Distorsione dell'amplificatore: circuito, tipi, come ridurre e pedali di distorsione vs

Un amplificatore è un dispositivo elettronico che rafforza l'ingresso di un segnale più piccolo in un segnale o/p più grande. Quindi il segnale di uscita cambia continuamente di alcuni valori di guadagno. Questi sono utilizzati nelle comunicazioni e trasmissioni wireless in tutti i tipi di apparecchiature audio. In condizioni ideali, il segnale o/p amplificato dell'amplificatore dovrebbe avere una forma d'onda simile esattamente al segnale di ingresso. Tuttavia, questa condizione ideale non è affatto raggiunta nella pratica amplificatori . Pertanto, oltre all'aumento dell'ampiezza, possono verificarsi alcune modifiche all'interno della forma d'onda, noto come distorsione. È indesiderato perché potrebbe modificare l'intelligenza trasportata dal segnale. Questo articolo fornisce brevi informazioni su distorsione dell'amplificatore , il lavoro e le sue applicazioni.

Cos'è la distorsione dell'amplificatore?

La distorsione dell'amplificatore può essere definita come; qualsiasi differenza rispetto al segnale di ingresso di un amplificatore che si verifica durante il processo di amplificazione e fornisce un segnale di uscita modificato in termini di grandezza, forma, contenuto di frequenza, ecc. Si verifica a causa di molti fattori come; non linearità all'interno dei componenti dell'amplificatore, polarizzazione impropria o sovraccarico dell'amplificatore. La distorsione dell'amplificatore è indesiderabile perché degrada il valore del segnale amplificato.

Circuito di distorsione dell'amplificatore

La distorsione dell'amplificatore può essere compresa con un esempio di a circuito amplificatore a emettitore comune (CE). . La distorsione del segnale in uscita può verificarsi per i seguenti motivi.

• L'amplificazione potrebbe non verificarsi durante l'intero ciclo del segnale a causa di livelli di polarizzazione errati.
• Se il segnale di ingresso è molto grande, i transistor degli amplificatori vengono limitati dalla tensione di alimentazione.
• L’amplificazione non può essere un segnale lineare al di sopra dell’intera gamma di frequenze di ingresso, il che significa che durante la procedura di amplificazione della forma d’onda del segnale si verificherà una distorsione dell’amplificatore.

Gli amplificatori sono progettati per amplificare piccoli segnali di tensione di ingresso in segnali di uscita più grandi, il che significa che il segnale di uscita verrà modificato costantemente dal valore del guadagno che viene moltiplicato con il segnale di ingresso principalmente per tutte le frequenze di ingresso.

Il seguente circuito di emettitore comune (CE) funziona per piccoli segnali CA in ingresso, tuttavia causa alcuni problemi nel loro funzionamento. Pertanto, la posizione prevista del punto di polarizzazione 'Q' dell'amplificatore BJT dipende dal relativo valore Beta per tutti i tipi di transistor.

Il comune circuito a transistor di tipo emettitore funziona bene principalmente per piccoli segnali di ingresso CA, sebbene soffra di uno svantaggio principale, la posizione calcolata del punto Q di polarizzazione dell'amplificatore bipolare dipende principalmente dal relativo valore Beta di tutti i tipi di transistor. Tuttavia, questo valore beta varia da tipi simili di transistor, il che significa che il punto Q di un transistor non è correlato a un altro transistor con una categoria simile a causa dell'accettazione di produzioni caratteristiche. Successivamente, si verifica una distorsione dell'amplificatore perché l'amplificatore non è lineare. Un'attenta selezione dei componenti transistor e polarizzazione può aiutare a ridurre al minimo l'effetto di distorsione dell'amplificatore.

Tipi di distorsione dell'amplificatore

Esistono diversi tipi di distorsione dell'amplificatore che vengono discussi di seguito. Il tipo di distorsione dipende principalmente dall'area delle caratteristiche utilizzate dal transistor, dalla reattanza del dispositivo e dal circuito associato.

Distorsione non lineare

La distorsione non lineare si verifica principalmente in un amplificatore ogni volta che il segnale di ingresso applicato è ampio e il dispositivo attivo viene portato in un'area non lineare delle sue caratteristiche. Questa distorsione viene utilizzata per descrivere una relazione non lineare tra i segnali di ingresso e di uscita di un amplificatore. Quindi questa distorsione risulta da sistemi in cui il segnale di uscita non è proporzionale esattamente al segnale di ingresso e vengono generati prodotti di intermodulazione o armoniche.

