Elektrinių signalų stiprinimas

3.3. Stiprintuvo iškraipymai

Kai signalo spektras išeina už stiprintuvo dažnio juostos ribų arba kai signalo amplitudė išeina už stiprintuvo perdavimo charakteristikos tiesinės dalies ribų, stiprintuvas signalus iškraipo. Pirmuoju atveju iškraipymai vadinami tiesiniais arba dažniniais, o antruoju – netiesiniais.

Tiesinių iškraipymų stiprintuve atsiranda dėl to, kad skirtingos įėjimo signalo harmoninės dedamosios (spektro dedamosios) yra nevienodai stiprinamos (amplitudiniai iškraipymai) bei nevienodai vėlinamos (faziniai iškraipymai). Tiesinius iškraipymus iliustruojančių pavyzdžių pateikta 3.3 pav. Čia įėjimo signalą u_in sudaro dvi harmoninės dedamosios. Stiprintuvas dirba aukštųjų dažnių srityje, todėl aukštesniojo dažnio dedamoji mažiau stiprinama ir daugiau vėlinama.

Tiesiniams (dažniniams) iškraipymams būdinga:

tiesinių iškraipymų didumas priklauso tik nuo signalo ir stiprintuvo dažnių juostų santykio ir nepriklauso nuo signalo amplitudės;

harmoninio (sinusinio) signalo forma tiesiškai neiškraipoma - neatsiranda naujų spektro dedamųjų. Stiprintuve, kuriame pasireiškia tik tiesiniai iškraipymai, gali pakisti sinusinio signalo amplitudė ar fazė, bet jis išliks sinusinis;

tiesiniai iškraipymai signale nesukuria naujų, prieš tai nebuvusių harmoninių dedamųjų.

3.3 pav. Tiesiniai iškraipymai stiprintuvuose: a - pirminis, neiškraipytas signalas, b - įvertinti tik amplitudiniai iškraipymai, c - įvertinti ir amplitudiniai, ir faziniai iškraipymai (brūkšnine linija parodytos harmoninės dedamosios, stora - jų suma, t. y. signalas)

Netiesiniai iškraipymai. Šiuos iškraipymus sąlygoja stiprintuvo perdavimo charakteristikos netiesiškumas. Dažniausiai pasitaikantis atvejis - kai dėl per didelės įėjimo signalo amplitudės stiprintuvas pradeda veikti užlinkusioje perdavimo charakteristikos dalyje ir signalas ribojamas. Toks atvejis pavaizduotas 3.4 pav., kuris gautas įėjimo signalą grafiškai „projektuojant“ į stiprintuvo perdavimo charakteristiką.

3.4 pav. Netiesiniai iškraipymai stiprintuvuose

 

Netiesiniams iškraipymams būdinga tai, kad:

jų dydis priklauso tik nuo signalo amplitudės ir nepriklauso nuo signalo dažnio ar spektro;

harmoninio (sinusinio) signalo forma dėl netiesinių iškraipymų pakinta. Jame atsiranda aukštesniųjų harmonikų, pradinio signalo dažnio kartotinių.

Stiprintuvuose iškraipymai gali pasireikšti arba pavieniui - tiesiniai ar netiesiniai, arba abu kartu. Kol iškraipymai nėra dideli, juos galima ištaisyti įvedant amplitudės dažninę (tiesiniams iškraipymams) arba perdavimo (netiesiniams) charakteristikas koreguojančias grandis.