş sinyallerin doğasına göre şunlar vardır:

o Sürekli sinyal yükselticiler. Burada kuruluş süreçleri ihmal edilmektedir. Ana karakteristik frekans iletimidir.

o Darbe sinyallerinin yükselticileri. Giriş sinyali o kadar hızlı değişir ki, amplifikatördeki geçişler çıkış dalga formunun bulunmasında belirleyicidir. Ana karakteristik, amplifikatörün impuls aktarım karakteristiğidir.

Amplifikatörün amacına göre ayrılır:

o voltaj yükselteçleri,

o akım yükselteçleri,

o güç amplifikatörleri.

Hepsi giriş sinyalinin gücünü yükseltir. Bununla birlikte, güç amplifikatörlerinin kendileri belirtilen gücü yüke yüksek bir verimlilikle iletmelidir ve verebilmektedir.

1. Aşağıdaki işlemler için program parçalarını anımsatıcı kodlarda ve makine kodlarında derleyin:

giriş sinyali, giriş sinyalinin tüm spektral bileşenlerinin rms toplamına

texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): 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 boyutsuz bir niceliktir ve genellikle yüzde olarak ifade edilir. SOI'ye ek olarak, doğrusal olmayan distorsiyon seviyesi genellikle şu şekilde ifade edilir: harmonik bozulma faktörü(CHI veya KİLOGRAM) - cihazın (amplifikatör vb.) doğrusal olmayan bozulma derecesini ifade eden ve sinyalin daha yüksek harmoniklerinin toplamının ortalama karekök voltajının oranına eşit olan bir değer, hariç ilk olarak, cihazın girişine sinüzoidal bir sinyal uygulandığında birinci harmoniğin voltajına.

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Ayarlama yardımı için math/README'ye bakın.): K_(\Gamma) = \frac( \sqrt(U_2^2 + U_3^2 + U_4^2 + \ldots + U_n^2+ \ldots ) )(U_1)

KGI ve KNI yüzde olarak ifade edilir ve oran ile ilişkilendirilir.

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): K_(\Gamma) = \frac(K_\mathrm(H))(\sqrt(1 - K^2_\mathrm(H)))

Açıkçası, küçük THD ve SOI değerleri için ilk yaklaşımda çakışıyor. İlginç bir şekilde, Batı literatüründe genellikle CHD kullanılırken, Rus literatüründe geleneksel olarak SOI tercih edilmektedir.

SOI ve KGI'nın yalnızca bozulmanın nicel ölçümleri ama kaliteli değil. Örneğin, %3'lük THD (THD) değeri bozulmanın doğası hakkında bir şey söylemez, yani. sinyal spektrumunda harmoniklerin nasıl dağıldığı ve örneğin düşük frekanslı veya yüksek frekanslı bileşenlerin katkısının ne olduğu hakkında. Bu nedenle, UMZCH tüpünün spektrumunda, genellikle kulak tarafından "sıcak tüp sesi" olarak algılanan daha düşük harmonikler baskındır ve transistör UMZCH'de bozulma, spektrum üzerinde daha eşit dağılır ve genellikle algılanan daha düzdür. "tipik bir transistör sesi" olarak (bu tartışma büyük ölçüde bir kişinin kişisel duygularına ve alışkanlıklarına bağlı olsa da).

CHI hesaplama örnekleri

Birçok standart sinyal için THD analitik olarak hesaplanabilir. Yani, simetrik bir dikdörtgen sinyal (kıvrımlı) için

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Ayarlama yardımı için math/README'ye bakın.): K_(\Gamma) \,= \,\sqrt(\frac(\,\pi^2)(8)-1\,)\approx \, 0.483\, =\ ,48,3\%

İdeal bir testere dişi sinyalinin bir THD'si vardır

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Ayarlama yardımı için math/README'ye bakın.): K_(\Gamma) \,= \,\sqrt(\frac(\,\pi^2)(6)-1\,)\approx \, 0.803\, =\ ,80,3\%

ve simetrik üçgen

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Ayarlama yardımı için math/README'ye bakın.): K_(\Gamma) \,= \,\sqrt(\frac(\,\pi^4)(96)-1\,)\approx\,0.121\, = \ , 12,1\%

