Изобличење појачала: кола, типови, како смањити и против педала за изобличење

Појачало је електронски уређај који појачава улаз мањег сигнала у већи о/п сигнал. Дакле, излазни сигнал се непрекидно мења за неке вредности појачања. Они се користе у бежичним комуникацијама и емитовању у свим врстама аудио опреме. У идеалним условима, појачани о/п сигнал појачала треба да има сличан таласни облик управо као и улазни сигнал. Међутим, ово идеално стање се уопште не постиже у пракси појачала . Према томе, неке модификације унутар таласног облика могу се појавити додатно уз пораст амплитуде који је познат као изобличење. То је непожељно јер може да модификује интелигенцију која се преноси сигналом. Овај чланак пружа кратке информације о изобличење појачала , рад и његове примене.

Шта је изобличење појачала?

Изобличење појачала се може дефинисати као; свака разлика у односу на улазни сигнал појачала која се јавља током процеса појачања и даје промењени излазни сигнал у смислу величине, облика, садржаја фреквенције, итд. До ње долази због многих фактора као што су; нелинеарност унутар компоненти појачала, неисправно подешавање или преоптерећење појачавача. Изобличење појачала је непожељно јер деградира вредност појачаног сигнала.

Коло изобличења појачала

Изобличење појачала се може разумети на примеру а коло појачала са заједничким емитером (ЦЕ). . До изобличења излазног сигнала може доћи из следећих разлога.

• Појачање се можда неће десити током целог циклуса сигнала због погрешних нивоа пристрасности.
• Ако је улазни сигнал веома велик, онда то доводи до тога да се транзистори појачала ограничавају кроз напајање напоном.
• Појачање не може бити линеарни сигнал изнад читавог опсега улазне фреквенције, што значи да ће током поступка појачавања таласног облика сигнала доћи до изобличења појачала.

Појачала су дизајнирана за појачавање малих сигнала улазног напона у веће излазне сигнале, што значи да ће се излазни сигнал стално мењати вредношћу појачања која се множи са улазним сигналом углавном за све улазне фреквенције.

Следеће коло заједничког емитера (ЦЕ) ради за мале улазне АЦ сигнале, али изазива неке проблеме у њиховом раду. Дакле, предвиђени положај тачке „К“ БЈТ појачала зависи од повезане Бета вредности за све типове транзистора.

Транзисторско коло уобичајеног типа емитера добро функционише углавном за мале улазне сигнале наизменичне струје, иако имају један главни недостатак, израчунати положај К-тачке пристрасности биполарног појачала углавном зависи од повезане Бета вредности свих врста транзистора. Међутим, ова бета вредност варира од сличних врста транзистора, што значи да К-тачка једног транзистора није повезана са другим транзистором са сличном категоријом због прихватања карактеристичних продукција. Након тога долази до изобличења појачала јер појачало није линеарно. Пажљив одабир компоненти транзистора и биасинга може помоћи у минимизирању ефекта изобличења појачала.

Врсте изобличења појачала

Постоје различите врсте изобличења појачала о којима се говори у наставку. Тип изобличења углавном зависи од области карактеристика које користи транзистор, реактансе уређаја и повезаног кола.

Нелинеарна дисторзија

Нелинеарна дисторзија се углавном дешава у појачавачу кад год је примењени улазни сигнал велики и активни уређај се убацује у нелинеарну област својих карактеристика. Ово изобличење се користи за описивање нелинеарне везе између улазних и излазних сигнала појачала. Дакле, ово изобличење је резултат система где год излазни сигнал није пропорционалан тачно улазном сигналу и генеришу се производи интермодулације или хармоници.

Амплитуде Дистортион

Амплитудно изобличење је врста нелинеарне дисторзије која се дешава због слабљења унутар вредности врха сигнала. Померање унутар К тачке и појачање за испод 360⁰ сигнала доводи углавном до изобличења амплитуде. Ово изобличење углавном настаје због клипинга и неправилног пристрасности. Знамо да ако је тачка пристрасности транзистора тачна, излаз је сличан улазу унутар појачаног облика. Ово се може разумети кроз следеће случајеве.

Претпоставимо да је појачало обезбеђено неадекватно преднапоне, тада ће К-тачка лежати близу мање половине линије оптерећења. Дакле, у овом стању, негативна половина улазног сигнала је исечена и добијамо изобличени излазни сигнал појачала.

Ако обезбедимо додатни потенцијал пристрасности, онда ће К-тачка бити на вишој страни линије оптерећења. Дакле, овај услов обезбеђује излаз који ће бити прекинут на позитивној половини таласног облика.
Правилно намјештање такође може довести до изобличења понекад унутар излаза у случају да је улазни сигнал велик јер се овај улазни сигнал појачава кроз појачање појачала. Дакле, и позитивна и негативна половина таласног облика ће бити исечена на неком делу који се зове изобличење клипинга.

Линеарна дисторзија

Линеарна дисторзија се углавном јавља кад год је улазни сигнал који се примењује за покретање уређаја мали и функционише у линеарном делу његових карактеристика. Дакле, ово изобличење се углавном дешава због карактеристика активних уређаја зависних од фреквенције.

Фрекуенци Дистортион

Код ове врсте изобличења, ниво појачања се мења у фреквенцији. Улазни сигнал током појачања у реалистичном појачалу укључује основну фреквенцију са различитим фреквенцијским компонентама које се називају хармоници.

Амплитуда хармоника (ХА) након појачања је прилично делић основне амплитуде. Не изазива никакав озбиљан узрок излазном таласном облику. Ако ХА након појачања дође до високе вредности, његов ефекат се не може избећи јер је видљив на излазу.

