Amplifier Distortion : Circuit, Uri, Paano Bawasan at Vs Distortion Pedals

Ang amplifier ay isang elektronikong aparato na nagpapalakas sa input ng isang mas maliit na signal sa isang mas malaking o/p signal. Kaya ang output signal ay patuloy na nagbabago ng ilang mga halaga ng pakinabang. Ginagamit ang mga ito sa loob ng mga wireless na komunikasyon at pagsasahimpapawid sa lahat ng uri ng kagamitang audio. Sa mga ideal na kondisyon, ang amplified o/p signal ng amplifier ay dapat na may katulad na waveform nang eksakto sa input signal. Gayunpaman, ang perpektong kondisyong ito ay hindi nakakamit sa praktikal mga amplifier . Kaya, ang ilang mga pagbabago sa loob ng waveform ay maaaring mangyari bilang karagdagan sa pagtaas ng amplitude na kilala bilang pagbaluktot. Ito ay hindi kanais-nais dahil maaari nitong baguhin ang katalinuhan na dinadala sa pamamagitan ng signal. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng maikling impormasyon sa pagbaluktot ng amplifier , pagtatrabaho, at mga aplikasyon nito.

Ano ang Amplifier Distortion?

Ang pagbaluktot ng amplifier ay maaaring tukuyin bilang; anumang pagkakaiba mula sa input signal ng isang amplifier na nangyayari sa buong proseso ng amplification at nagbibigay ng binagong output signal sa mga tuntunin ng magnitude, hugis, dalas ng nilalaman, atbp. Ito ay nangyayari dahil sa maraming mga kadahilanan tulad ng; non-linearity sa loob ng mga bahagi ng amplifier, hindi tamang biasing, o overloading ng amplifier. Ang pagbaluktot ng amplifier ay hindi kanais-nais dahil pinababa nito ang halaga ng pinalakas na signal.

Circuit ng Distortion ng Amplifier

Ang pagbaluktot ng amplifier ay mauunawaan sa isang halimbawa ng a karaniwang emitter (CE) amplifier circuit . Maaaring mangyari ang pagbaluktot ng output signal dahil sa mga sumusunod na dahilan.

• Maaaring hindi mangyari ang amplification sa buong cycle ng signal dahil sa mga maling antas ng biasing.
• Kung ang input signal ay napakalaki, ito ay nagiging sanhi ng mga transistor ng mga amplifier na limitado sa pamamagitan ng supply ng boltahe.
• Ang amplification ay hindi maaaring maging isang linear na signal sa itaas ng buong saklaw ng dalas ng input na nangangahulugang sa panahon ng pamamaraan ng pagpapalakas ng waveform ng signal, magaganap ang Amplifier Distortion.

Ang mga amplifier ay idinisenyo para sa pagpapalakas ng maliliit na input voltage signal sa mas malalaking output signal na nangangahulugan na ang output signal ay patuloy na babaguhin sa pamamagitan ng gain value na pinarami sa input signal higit sa lahat para sa lahat ng input frequency.

Ang sumusunod na common emitter (CE) circuit ay gumagana para sa maliliit na input AC signal gayunpaman ito ay nagdudulot ng ilang problema sa kanilang pagtatrabaho. Kaya, ang nilalayong posisyon ng biasing point ng BJT amplifier na 'Q' ay nakasalalay sa kaugnay na halaga ng Beta para sa lahat ng uri ng transistor.

Ang karaniwang emitter-type transistor circuit ay mahusay na gumagana pangunahin para sa maliliit na AC input signal bagama't dumaranas ng isang pangunahing disbentaha, ang kinakalkula na posisyon ng bias Q-point ng bipolar amplifier ay pangunahing nakasalalay sa kaugnay na Beta value ng lahat ng uri ng transistor. Gayunpaman, ang halaga ng beta na ito ay nagbabago mula sa mga katulad na uri ng mga transistor na nangangahulugang, ang Q-point ng isang transistor ay hindi nauugnay sa isa pang transistor na may katulad na kategorya dahil sa mga pagtanggap ng mga katangiang produksyon. Pagkatapos nito, nangyayari ang pagbaluktot ng amplifier dahil hindi linear ang amplifier. Ang maingat na pagpili ng mga bahagi ng transistor at biasing ay maaaring makatulong sa pagliit ng epekto ng pagbaluktot ng amplifier.