Darbe süresinin periyoda oranı şuna eşit olan asimetrik bir dikdörtgen darbe sinyali μ bir CHI'ye sahip

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Ayarlama yardımı için math/README'ye bakın.): K_(\Gamma)\,(\mu)=\sqrt(\frac(\mu(1-\mu)\pi^2\,)(2\sin^ 2\ pi\mu)-1\;)\,\qquad 0<\mu<1 ,

minimuma (≈0.483) ulaşan μ =0.5, yani sinyal simetrik bir kıvrım haline geldiğinde. Bu arada, filtreleme, bu sinyallerin THD'sinde önemli bir azalma sağlayabilir ve böylece sinüzoidal şekle yakın sinyaller elde edebilir. Örneğin, ilk THD'si %48,3 olan simetrik bir dikdörtgen sinyal (kıvrımlı), ikinci dereceden bir Butterworth filtresinden geçtikten sonra (kesme frekansı temel harmoniğin frekansına eşit olan) %5,3'lük bir THD'ye sahipse ve eğer dördüncü dereceden filtre - o zaman THD = %0,6 . Filtre girişindeki sinyal ne kadar karmaşıksa ve filtrenin kendisi (daha doğrusu aktarım işlevi) ne kadar karmaşıksa, THD hesaplamalarının o kadar külfetli ve zaman alıcı olacağına dikkat edilmelidir. Bu nedenle, birinci dereceden Butterworth filtresinden geçen standart bir testere dişi sinyali artık %80,3 değil, %37,0'lik bir THD'ye sahiptir, bu tam olarak aşağıdaki ifadeyle verilir.

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Ayarlama yardımı için math/README'ye bakın.): K_(\Gamma) \,= \, \sqrt(\frac(\,\pi^2)(3) - \pi\,\mathrm(cth)\, \pi \,)\,\yaklaşık\,0,370\,= \, 37,0\%

Ve aynı filtreden geçen, ancak ikinci dereceden aynı sinyalin THD'si zaten oldukça hantal bir formülle verilecektir.

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Kurulum yardımı için math/README'ye bakın.): 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\% !}

Butterworth filtresinden geçen yukarıda bahsedilen asimetrik dikdörtgen darbe sinyalini düşünürsek P o zaman inci sıra

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Ayarlama yardımı için math/README'ye bakın.): 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 \,)\,)

nerede 0<μ <1 и

İfade ayrıştırılamıyor (yürütülebilir dosya texvc bulunamadı; Ayarlama yardımı için math/README'ye bakın.): z_l\equiv \exp(\frac(i\pi(2l-1))(2p))\, \qquad l=1, 2,\ldots, 2p

hesaplama ayrıntıları için bkz. Yaroslav Blagushin ve Eric Moreau.

ölçümler

Düşük frekans (LF) aralığında, THD'yi ölçmek için doğrusal olmayan distorsiyon ölçerler (harmonik katsayı ölçerler) kullanılır.
Daha yüksek frekanslarda (MF, HF), spektrum analizörleri veya seçici voltmetreler kullanılarak dolaylı ölçümler kullanılır.

THD ve THD'nin tipik değerleri

Aşağıda, THD için ve parantez içinde THD için bazı tipik değerler verilmiştir.

