Distorção do amplificador: circuito, tipos, como reduzir e pedais de distorção versus

Um amplificador é um dispositivo eletrônico que fortalece a entrada de um sinal menor para um sinal o/p maior. Portanto, o sinal de saída muda continuamente em alguns valores de ganho. Eles são utilizados em comunicações e transmissões sem fio em todos os tipos de equipamentos de áudio. Em condições ideais, o sinal o/p amplificado do amplificador deve ter uma forma de onda semelhante precisamente ao sinal de entrada. No entanto, esta condição ideal não é de todo alcançada dentro dos limites práticos. amplificadores . Assim, algumas modificações na forma de onda podem ocorrer além do aumento da amplitude que é conhecido como distorção. É indesejado porque pode modificar a inteligência transportada pelo sinal. Este artigo fornece breves informações sobre distorção do amplificador , funcionamento e suas aplicações.

O que é distorção de amplificador?

A distorção do amplificador pode ser definida como; qualquer diferença do sinal de entrada de um amplificador que ocorre durante todo o processo de amplificação e fornece um sinal de saída alterado em termos de magnitude, forma, conteúdo de frequência, etc. não linearidade nos componentes do amplificador, polarização inadequada ou sobrecarga do amplificador. A distorção do amplificador é indesejável porque degrada o valor do sinal amplificado.

Circuito de distorção do amplificador

A distorção do amplificador pode ser entendida com um exemplo de circuito amplificador de emissor comum (CE) . A distorção do sinal de saída pode ocorrer pelos seguintes motivos.

• A amplificação pode não ocorrer durante todo o ciclo do sinal devido aos níveis de polarização errados.
• Se o sinal de entrada for muito grande, isso fará com que os transistores dos amplificadores sejam limitados pela alimentação de tensão.
• A amplificação não pode ser um sinal linear acima de toda a faixa de frequência de entrada, o que significa que durante o procedimento de amplificação da forma de onda do sinal, ocorrerá distorção do amplificador.

Os amplificadores são projetados para amplificar pequenos sinais de tensão de entrada em sinais de saída maiores, o que significa que o sinal de saída será alterado constantemente pelo valor de ganho que é multiplicado pelo sinal de entrada, principalmente para todas as frequências de entrada.

O seguinte circuito emissor comum (CE) opera para pequenos sinais CA de entrada, porém causa alguns problemas em seu funcionamento. Portanto, a posição pretendida do ponto de polarização 'Q' do amplificador BJT depende do valor Beta relacionado para todos os tipos de transistores.

O circuito de transistor do tipo emissor comum funciona bem principalmente para pequenos sinais de entrada CA, embora sofra de uma desvantagem principal: a posição calculada do ponto Q de polarização do amplificador bipolar depende principalmente do valor Beta relacionado de todos os tipos de transistores. No entanto, este valor beta flutua em tipos semelhantes de transistores, o que significa que o ponto Q de um transistor não está relacionado a outro transistor de categoria semelhante devido às aceitações de produções características. Depois disso, a distorção do amplificador acontece porque o amplificador não é linear. A seleção cuidadosa do transistor e dos componentes de polarização pode ajudar a minimizar o efeito de distorção do amplificador.

Tipos de distorção de amplificador

Existem diferentes tipos de distorção do amplificador que são discutidos abaixo. O tipo de distorção depende principalmente da área de características utilizadas pelo transistor, da reatância do dispositivo e do circuito associado.

Distorção não linear

A distorção não linear ocorre principalmente em um amplificador sempre que o sinal de entrada aplicado é grande e o dispositivo ativo é conduzido para uma área não linear de suas características. Esta distorção é usada para descrever uma relação não linear entre os sinais de entrada e saída de um amplificador. Portanto, essa distorção resulta de sistemas onde o sinal de saída não é precisamente proporcional ao sinal de entrada e produtos de intermodulação ou harmônicos são gerados.