Distorsione di ampiezza

La distorsione di ampiezza è un tipo di distorsione non lineare che avviene a causa dell'attenuazione all'interno del valore di cresta del segnale. Lo spostamento all'interno del punto Q e l'amplificazione al di sotto dei 360⁰ del segnale portano principalmente alla distorsione dell'ampiezza. Questa distorsione si verifica principalmente a causa del ritaglio e del bias errato. Sappiamo che se il punto di polarizzazione del transistor è corretto, l'uscita è simile all'ingresso nella forma amplificata. Ciò può essere compreso attraverso i seguenti casi.

Supponiamo che all'amplificatore venga fornita una polarizzazione inadeguata, il punto Q si troverà vicino alla metà minore della linea di carico. Quindi, in questa condizione, la metà negativa del segnale di ingresso viene tagliata e acquisiamo un segnale di uscita dell’amplificatore distorto.

Se forniamo un ulteriore potenziale di bias, il punto Q si troverà sul lato più alto della linea di carico. Quindi questa condizione fornisce un'uscita che verrà interrotta nella metà positiva della forma d'onda.
Una corretta polarizzazione può anche portare a volte a distorsioni all'interno dell'uscita nel caso in cui il segnale di ingresso sia grande perché questo segnale di ingresso viene amplificato attraverso il guadagno dell'amplificatore. Quindi sia la metà positiva che quella negativa della forma d'onda verranno ritagliate in una parte chiamata distorsione da ritaglio.

Distorsione lineare

La distorsione lineare si verifica principalmente ogni volta che il segnale di ingresso applicato per pilotare il dispositivo è piccolo e funziona nella sezione lineare delle sue caratteristiche. Quindi questa distorsione si verifica principalmente a causa delle caratteristiche dipendenti dalla frequenza dei dispositivi attivi.

Distorsione di frequenza

In questo tipo di distorsione, il livello di amplificazione cambia in frequenza. Il segnale di ingresso durante l'amplificazione in un amplificatore realistico include la frequenza fondamentale con diverse componenti di frequenza chiamate armoniche.

L'ampiezza armonica (HA) dopo l'amplificazione è piuttosto una frazione dell'ampiezza di base. Non causa alcuna causa grave alla forma d'onda di uscita. Se l'HA dopo l'amplificazione raggiunge un valore elevato, il suo effetto non può essere evitato perché è visibile all'uscita.

Qui l'ingresso ha una frequenza fondamentale comprese le armoniche. Quindi la combinazione dei due sull'amplificazione fornisce un segnale distorto in uscita. Ciò accade a causa della presenza di elementi reattivi (o) attraverso le capacità degli elettrodi del circuito amplificatore.

Distorsione di fase

La distorsione di fase è anche chiamata distorsione di ritardo nell'amplificatore perché ogni volta che c'è un ritardo di tempo tra il segnale di ingresso e quello di uscita si dice che sia un segnale distorto di fase. Questa distorsione si verifica principalmente a causa della reattanza elettrica. In precedenza abbiamo discusso del fatto che un segnale include componenti di frequenza diverse, pertanto, ogni volta che frequenze diverse subiscono spostamenti di fase diversi, si verifica una distorsione di fase. Questo tipo di distorsione non ha importanza pratica negli amplificatori audio perché l'orecchio umano è insensibile allo sfasamento. Il tipo e la quantità di distorsione sopportabile o insopportabile dipende principalmente dall'applicazione dell'amplificatore. Di solito, il funzionamento del sistema viene influenzato semplicemente ogni volta che l'amplificatore provoca una distorsione estrema.

Ragioni della distorsione

La distorsione negli amplificatori si verifica principalmente a causa dei motivi principali discussi di seguito.

• La distorsione si verifica principalmente a causa di una polarizzazione errata ogni volta che il segnale di ingresso non viene amplificato per il ciclo completo del segnale di ingresso.
• Si verifica quando il segnale di ingresso applicato è molto grande.
• A volte, la distorsione dell'amplificatore si verifica quando l'amplificazione non è lineare al di sopra dell'intera gamma di frequenze.
• La distorsione dell'amplificatore può essere causata da diversi fattori; non linearità all'interno dei componenti dell'amplificatore come transistor o tubi.
• Inoltre, anche i disadattamenti di impedenza, le limitazioni dell'alimentazione e il taglio del segnale possono contribuire alla distorsione dell'amplificatore. Quindi questi fattori determinano l'amplificazione del segnale che cambia rispetto al segnale di ingresso e porta ad una distorsione del segnale originale.
• In generale, può essere causata una distorsione armonica all'interno degli amplificatori
• La distorsione armonica è un tipo di distorsione in un amplificatore che solitamente si verifica a causa dell'amplificatore che necessita di più tensione rispetto all'alimentatore che può fornire.
• Ciò può verificarsi anche se alcune parti del circuito interno superano la loro capacità di uscita.
• La distorsione armonica si verifica a causa delle non linearità dei transistor.
• Ciò si verifica principalmente a causa delle caratteristiche dipendenti dalla frequenza dei dispositivi attivi.
• La distorsione di ampiezza negli amplificatori si verifica principalmente ogni volta che i valori di picco della forma d'onda della frequenza vengono attenuati a causa di uno spostamento all'interno del punto Q.