Ayrıca bakınız

"Doğrusal Olmayan Bozulma Faktörü" makalesi hakkında yorum yazın

Literatür, referanslar, notlar

elektronik cihazların el kitabı: 2 ciltte; Ed. D. P. Linde - M.: Enerji,
Gorokhov P.K. Açıklayıcı radyo elektroniği sözlüğü. Temel kurallar- M: Rus. dil.,

Ek bağlantılar

THD'yi karakterize eden bir alıntı

Gerçek şoktaydım. Nedense böylesine inanılmaz bir gerçek, şaşkın kafama sığdırmak istemedi ...
"Büyükanne?.." diyebildiğim tek şey buydu.
Etkisinden çok memnun olan Stella başını salladı.
- Nasıl yani? Bu yüzden mi onları bulmana yardım etti? Biliyor muydu?! .. - ajite beynimde aynı anda binlerce soru öfkeyle döndü ve bana ilgilendiğim her şeyi soracak zamanım olmayacak gibi geldi. HER ŞEYİ bilmek istedim! Aynı zamanda, kimsenin bana "her şeyi" söylemeyeceğini de çok iyi anladım ...
- Muhtemelen bir şeyler hissettiğim için onu seçtim. dedi Stella düşünceli bir şekilde. "Belki büyükannenin fikriydi?" Ama asla itiraf etmeyecek, - kız elini salladı.
– Ya O?.. O da biliyor mu? tüm isteyebileceğim buydu.
- Elbette! Stella güldü. “Buna neden bu kadar şaşırdın?”
"Sadece o zaten yaşlı ... Onun için zor olmalı," dedim, duygularımı ve düşüncelerimi daha doğru nasıl açıklayacağımı bilemeyerek.
- Oh hayır! Stella yine güldü. - Memnun oldu! Çok çok mutlu. Büyükanne ona bir şans verdi! Bu konuda ona kimse yardım edemezdi - ama o yapabilirdi! Ve onu tekrar gördü... Ah, o kadar harikaydı ki!
Ve sonra, nihayet, neden bahsettiğini anladım... Görünüşe göre Stella'nın büyükannesi, eski "şövalyesine", fiziksel ölümden sonra kalan tüm uzun yaşamını o kadar umutsuzca hayal etmesi için bir şans verdi. Ne de olsa, onları o kadar uzun süre ve çok aradı ki, onları o kadar çılgınca bulmak istedi ki, yalnızca bir kez şunu söyleyebildi: bir kez ayrıldığı için ne kadar çok üzgünüm ... koruyamadığı için ... gösteremediği için ne kadar güçlüydü ve onları tüm kalbiyle seviyordu... Onu anlamak ve bir şekilde affedebilmek için onlara ölesiye ihtiyacı vardı, yoksa dünyaların hiçbirinde yaşamak için bir nedeni yoktu...
Ve şimdi o, sevgili ve tek karısı, ona onu her zaman hatırladığı gibi göründü ve ona harika bir şans verdi - affetti ve aynı şekilde hayat verdi ...
Ancak o zaman, Stella'nın büyükannesinin "ayrılanlara" verdiğim şansın ne kadar önemli olduğunu söylediğinde aklında ne olduğunu gerçekten anladım ... Çünkü, muhtemelen, dünyada terk edilmekten daha kötü bir şey yoktur. affedilmeyen suçluluk, onsuz tüm geçmiş hayatımızın hiçbir anlamı olmayacağı kişilere kızgınlık ve acı verdi ...
Stella ile geçirilen bu en ilginç zaman benden kalan gücümün son damlalarını almış gibi birden kendimi çok yorgun hissettim ... Daha önce ilginç olan her şey gibi bu "ilginç" in de bir "fiyatı" olduğunu ve bu nedenle , yine, daha önce olduğu gibi, bugünün "yürüyüşü" için de ödeme yapmak zorunda kaldım ... Sadece diğer insanların hayatlarını "görmek", buna henüz alışmamış zavallılarım için büyük bir yüktü, fiziksel bedenim ve benim için büyük pişmanlık Şimdiye kadar, çok kısa bir süre için yeterince yaşadım ...
Endişelenme, sana nasıl yapılacağını öğreteceğim! - Stella sanki üzücü düşüncelerimi okuyormuş gibi neşeyle dedi.
- Ne yapalım? - Anlamadım.
"Pekala, benimle daha fazla kalabilmen için. - Soruma şaşıran küçük kız cevapladı. - Yaşıyorsun, bu yüzden sana zor geliyor. Ve sana öğreteceğim. “Diğerlerinin” yaşadığı yerde yürüyüşe çıkmak ister misiniz? Ve Harold bizi burada bekliyor olacak. - Küçük burnunu sinsice kırıştırarak, diye sordu kız.
- Şu anda? Çok kararsız sordum.
Başını salladı... ve birdenbire bir yere "düştük", gökkuşağının tüm renkleriyle parıldayan "yıldız tozundan" "sızdık" ve kendimizi öncekinden tamamen farklı, "şeffaf" bir dünyada bulduk ...
* * *