Овде улаз има основну фреквенцију укључујући хармонике. Дакле, комбинација ова два на појачању даје изобличен сигнал на излазу. То се дешава или због појаве реактивних елемената (или) кроз електродне капацитете кола појачала.

Пхасе Дистортион

Фазно изобличење се такође назива изобличењем кашњења у појачалу јер кад год постоји временско кашњење између улазног и излазног сигнала онда се каже да је то фазно изобличен сигнал. Ово изобличење се углавном јавља због електричне реактанције. Раније смо расправљали о томе да сигнал укључује различите фреквентне компоненте, тако да, кад год различите фреквенције доживљавају различите фазне помаке, долази до фазног изобличења. Ова врста изобличења нема практичну важност у аудио појачалима јер је људско ухо неосетљиво на фазни помак. Врста и количина дисторзије која је подношљива или неподношљива углавном зависи од примене појачала. Обично ће на рад система утицати једноставно кад год појачало изазове екстремно изобличење.

Разлози за изобличење

Дисторзија у појачавачима се углавном јавља због главних разлога који су размотрени у наставку.

• Изобличење се углавном јавља због неправилног преднапона кад год се улазни сигнал не појача током целог циклуса улазног сигнала.
• Јавља се када је примењени улазни сигнал веома велик.
• Понекад долази до изобличења појачала кад год појачање није линеарно изнад целог фреквентног опсега.
• Изобличење појачала може бити узроковано различитим факторима; нелинеарности унутар компоненти појачала као што су транзистори или цеви.
• Поред тога, неусклађеност импедансе, ограничења напајања и клипинг сигнала такође могу допринети изобличењу појачала. Дакле, ови фактори резултирају појачањем сигнала које се мења од улазног сигнала и доводи до оригиналног изобличења сигнала.
• Генерално, може доћи до хармонијске дисторзије унутар појачала
• Хармоничко изобличење је врста изобличења у појачалу до које обично долази појачало коме је потребан већи напон од напајања које може да обезбеди.
• Ово се такође може десити са неким унутрашњим деловима кола који премашују своју излазну способност.
• Хармонско изобличење настаје због нелинеарности транзистора.
• Ово се дешава углавном због карактеристика активних уређаја зависних од фреквенције.
• Амплитудно изобличење у појачавачима се углавном јавља кад год су вршне вредности таласног облика фреквенције ослабљене због померања унутар К-тачке.

Како смањити хармонијску дисторзију у појачалима

Хармонично изобличење (ХД) је један од главних проблема који изазива различите проблеме као што су; преслушавање, проблеми са интегритетом сигнала и ЕМИ (електромагнетне сметње). Може бити узроковано из много разлога и постоје различити начини за смањење или уклањање хармонске дисторзије о чему се говори у наставку.

• Диференцијална сигнализација је једна од метода која се користи за смањење хармонијске дисторзије која може поништити различите хармонике.
• Још један метод је коришћење извора напајања са ниском излазном импедансом који такође могу помоћи у смањењу хармоника.
• Реконфигурација мреже је поступак који помаже у смањењу хармоника где корисници стварају велике хармонике. Ови хармоници се идентификују и класификују у зависности од врсте хармоника које производе.
• Додавање мулти-пулсних претварача за поништавање хармоника током коришћења полуталасних и пуноталасних претварача помаже у елиминисању хармоника.
• Балансирање фаза је још једна техника која је погодна за смањење хармоника.
• Серијски реактори смањују хармонике у челичанама и топионицама.
• Диференцијална сигнализација је метода која се често користи у дигиталним системима велике брзине за смањење ефеката шума и преслушавања. Два сигнала у диференцијалној сигнализацији се преносе на одвојеним жицама при чему је један сигнал супротан другом. Након тога, пријемни уређај спаја два сигнала и сваки уобичајени шум може бити поништен.
• Напајања кроз ниску излазну импедансу такође могу помоћи у смањењу хармоника.
• Напајање ниске импедансе има мањи пад напона кад год се извуче струја, тако да може помоћи у смањењу или отклањању многих проблема који се јављају са хармонијском дисторзијом.

Како измерити изобличење појачала?

Изобличење појачала се може мерити коришћењем аналогних анализатора спектра. Већина анализатора спектра има улазе од 50 ома, тако да је потребан изолациони отпорник између ДУТ-а и анализатора за симулацију оптерећења ДУТ-а >50 ома.

Када се анализатор спектра подеси за брзину свееп-а, осетљивост и пропусни опсег, пажљиво га проверите да ли постоји преоптерећење улаза. Најједноставнија техника је коришћење променљивог атенуатора за подешавање слабљења од 10 дБ унутар улазне путање анализатора. И сигнал и сви хармоници морају бити ослабљени кроз одређену количину која се прати на дисплеју анализатора спектра. Ако су хармоници ослабљени за >10дБ, онда улазно појачало анализатора уноси изобличење и осетљивост се мора смањити. Неколико анализатора има дугме на врху предње плоче за увођење познате количине слабљења док се проверава овердриве.

Разлика ц/б изобличења појачала наспрам педала за изобличење

Главне разлике између изобличења појачала и педала за дисторзију су размотрене у наставку.

Дакле, ово је преглед појачала изобличење, рад , и његове примене. Односи се на било коју варијацију улазног сигнала која се јавља у процесу појачања да би се обезбедио излазни сигнал. Овај сигнал се мења у смислу фреквенције, облика, магнитуде, итд. Настаје услед различитих фактора као што су; нелинеарности унутар компоненти појачала, неисправно подешавање или преоптерећење појачавача. Доступне су различите врсте дисторзије које имају специфичне карактеристике и узроке. Генерално, изобличење појачала је непожељно јер може да деградира вредност појачаног сигнала. Ево питања за вас шта је појачало?