Distorção de amplitude

A distorção de amplitude é um tipo de distorção não linear que ocorre devido à atenuação dentro do valor de crista do sinal. A mudança dentro do ponto Q e amplificação abaixo de 360⁰ do sinal leva principalmente à distorção na amplitude. Essa distorção ocorre principalmente devido ao recorte e à polarização incorreta. Sabemos que se o ponto de polarização do transistor estiver correto, a saída será semelhante à entrada na forma amplificada. Isso pode ser entendido através dos seguintes casos.

Suponha que seja fornecida polarização inadequada ao amplificador, então o ponto Q ficará próximo à metade menor da linha de carga. Portanto, nesta condição, a metade negativa do sinal de entrada é cortada e adquirimos um sinal de saída distorcido do amplificador.

Se fornecermos um potencial de polarização adicional, então o ponto Q estará no lado superior da linha de carga. Portanto, esta condição fornece uma saída que será cortada na metade positiva da forma de onda.
A polarização adequada também pode levar à distorção às vezes na saída, caso o sinal de entrada seja grande porque esse sinal de entrada é amplificado através do ganho do amplificador. Portanto, tanto a metade positiva quanto a negativa da forma de onda serão cortadas em alguma parte que é chamada de distorção de corte.

Distorção Linear

A distorção linear ocorre principalmente sempre que o sinal de entrada aplicado para acionar o dispositivo é pequeno e funciona na seção linear de suas características. Portanto, esta distorção ocorre principalmente devido às características dependentes da frequência dos dispositivos ativos.

Distorção de frequência

Neste tipo de distorção, o nível de amplificação muda de frequência. O sinal de entrada durante a amplificação em um amplificador realista inclui frequência fundamental com diferentes componentes de frequência que são chamados de harmônicos.

A amplitude harmônica (HA) após a amplificação é praticamente uma fração da amplitude básica. Não causa nenhuma causa grave à forma de onda de saída. Se o HA após a amplificação atingir um valor alto, seu efeito não pode ser evitado porque é visível na saída.

Aqui a entrada possui frequência fundamental incluindo harmônicos. Portanto, a combinação dos dois na amplificação fornece um sinal distorcido na saída. Isso acontece devido à ocorrência de elementos reativos (ou) através das capacitâncias dos eletrodos do circuito amplificador.

Distorção de Fase

A distorção de fase também é chamada de distorção de atraso no amplificador porque sempre que há um atraso de tempo entre o sinal de entrada e saída, então é considerado um sinal distorcido de fase. Essa distorção ocorre principalmente por causa da reatância elétrica. Anteriormente discutimos que um sinal inclui diferentes componentes de frequência, portanto, sempre que diferentes frequências experimentam diferentes mudanças de fase, ocorre distorção de fase. Este tipo de distorção não tem importância prática em amplificadores de áudio porque o ouvido humano é insensível à mudança de fase. O tipo e a quantidade de distorção suportável ou insuportável dependem principalmente da aplicação do amplificador. Normalmente, o funcionamento do sistema será afetado simplesmente sempre que o amplificador causar distorção extrema.

Razões para distorção

A distorção em amplificadores ocorre principalmente devido aos principais motivos discutidos abaixo.

• A distorção ocorre principalmente devido à polarização incorreta sempre que o sinal de entrada não é amplificado durante o ciclo completo do sinal de entrada.
• Ocorre quando o sinal de entrada aplicado é muito grande.
• Às vezes, ocorre distorção do amplificador sempre que a amplificação não é linear acima de toda a faixa de frequência.
• A distorção do amplificador pode ser causada por diferentes fatores; não linearidades dentro dos componentes do amplificador, como transistores ou válvulas.
• Além disso, incompatibilidades de impedância, limitações da fonte de alimentação e corte de sinal também podem contribuir para a distorção do amplificador. Portanto, esses fatores resultam na amplificação do sinal que muda do sinal de entrada e leva a uma distorção do sinal original.
• Geralmente, a distorção harmônica dentro dos amplificadores pode ser causada
• Distorção harmônica é um tipo de distorção em um amplificador que geralmente ocorre pelo amplificador que precisa de mais tensão do que a fonte de alimentação que pode fornecer.
• Isso também pode ocorrer com algumas peças do circuito interno que excedem sua capacidade de saída.
• A distorção harmônica ocorre devido às não linearidades dos transistores.
• Isto ocorre principalmente devido às características dependentes da frequência dos dispositivos ativos.
• A distorção de amplitude em amplificadores ocorre principalmente sempre que os valores de pico da forma de onda de frequência são atenuados devido a uma mudança dentro do ponto Q.

