|
Выходной сигнал любого реального усилителя всегда несколько отличается от усиливаемого оригинала. Связано это с неидеальностью
усилителя, и конкретно — с наличием в нем искажений. Все существующие в усилителях искажения усиливаемого сигнала можно разделить на две большие
группы — линейные и нелинейные искажения.
Линейные искажения не нарушают амплитудных соотношений в усиливаемом сигнале. На рис. 4.1а. показаны амплитудные
характеристики (то есть зависимости выходного напряжения от входного) идеальных усилителей с различными коэффициентами усиления.
При наличии в усилителе линейных искажений сигнала, амплитудная характеристика не претерпевает никаких искажений. Тем не
менее, линейные искажения, разумеется, искажают усиливаемый сигнал. Эти искажения связаны с неравномерностью амплитудно-частотной
характеристики усилителя и нелинейности его фазо-частотной характеристики. В связи с этим, линейные искажения часто называют
частотными. Главным признаком линейных искажений является то, что они не вызывают появления в спектре выходного сигнала новых
составляющих. В результате влияния линейных искажений, могут лишь изменяться уровни его отдельных спектральных (частотных)
составляющих.
Рис. 4.1 Передаточные характеристики и производимые ими искажения
Поскольку линейные искажения обычно вызывают нарушения амплитудно-частотной характеристики — как правило, их величина
определяется именно способом исследования этой характеристики усилителя. Тем не менее, как уже было сказано выше, линейные
искажения могут вызываться и нарушением линейности фазо-частотной характеристики усилителя, что проявляется в неодинаковости
времени распространения различных частотных составляющих усиливаемого сигнала. Громкоговоритель с системой разделения спектра
звукового сигнала и аналоговые магнитофоны хорошо демонстрируют это явление.
Неплохим способом выявления заметных линейных искажений в усилителе, является подача на его вход импульсов прямоугольной
формы и наблюдение формы выходного сигнала при помощи осциллографа. Передний фронт сигнала прямоугольной формы очень чувствителен
как к нарушениям равномерности амплитудно-частотной характеристики, так и к нарушениям линейности фазо-частотной характеристики.
В случае заметных линейных искажений, форма прямоугольных импульсов на выходе усилителя будет существенно нарушена, что легко
видно на экране осциллографа. Такой простой тест в какой-то степени является альтернативой необходимости исследования амплитудно-частотной
и фазо-частотной характеристик усилителя.
В отличие от линейных, нелинейные искажения вызывают нарушение линейности амплитудной характеристики усилителя.
Примеры нелинейных амплитудных характеристик усилителей показаны на рис. 4.1 б, в, г. Искажения амплитудной характеристики
усилителя приводят к существенным искажениям амплитудных соотношений в усиливаемом сигнале и могут вызывать значительные
изменения его формы. В отличие от линейных искажений, нелинейные искажения всегда приводят к появлению в выходном сигнале
дополнительных спектральных (частотных) составляющих, отсутствующих во входном сигнале. Если линейные искажения изменяют
основном окраску звука, то проявление нелинейных искажений еще более пагубно, поскольку они приводят к существенным изменениям
усиливаемого сигнала.
Поскольку, нелинейные искажения проявляются в появлении в выходном сигнале новых спектральных составляющих, многие методики
оценки этих искажений заключаются в оценки уровней этих составляющих. Также существуют методики измерений, основанные на
оценке кривизны амплитудной характеристики усилителя.
|