Mga Uri ng Amplifier Distortion

Mayroong iba't ibang uri ng distortion ng amplifier na tinatalakay sa ibaba. Ang uri ng distortion ay pangunahing nakasalalay sa lugar ng mga katangian na ginagamit ng transistor, ang reactance ng device at ang nauugnay na circuit.

Non-linear Distortion

Pangunahing nangyayari ang non-linear distortion sa isang amplifier kapag malaki ang input signal na inilapat at ang aktibong device ay dinadala sa isang non-linear na lugar ng mga katangian nito. Ang pagbaluktot na ito ay ginagamit upang ilarawan ang isang hindi linear na relasyon sa pagitan ng input at output signal ng isang amplifier. Kaya ang pagbaluktot na ito ay nagreresulta mula sa mga system kung saan ang output signal ay hindi proporsyonal nang eksakto sa input signal at intermodulation na mga produkto o harmonika ay nabuo.

Amplitude Distortion

Ang amplitude distortion ay isang uri ng nonlinear distortion na nagaganap dahil sa attenuation sa loob ng crest value ng signal. Ang paglipat sa loob ng Q point at amplification para sa mas mababa sa 360⁰ ng signal ay humahantong pangunahin sa distortion sa amplitude. Pangunahing nangyayari ang pagbaluktot na ito dahil sa clipping at maling biasing. Alam namin na kung tama ang biasing point ng transistor, ang output ay katulad ng input sa loob ng amplified na hugis. Ito ay mauunawaan sa pamamagitan ng mga sumusunod na kaso.

Ipagpalagay na ang hindi sapat na biasing ay ibinigay sa amplifier, pagkatapos ay ang Q-point ay malapit sa maliit na kalahati ng linya ng pagkarga. Kaya't sa ganitong kondisyon, ang negatibong kalahati ng input signal ay pinutol at nakakakuha kami ng isang distorted na output signal ng amplifier.

Kung magbibigay kami ng karagdagang potensyal na bias, ang Q-point ay nasa mas mataas na bahagi ng load line. Kaya ang kundisyong ito ay nagbibigay ng isang output na mapuputol sa positibong kalahati ng waveform.
Ang wastong biasing ay maaari ding humantong sa distortion minsan sa loob ng output kung sakaling malaki ang input signal dahil ang input signal na ito ay pinalakas sa pamamagitan ng gain ng amplifier. Kaya parehong ang positibo at negatibong kalahati ng waveform ay makakakuha ng pinutol sa ilang bahagi na tinatawag na clipping distortion.

Linear Distortion

Pangunahing nangyayari ang linear distortion sa tuwing maliit ang input signal na inilapat sa drive ng device at gumagana sa linear na seksyon ng mga katangian nito. Kaya ang pagbaluktot na ito ay pangunahing nangyayari dahil sa mga katangiang umaasa sa dalas ng mga aktibong device.

Pagbaluktot ng Dalas

Sa ganitong uri ng distortion, ang antas ng amplification ay nagbabago sa dalas. Ang input signal sa panahon ng amplification sa isang makatotohanang amplifier ay kinabibilangan ng pangunahing frequency na may iba't ibang frequency component na tinatawag na harmonics.

Ang harmonic amplitude (HA) pagkatapos ng amplification ay medyo isang fraction ng basic amplitude. Hindi ito nagiging sanhi ng anumang malubhang dahilan sa output waveform. Kung ang HA pagkatapos ng amplification ay napupunta sa isang mataas na halaga, ang epekto nito ay hindi maiiwasan dahil ito ay nakikita sa output.

