Нелинейное искажение

Нелинейное искажение — это термин, используемый (в таких областях, как электроника , аудио и телекоммуникации ) для описания явления нелинейной зависимости между «входными» и «выходными» сигналами, например, электронного устройства.

Модель

Для многих устройств линейная модель точна только для небольших уровней сигнала. Например, при входном напряжении 2 В типичный аудиоусилитель может выдавать 20 В, что означает, что линейное усиление составляет 10 В/В. При входном напряжении 3 В он может выдавать 30 В. Однако модель подразумевает, что при входном напряжении 50 В он будет выдавать 500 В, что невозможно для большинства усилителей.

Математически взаимосвязь ввода-вывода многих устройств должна описываться полиномом или рядом Тейлора , как показано ниже.

$v=\sum _{k=1}^{\infty }a_{k}u^{k}$

Для больших значений u коэффициенты более высокого порядка, такие как $a_{2}$ и $a_{3}$ вступить в игру.

Эффекты нелинейности

Нелинейность может иметь несколько эффектов, которые в типичных ситуациях нежелательны. $a_{3}$ термин, например, будет, когда входной сигнал представляет собой синусоидальную волну с частотой $\omega$, что приведет к появлению дополнительной синусоиды на $3\omega$, как показано ниже.

$v=(a_{1}+{\frac {3}{4}}a_{3})sin(\omega t)-{\frac {1}{4}}a_{3}sin(3\omega t)$

В определенных ситуациях этот паразитный сигнал можно отфильтровать, поскольку « гармоника » $3\omega$ находится далеко за пределами используемого диапазона частот, но, например, в кабельном телевидении искажения третьего порядка могут привести к тому, что сигнал частотой 200 МГц будет мешать обычному каналу частотой 600 МГц.

Нелинейные искажения, возникающие при суперпозиции двух сигналов на разных частотах, заставляют схему действовать как смеситель частот , создавая интермодуляционные искажения .