Ey melekler!!! Bak, anne, Melekler! – beklenmedik bir şekilde birinin ince sesinin yanında gıcırdadı.
Alışılmadık "uçuştan" hâlâ aklımı başıma toplayamıyordum ve Stella zaten küçük yuvarlak bir kıza tatlı bir şekilde cıvıldamaya başlamıştı.
– Madem melek değilsin, o zaman neden bu kadar parlıyorsun?.. – içtenlikle şaşırdı, diye sordu küçük kız ve hemen tekrar coşkuyla ciyakladı: – Oh, ma-a-amochki! O ne yakışıklı bir adam!
Ancak o zaman Stella'nın son "çalışmasının" - en eğlenceli kırmızı "ejderhasının" - bizde "başarısız" olduğunu fark ettik...

Svetlana 10 yaşında

"Bu... nedir bu?" - diye sordu küçük kız nefes nefese. - Onunla oynayabilir miyim? .. Alınmayacak mı?
Görünüşe göre anne onu zihinsel olarak ciddi şekilde düzeltti çünkü kız aniden çok üzüldü. Sıcak kahverengi gözlerde yaşlar birikti ve belliydi ki biraz daha - ve bir nehir gibi akacaklardı.
- Sakın ağlama! Stella hızlıca sordu. "Senin için aynısını yapmamı ister misin?"
Kızın yüzü bir anda aydınlandı. Annesinin elini tuttu ve sevinçle ciyakladı:
"Anne, duyuyor musun, ben yanlış bir şey yapmadım ve bana hiç kızgın değiller!" Ben de alabilir miyim?.. Gerçekten çok iyi olacağım! Sana çok ama çok söz veriyorum!
Annem ona üzgün gözlerle baktı ve nasıl doğru cevap vereceğine karar vermeye çalıştı. Ve kız aniden sordu:
"Babamı gördün mü, nazik, ışıltılı kızlar?" Kardeşimle birlikte ortadan kayboldu...
Stella soran gözlerle bana baktı. Ve şimdi ne sunacağını önceden biliyordum ...
"Onları yememizi ister misin?" - düşündüğüm gibi, diye sordu.
- Biz zaten aradık, uzun zamandır buradayız. Ama değiller. Kadın çok sakin bir şekilde cevap verdi.
"Ve farklı görüneceğiz," diye gülümsedi Stella. "Onları bir düşün ki görebilelim ve onları bulalım.
Kız gözlerini komik bir şekilde kapattı, görünüşe göre zihinsel olarak babasının bir resmini oluşturmak için çok uğraştı. Birkaç saniye oldu...
"Anne ben onu nasıl hatırlayamıyorum?" diye şaşırdı küçük kız.
Bunu ilk kez duydum ve şaşırarak Stella'nın iri gözlerinde bunun onun için de tamamen yeni bir şey olduğunu anladım ...
- Nasıl yani - hatırlamıyor musun? anne anlamadı.
- Bakıyorum, bakıyorum ve hatırlamıyorum ... Nasıl, onu çok seviyorum? Belki de artık gerçekten yoktur?
- Affedersiniz, onu görebiliyor musunuz? Anneme dikkatlice sordum.
Kadın kendinden emin bir şekilde başını salladı ama aniden yüzünde bir şeyler değişti ve kafasının çok karıştığı belliydi.
– Hayır... Onu hatırlayamıyorum... Bu mümkün mü? - zaten neredeyse korkmuş dedi.
- Ve senin oğlun? Hatırlayabiliyor musun? Veya erkek kardeş? Kardeşini hatırlıyor musun? diye sordu Stella, ikisine birden hitap ederek.
Anne ve kızı başlarını salladı.
Normalde çok neşeli olan Stella'nın yüzü çok meşgul görünüyordu, muhtemelen burada neler olduğunu anlayamıyordu. Kelimenin tam anlamıyla onun yaşamının yoğun çalışmasını ve böylesine alışılmadık bir beyni hissettim.