Come ridurre la distorsione armonica negli amplificatori

Distorsione armonica (HD) è uno dei principali problemi che causa diversi problemi come; diafonia, problemi di integrità del segnale ed EMI (interferenze elettromagnetiche). Può essere causato da molte ragioni ed esistono diversi modi per ridurre o rimuovere la distorsione armonica, discussa di seguito.

• La segnalazione differenziale è uno dei metodi utilizzati per ridurre la distorsione armonica che può annullare varie armoniche.
• Un altro metodo consiste nell'utilizzare alimentatori con bassa impedenza di uscita che possono anche contribuire a ridurre le armoniche.
• La riconfigurazione della rete è la procedura che aiuta a ridurre le armoniche laddove gli utenti generano armoniche di grandi dimensioni. Queste armoniche vengono identificate e classificate in base al tipo di armoniche che producono.
• L'aggiunta di convertitori multi-impulso per la cancellazione delle armoniche durante l'utilizzo di convertitori a mezza onda e a onda intera aiuta a eliminare le armoniche.
• Il bilanciamento di fase è un'altra tecnica adatta a ridurre le armoniche.
• I reattori in serie riducono le armoniche nelle acciaierie e nelle fonderie.
• La segnalazione differenziale è un metodo spesso utilizzato nei sistemi digitali ad alta velocità per ridurre gli effetti di rumore e diafonia. I due segnali nella segnalazione differenziale vengono trasmessi su fili separati dove il singolo segnale è l'opposto dell'altro. Successivamente, il dispositivo ricevente unisce i due segnali e qualsiasi rumore di modo comune può essere cancellato.
• Anche gli alimentatori a bassa impedenza di uscita possono contribuire a ridurre le armoniche.
• Un alimentatore a bassa impedenza ha una caduta di tensione inferiore ogni volta che viene prelevata corrente, quindi può aiutare a ridurre o eliminare molti dei problemi che si verificano con la distorsione armonica.

Come misurare la distorsione dell'amplificatore?

La distorsione dell'amplificatore può essere misurata utilizzando analizzatori di spettro analogici. La maggior parte degli analizzatori di spettro hanno ingressi da 50 ohm, quindi è necessario un resistore di isolamento tra il DUT e l'analizzatore per simulare carichi DUT >50 ohm.

Una volta regolato l'analizzatore di spettro per velocità di scansione, sensibilità e larghezza di banda, verificare attentamente l'overdrive dell'ingresso. La tecnica più semplice consiste nell'utilizzare l'attenuatore variabile per impostare 10 dB di attenuazione nel percorso di ingresso dell'analizzatore. Sia il segnale che eventuali armoniche devono essere attenuati di una quantità impostata monitorata sul display dell'analizzatore di spettro. Se le armoniche vengono attenuate di >10 dB, l'amplificatore di ingresso dell'analizzatore introduce distorsione e la sensibilità deve essere ridotta. Diversi analizzatori sono dotati di un pulsante sulla parte superiore della piastra frontale per introdurre una quantità nota di attenuazione durante la verifica dell'overdrive.

Differenza in bianco e nero tra distorsione dell'amplificatore e pedali di distorsione

Le principali differenze tra la distorsione dell'amplificatore e i pedali di distorsione sono discusse di seguito.

Pertanto, questa è una panoramica dell'amplificatore distorsione, funzionante e le sue applicazioni. Si riferisce a qualsiasi variazione dal segnale di ingresso che si verifica nel processo di amplificazione per fornire un segnale di uscita. Questo segnale viene alterato in termini di frequenza, forma, ampiezza, ecc. Si verifica a causa di diversi fattori come; non linearità all'interno dei componenti di un amplificatore, polarizzazione impropria o sovraccarico dell'amplificatore. Sono disponibili diversi tipi di distorsione che hanno caratteristiche e cause specifiche. Generalmente la distorsione dell'amplificatore è indesiderabile perché può degradare il valore del segnale amplificato. Ecco una domanda per te: cos'è un amplificatore?