Narito ang input ay may pangunahing dalas kasama ang mga harmonika. Kaya ang kumbinasyon ng dalawa sa amplification ay nagbibigay ng isang pangit na signal sa output. Nangyayari ito alinman dahil sa paglitaw ng mga reaktibong elemento (o) sa pamamagitan ng mga capacitance ng electrode ng amplifier circuit.

Phase Distortion

Ang Phase Distortion ay tinatawag ding delay distortion sa amplifier dahil sa tuwing may time delay sa pagitan ng input at output signal saka ito sinasabing phase distorted signal. Pangunahing nangyayari ang pagbaluktot na ito dahil sa electrical reactance. Nauna nang napag-usapan natin na ang isang senyas ay may kasamang iba't ibang mga bahagi ng dalas kaya, sa tuwing ang iba't ibang mga frequency ay nakakaranas ng iba't ibang mga pagbabago sa phase pagkatapos ay nangyayari ang pagbaluktot ng bahagi. Ang ganitong uri ng distortion ay walang praktikal na kahalagahan sa mga audio amplifier dahil ang tainga ng tao ay hindi madama sa phase shift. Ang uri at dami ng distortion na matitiis o hindi mabata ay higit sa lahat ay nakasalalay sa paggamit ng amplifier. Karaniwan, ang paggana ng system ay maaapektuhan lamang sa tuwing ang amplifier ay nagdudulot ng matinding pagbaluktot.

Mga Dahilan ng Distortion

Pangunahing nangyayari ang pagbaluktot sa mga amplifier dahil sa mga pangunahing dahilan na tinalakay sa ibaba.

• Pangunahing nangyayari ang pagbaluktot dahil sa maling biasing sa tuwing ang input signal ay hindi pinalakas para sa kumpletong cycle ng input signal.
• Ito ay nangyayari kapag ang input signal na inilapat ay napakalaki.
• Minsan, nagreresulta ang distortion ng amplifier sa tuwing ang amplification ay hindi linear sa itaas ng buong hanay ng frequency.
• Ang pagbaluktot ng amplifier ay maaaring sanhi ng iba't ibang mga kadahilanan; non-linearities sa loob ng mga bahagi ng amplifier tulad ng mga transistor o tubes.
• Bilang karagdagan, ang mga hindi pagkakatugma ng impedance, mga limitasyon sa power supply, at pag-clipping ng signal ay maaari ding mag-ambag sa pagbaluktot ng amplifier. Kaya ang mga salik na ito ay nagreresulta sa pagpapalakas ng signal na nagbabago mula sa input signal at humahantong sa isang orihinal na pagbaluktot ng signal.
• Sa pangkalahatan, maaaring maging sanhi ng harmonic distortion sa loob ng mga amplifier
• Ang Harmonic distortion ay isang uri ng distortion sa isang amplifier na kadalasang nangyayari sa amplifier na nangangailangan ng mas maraming boltahe kaysa sa power supply na maibibigay nito.
• Maaari rin itong mangyari sa ilang panloob na bahagi ng circuit na lumalampas sa kanilang kakayahan sa output.
• Ang Harmonic distortion ay nangyayari dahil sa mga nonlinearity ng mga transistor.
• Pangunahing nangyayari ito dahil sa mga katangiang umaasa sa dalas ng mga aktibong device.
• Ang pagbaluktot ng amplitude sa mga amplifier ay pangunahing nangyayari sa tuwing ang mga peak value ng frequency waveform ay pinahina dahil sa isang pagbabago sa loob ng Q-point.

Paano Bawasan ang Harmonic Distortion sa Mga Amplifier

Harmonic distortion (HD) ay isa sa mga pangunahing isyu na nagdudulot ng iba't ibang problema tulad ng; crosstalk, mga isyu sa integridad ng signal, at EMI (electromagnetic interference). Ito ay maaaring sanhi dahil sa maraming dahilan at may iba't ibang paraan upang bawasan o alisin ang harmonic distortion na tinatalakay sa ibaba.