Bu analizi gerçekleştirmek için aşağıdakiler gereklidir:

1. Giriş sinyali kaynağı AC Voltajını Darbe Voltajı olarak değiştirin ve şekilde gösterilen parametreleri ayarlayın.

2. Analizin kendisinde aşağıdakiler oluşturulmalıdır:

Pirinç. on bir

Ortaya çıkan grafiği analiz ettikten sonra, dürtü bozulmasını tahmin ediyoruz:

1) Ön dalgalanma f ~ 1 V, U nom'un %4'ünü geçmez ve bu amplifikatörün kalitesinin iyi bir göstergesidir.

2) Çıkış gerilimi dönüş hızı U~ 2 V/µs ve yükselme süresi

t Ф ~ 10 μs, birlikte bu amplifikatördeki çıkış sinyalindeki artışın kalitesinin iyi bir göstergesidir.

3) Amplifikatör ayrıca, öncü kenarın özelliklerine benzer olan darbenin arka kenarının iyi özelliklerine sahiptir.

harmonik katsayısı

Doğrusal olmayan bozulmalar, bir sinyalin doğrusal olmayan özelliklere sahip elemanlardan, örneğin transistörler aracılığıyla geçişinden kaynaklanır, bunun sonucunda dalga biçimi bozulur ve spektral bileşimi değişir. Amplifikatör doğrusal olmayan bozulmalar getirdiğinden, çıkışında girişte bulunmayan ve ses tınısının bozulmasına neden olan yeni bileşenler (harmonikler) belirir. Doğrusal olmayan distorsiyonun nicel değerlendirmesi, harmonik katsayısı Kg'dir:

burada R g -- harmoniklerin toplam gücü; P 1 -- faydalı sinyalin gücü.

Tüm harmonikler arasında ikinci ve üçüncü en yoğun olanlardır. Geri kalanı çok daha az güce sahiptir ve çıkış sinyalinin şekli üzerinde çok az etkiye sahiptir.

Çok kademeli bir yükselticinin harmonik bozulması, genellikle ayrı aşamaların harmonik bozulmalarının toplamına yakındır. Bu nedenle, ön aşamalardaki doğrusal olmayan bozulmalar son aşamadaki bozulmalarla orantılıysa, ses yeniden üretim yolunun toplam harmonik katsayısı aşağıdaki formülle tahmin edilebilir:

Bununla birlikte, Kg katsayısı, karmaşık bir salınımın ayrı ayrı bileşenleri arasındaki girişimden kaynaklanan kombinasyon frekans sinyallerini hesaba katmadığı için, amplifikatördeki doğrusal olmayan bozulmalar hakkında eksik bir fikir verir. Amplifikatöre iki veya daha fazla sinüzoidal sinyal beslendiğinde oluşan kombinasyonel frekanslardan kaynaklanan en belirgin doğrusal olmayan bozulma. f1--f2, f1--2f2, 2f1--f2 şeklindeki kombinasyon frekansları özellikle dikkat çekicidir, çünkü kural olarak karmaşık bir giriş sinyalinin spektrumunda bile bulunmazlar.

Yüksek kaliteli amplifikatörler için, genellikle doğrusal olmamalarını karakterize eden başka bir gösterge sunulur - intermodülasyon bozulma katsayısı Kim.i. Kim.i ölçülürken, amplifikatörün girişine frekanslı iki harmonik salınım beslenir: f1 \u003d 50 ... 100 Hz ve f 2 \u003d 5 ... 10 kHz, Uin (f1) / Uin genlik oranıyla (f2) \u003d 4/1- Kim.i katsayısı, f 2 --f 1 fark frekansının çıkış voltajının genliğinin f 1 frekansının çıkış voltajının genliğine oranına eşittir:

Pirinç. 12.

