Усиление сжатия

Сжатие усиления — это уменьшение дифференциального или наклонного усиления , вызванное нелинейностью передаточной функции усилительного . устройства ^[1] для входов с большим сигналом .

Обзор

При перегрузке усилителя за пределы его линейного диапазона произойдет сжатие усиления. ^[1] из-за нелинейных характеристик схемы. Выходной сигнал входов с большой амплитудой будет меньше ожидаемого, чем при использовании усилителя с малым усилением сигналов , так что увеличение входного сигнала не будет сопровождаться пропорциональным увеличением выходного сигнала. Сжатие усиления — это разница между идеальной линейной кривой передачи мощности и кривой передачи мощности реальной схемы.

Важным параметром сжатия усиления является OP1dB , который представляет собой входную мощность, которая приводит к сжатию выходной мощности (OP) на 1 дБ , что соответствует коэффициенту усиления 10. ^{- 1 ⁄ 10} = 79.4%.

Гармонические искажения возникают в результате нелинейных передаточных кривых. А как только будет достигнута максимальная амплитуда усилителя, сигналы будут ограничены , что приведет к еще более сильным гармоническим искажениям.

Нелинейность может быть вызвана нагревом из-за рассеиваемой мощности. Кроме того, рабочая точка транзистора может меняться в зависимости от температуры.

Актуальность

Сжатие усиления актуально в любой системе с широким динамическим диапазоном , например аудио или радиочастотной . Это чаще встречается в ламповых схемах, чем в транзисторных , из-за различий в топологии, что, возможно, приводит к различиям в характеристиках звука, называемым « ламповым звуком ». Входные радиочастотные усилители радиоприемников особенно подвержены этому явлению при перегрузке сильным нежелательным сигналом. ^[1]

Аудио эффекты

Громкость лампового радиоприемника или лампового усилителя увеличивается до определенной точки, а затем, когда входной сигнал выходит за пределы линейного диапазона устройства, эффективное усиление уменьшается, изменяя форму сигнала. Эффект присутствует и в транзисторных схемах. Степень эффекта зависит от топологии усилителя.

Радиочастотное сжатие

Сжатие усиления в радиочастотных усилителях аналогично мягкому ограничению. Однако в узкополосных системах эффект больше похож на сжатие усиления просто потому, что гармоники отфильтровываются после усиления. Во многих технических описаниях ВЧ-усилителей указаны показатели сжатия, а не искажений, поскольку их легче измерить и они более важны, чем показатели искажений в нелинейных ВЧ-усилителях.

В широкополосных и низкочастотных системах нелинейные эффекты хорошо заметны, например, выходной сигнал ограничен . Чтобы увидеть то же самое на частоте 1 ГГц , осциллограф с полосой пропускания нужен не менее 10 ГГц. Наблюдение с помощью анализатора спектра : основная гармоника сжимается, а гармоники улавливаются.

Примеры RF-сжатия

Малошумящий ВЧ-усилитель , подаваемый направленной антенной на потребительский приемник 900 МГц , должен улучшить дальность передачи. Это работает, но приемник может также поймать пару станций УВЧ в районе 700 МГц.

Например, если канал 54 передает 6 МВт AM FM , . и PM , радиочастотный вход, ожидающий −80 дБм , будет сильно перегружен и будет генерировать продукты смешивания Это типичный эффект сжатия усиления.

Громкоговорители высокой мощности

Сжатие мощности — это форма сжатия усиления, которая происходит в громкоговорителей звуковых катушках , когда они нагреваются и увеличивают свое сопротивление . Это приводит к уменьшению мощности, потребляемой усилителем, и снижению уровня звукового давления .

Отличие от преднамеренного сжатия динамического диапазона.

Сжатие динамического диапазона — это более общий термин, который обычно относится к преднамеренному сжатию и может выполняться в цифровой или аналоговой сфере. Схемы автоматической регулировки усиления специально разработаны для активного изменения общего усиления в зависимости от уровня входного сигнала, что приводит к передаточной функции, которая может меняться со временем. С другой стороны, сжатие усиления является следствием нелинейности схемы аналогового усилителя, которая обычно нежелательна.

См. также

Точка перехвата третьего порядка

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Рут, Дэвид Э.; Сюй, Цзяньцзюнь; Педро, Хосе Карлос; Нуньес, Луис Котимос, ред. (2018), «Линейные и нелинейные схемы» , Моделирование и моделирование нелинейных цепей: основы проектирования микроволновых систем , Кембриджская серия по радиочастотной и микроволновой технике, Кембридж: Издательство Кембриджского университета, стр. 1–46, doi : 10.1017/9781316492963.002 , ISBN 978-1-107-14059-2 , получено 11 марта 2022 г.

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с Рут, Дэвид Э.; Сюй, Цзяньцзюнь; Педро, Хосе Карлос; Нуньес, Луис Котимос, ред. (2018), «Линейные и нелинейные схемы» , Моделирование и моделирование нелинейных цепей: основы проектирования микроволновых систем , Кембриджская серия по радиочастотной и микроволновой технике, Кембридж: Издательство Кембриджского университета, стр. 1–46, doi : 10.1017/9781316492963.002 , ISBN 978-1-107-14059-2 , получено 11 марта 2022 г.

[1]