Como reduzir a distorção harmônica em amplificadores

Distorção harmônica (HD) é um dos principais problemas que causa diversos problemas como; crosstalk, problemas de integridade de sinal e EMI (interferência eletromagnética). Isso pode ser causado por vários motivos e existem diferentes maneiras de diminuir ou remover a distorção harmônica, discutidas abaixo.

• A sinalização diferencial é um dos métodos utilizados para reduzir a distorção harmônica que pode cancelar vários harmônicos.
• Mais um método é usar fontes de alimentação com baixa impedância de saída que também podem auxiliar na diminuição de harmônicos.
• A reconfiguração da rede é o procedimento que auxilia na diminuição de harmônicos onde os usuários geram grandes harmônicos. Esses harmônicos são identificados e classificados dependendo do tipo de harmônicos que produzem.
• Adicionar conversores multipulsos para cancelamento de harmônicos durante a utilização de conversores de meia onda e onda completa ajuda na eliminação de harmônicos.
• O balanceamento de fases é mais uma técnica adequada para reduzir harmônicos.
• Os reatores em série reduzem harmônicos em usinas siderúrgicas e fundições.
• A sinalização diferencial é um método frequentemente usado em sistemas digitais de alta velocidade para reduzir os efeitos de ruído e diafonia. Os dois sinais na sinalização diferencial são transmitidos em fios separados, sendo o sinal único o oposto do outro. Depois disso, o dispositivo receptor mescla os dois sinais e qualquer ruído de modo comum pode ser cancelado.
• Fontes de alimentação através de baixa impedância de saída também podem auxiliar na redução de harmônicos.
• Uma fonte de alimentação de baixa impedância tem menos queda de tensão sempre que a corrente é retirada, portanto pode ajudar a diminuir ou remover muitos dos problemas que ocorrem com a distorção harmônica.

Como medir a distorção do amplificador?

A distorção do amplificador pode ser medida usando analisadores de espectro analógicos. A maioria dos analisadores de espectro tem entradas de 50 ohms, portanto, um resistor de isolamento é necessário entre o DUT e o analisador para simular cargas de DUT >50 ohms.

Depois que o analisador de espectro estiver ajustado para taxa de varredura, sensibilidade e largura de banda, verifique-o cuidadosamente quanto a overdrive de entrada. A técnica mais simples é utilizar o atenuador variável para configurar 10dB de atenuação no caminho de entrada do analisador. Tanto o sinal quanto quaisquer harmônicos devem ser atenuados através de um valor definido, conforme monitorado no display do analisador de espectro. Se os harmônicos forem atenuados em >10dB, então o amplificador de entrada do analisador está introduzindo distorção e a sensibilidade deve ser diminuída. Vários analisadores possuem um botão na parte superior da placa frontal para introduzir uma quantidade conhecida de atenuação durante a verificação de overdrive.

Diferença b/w distorção de amplificador versus pedais de distorção

As principais diferenças entre distorção do amplificador e pedais de distorção são discutidas abaixo.

Portanto, esta é uma visão geral do amplificador distorção, trabalhando e suas aplicações. Refere-se a qualquer variação do sinal de entrada que ocorre no processo de amplificação para fornecer um sinal de saída. Este sinal está sendo alterado em termos de frequência, forma, magnitude, etc. Isso ocorre devido a diversos fatores como; não linearidades nos componentes de um amplificador, polarização inadequada ou sobrecarga do amplificador. Existem diferentes tipos de distorção disponíveis que possuem características e causas específicas. Geralmente a distorção do amplificador é indesejável porque pode degradar o valor do sinal amplificado. Aqui fica uma pergunta para você, o que é um amplificador?