• Ang differential signaling ay isa sa mga paraan na ginagamit para mabawasan ang harmonic distortion na maaaring magkansela ng iba't ibang harmonics.
• Ang isa pang paraan ay ang paggamit ng mga power supply na may mababang output impedance na maaari ding tumulong sa pagpapababa ng mga harmonika.
• Ang muling pagsasaayos ng network ay ang pamamaraan na tumutulong sa pagpapababa ng mga harmonika kung saan ang mga gumagamit ay bumubuo ng malalaking harmonika. Ang mga harmonika na ito ay kinilala at inuri depende sa uri ng mga harmonika na kanilang ginagawa.
• Ang pagdaragdag ng mga multi-pulse converter para sa pagkansela ng mga harmonic sa buong paggamit ng mga half at full-wave converter ay nakakatulong sa pag-aalis ng mga harmonika.
• Ang phase balancing ay isa pang pamamaraan na angkop para mabawasan ang mga harmonika.
• Binabawasan ng mga series reactor ang harmonics sa mga planta ng bakal at smelting.
• Ang differential signaling ay isang paraan na kadalasang ginagamit sa mga high-speed digital system para mabawasan ang ingay at crosstalk effect. Ang dalawang signal sa differential signaling ay ipinapadala sa magkahiwalay na mga wire na ang nag-iisang signal ay kabaligtaran ng isa. Pagkatapos nito, pinagsasama ng receiving device ang dalawang signal at maaaring kanselahin ang anumang common-mode na ingay.
• Ang mga power supply sa pamamagitan ng mababang output impedance ay maaari ding tumulong sa pagbawas ng harmonic.
• Ang isang low-impedance power supply ay may mas kaunting pagbaba ng boltahe sa tuwing kinukuha ang current upang makatulong ito sa pagpapababa o pag-alis ng marami sa mga isyu na nangyayari sa harmonic distortion.

Paano Sukatin ang Amplifier Distortion?

Maaaring masukat ang distortion ng amplifier gamit ang mga analog spectrum analyzer. Karamihan sa mga spectrum analyzer ay mayroong 50ohm input, kaya kailangan ng isolation resistor sa pagitan ng DUT at ang analyzer para sa pagtulad sa >50ohms DUT load.

Kapag naayos na ang spectrum analyzer para sa sweep rate, sensitivity at bandwidth, maingat itong i-verify para sa overdrive ng input. Ang pinakasimpleng pamamaraan ay ang paggamit ng variable attenuator upang mag-set up ng 10dB ng attenuation sa loob ng input path ng analyzer. Parehong ang signal at anumang harmonic ay dapat na ma-attenuated sa pamamagitan ng isang nakatakdang halaga tulad ng sinusubaybayan sa pagpapakita ng spectrum analyzer. Kung ang mga harmonic ay pinahina ng >10dB, ang input amplifier ng analyzer ay nagpapakilala ng distortion at ang sensitivity ay dapat bawasan. Ang ilang mga analyzer ay may button sa ibabaw ng front plate upang ipakilala ang isang kilalang dami ng attenuation habang nagbe-verify para sa overdrive.

Pagkakaiba b/w Amplifier Distortion Vs Distortion Pedals

Ang mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng distortion ng amplifier at distortion pedal ay tinatalakay sa ibaba.

Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng amplifier pagbaluktot, pagtatrabaho , at mga aplikasyon nito. Ito ay tumutukoy sa anumang pagkakaiba-iba mula sa input signal na nangyayari sa proseso ng amplification upang magbigay ng output signal. Ang signal na ito ay binabago sa mga tuntunin ng dalas, hugis, magnitude, atbp. Ito ay nangyayari dahil sa iba't ibang mga kadahilanan tulad ng; non-linearity sa loob ng mga bahagi ng isang amplifier, hindi wastong biasing, o overloading ng amplifier. Mayroong iba't ibang uri ng pagbaluktot na magagamit na may mga partikular na katangian at sanhi. Sa pangkalahatan, hindi kanais-nais ang pagbaluktot ng amplifier dahil maaari nitong pababain ang halaga ng pinalakas na signal. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang amplifier?