Geçerli değer Kim.i<0,1 ... 1%.

Doğrusal olmayan bozulma, önemli ölçüde girişe uygulanan sinyalin genliğine bağlıdır. Şek. Şekil 12, Km katsayısının amplifikatörün çıkışındaki güce bağımlılığının doğasını gösterir. Bu eğri, doğrusal olmayan distorsiyonu değerlendirmek için ana özelliktir. Ayrıca, belirli bir Kg için amplifikatörün maksimum kullanılabilir gücünü belirlemeye yarar.

Harmonik katsayısı, kural olarak, büyük bir giriş sinyali seviyesi için ayarlanır. Transistörlü güç amplifikatörleri, "adım" veya "merkezi kesme" distorsiyonlarından kaynaklanan, çok düşük giriş sinyali seviyelerinde lineer olmayan distorsiyondaki artışla karakterize edilir. Bu nedenle, amplifikatörün kalitesinin tam olarak değerlendirilmesi için, Kg'nin düşük giriş sinyalleri seviyelerinde de kontrol edilmesi tavsiye edilir.

Temel olarak, terminal ve terminal öncesi aşamalarda doğrusal olmayan bozulmalar meydana gelir. Nihai amplifikatörler için, tanıtılan doğrusal olmayan bozulmalar, farklı frekanslarda farklıdır. Geçiş bandının kesme frekansları bölgesinde, artarlar (giriş sinyalinin sabit bir genliğinde). Bunun nedeni, terminal transistörlerin yük direncinin reaktif doğasından ve geçiş bandının aşırı frekanslarında dinamik yanıtın şeklindeki ilgili değişiklikten kaynaklanmaktadır.

İzin verilen doğrusal olmayan bozulma, amplifikatörün amacına bağlıdır. Bu nedenle, yayın ve ev tipi ses çoğaltma ekipmanlarında kullanılan AF amplifikatörlerinde, GOST 11157--74'e göre harmonik katsayısı% 1 ... 2 olmalıdır. Yüksek kaliteli profesyonel ekipmanlarda K g<0,05%.

Son yıllarda, yüksek kaliteli ses üreten ekipmanın parametreleri önemli ölçüde iyileşmiştir. Lineer olmayan distorsiyonlarda azalma eğilimi özellikle belirgindir. Kg katsayısının olduğu AF amplifikatörleri ortaya çıktı<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.

% 1 ... 0,0005 aralığında harmonik katsayısının görünürlüğü sorununun kesin bir yorumu yoktur. Sadece küçük doğrusal olmayan bozulmalar elde edilirse ve diğer amplifikatör parametrelerinin bozulması nedeniyle elde edilmezse, bunun yükseltme yolunun mükemmelliğini gösterdiği söylenebilir.

Bununla birlikte, ultra düşük doğrusal olmayan distorsiyona sahip test amplifikatörlerinin, test sinyali kaynağının lineer olmayan distorsiyonu için çok yüksek gereksinimler getirdiğine dikkat edilmelidir. GZ-102 tipindeki en iyi yerli ses üreteçleri, Kg'yi en az %0,05 sağlar, yani amplifikatörün kendisinin getirdiği doğrusal olmayan bozulmalarla aynı büyüklük sırasına sahiptirler. S6-5 doğrusal olmayan distorsiyon ölçerlerin çözünürlüğü de %0,02 ile %0,03 arasında değişir. Bu nedenle, çok küçük doğrusal olmayan distorsiyonların doğru ölçümleri çok zordur.

Ultra lineer amplifikatörleri test etmek için hassas ses üreteçleri ve spektrum analizörleri kullanılmalıdır. Çok küçük doğrusal olmayan distorsiyonların değerlendirilmesinde iyi sonuçlar kompanzasyon yöntemiyle verilmektedir.