Искажения в усилителях

При усилении электрических сигналов могут возникнуть нелинейные искажения, связанные с искажениями формы усиливаемого сигнала и линейные искажения (частотные и фазовые), связанные с частотной зависимостью коэффициента усиление усилителя.

1. Причиной возникновения нелинейных ис­ка­же­ний является нелинейный вид характерис­тик усилительных элементов.

В результате нелинейных искажений на выходе усилителя появляются высшие гармо­ни­ки, которых не было на входе.

Степень нелинейности искажений оцени­вают коэффициентом нелинейности искажений (коэффициентом гармоник):

K_Г = , (6.14)

где P₁, P₂, …, P_n — электрические мощности гармоник.

При активном характере нагрузки, учитывая, что

P = I²×R = ,

коэффициент нелинейного искажений может быть определен как

K_Г = = (6.15)

Коэффициент нелинейности искажений часто выражают в процентах.

2. Причиной возникновения частотных искажений является наличие реактивных элементов в схеме усилителя. Частотные искажения, вносимые усилителем, оценивают по его амплитудно-частотной характеристике, представляющей собой зависимость модуля коэффициента усиления от частоты усиливаемого сигнала.

Степень искажения на отдельных частотах выражается коэффициентом частотных искажений M, равным отношению коэффициента усиления на средней частоте K_СР к коэффициенту усиления на дан­ной частоте K_¦.

M = (6.16)

Обычно наибольшие частотные искажения возникают на границах диапазона частот ¦_Н и ¦_В. Частотные искажения в усилителях всегда сопровождаются появлением сдвига фаз между входным и выходным сигналами, то есть фазовыми искажениями.

3. Фазовые искажения, вносимые усилителем, оцениваются по его фазовой частотной характеристике, представляющей собой график зависимости угла сдвига фаз j между входными и выходными напряжениями от частоты входного сигнала.

Идеальной фазовой характеристикой является прямая, проходящая под любым углом к горизонтальной оси.