Честотни изкривявания в усилватели, Основи на електроакустиката
Честотно изкривяване в усилвателите
Намаляването на усилването при ВЧ се дължи на два основни фактора - инерцията на движение на носителя в активните устройства и влиянието на шунтовите капацитети. Първият фактор е значим само за най-популярните активни устройства - биполярни транзистори. Когато се използват в обща базова верига, крайното време за преминаване на носителите през базата генерира намаляване на RF усилването. Оценява се по горната гранична честота във веригата с обща база fa. При схема с общ емитер положението е много по-лошо - граничната честота в случая е равна на fn=fa(P+i). Така че инерцията на транзисторите да не влияе на работата на усилвателите, тези честоти трябва да бъдат няколко пъти по-високи от граничната честота на работния честотен диапазон на усилвателите. Електронните тръби и транзисторите с полеви ефекти, без да се вземат предвид техните капацитети, могат да се считат за безинерционни устройства. Въпреки това, техният капацитет причинява спад в усилването на RF за усилвателите на тези устройства. Качеството на устройствата се оценява чрез отношението на тяхната стръмност S0 към общия капацитет C0, наречен фактор на качеството на устройството Q=S0/C0. За неудържимите почитатели на ламповите усилватели е полезно да знаят, че съвременните мощни полеви транзистори са много по-добри от приемните усилватели.вакуумни тръби по отношение на този показател, както и по отношение на наклона и максималните изходни токове и напрежения. Така че няма причина да се обожествяват светилниците.
Честотните изкривявания се дължат на факта, че трептенията с различни честоти при определени условия се усилват по различен начин. В нискочестотен усилвател това се обяснява с факта, че товарът за лампите е не само активни съпротивления, но и капацитет (междуелектродни капацитети на лампи, монтажен капацитет, капацитет на изолационен кондензатор и т.н.), а понякога и индуктивности (дросел, трансформатор), съпротивлението на които е различно при различни честоти. И тъй като усилването на каскадата с тази лампа зависи от стойността на съпротивлението на нейния аноден товар, тогава усилването в този случай се оказва различно при различни честоти. Импедансните усилватели обикновено усилват средните честоти на аудио диапазона, около 200 до 3000 Hz. При по-ниски и по-високи честоти усилването намалява. В резултат на това съотношението между амплитудите на трептенията с различни честоти на изхода на усилвателя не съвпада. съотношението между амплитудите на трептенията на тези честоти, подадени на неговия вход, и естеството на звука е изкривено.Поради относителното отслабване на трептенията на горните честоти в сравнение със средните, тези характерни трептения в състава на звука, които му придават определен звуков цвят, изчезват, тези характеристики, които отличават звука на различни музикални инструменти или различни гласове, т.е., тембърът на предаването е дис измъчен.
Отслабването на трептенията на по-ниските звукови честоти лишава звука от богатство, придава му звънлив, неестествен, метален тембър. По същия начин прекомерното усилване на някои честоти спрямо други ще доведе до изкривяване. Явления, които възникват поради честотно изкривяване,може да се визуализира графично. Да приемем, че се усилва сложно звуково трептене, съдържащо, освен синусоидалното трептене на основната честота, също втория и третия хармоник. В този случай амплитудата на втория хармоник е два пъти, а на третия - три пъти по-малка от амплитудата на основния тон. Формата на такова сложно трептене и неговите компоненти е показана на фиг. (във всеки момент от време ординатата на комплексна крива е сумата от ординатите на трите компонентни криви). Нека сега приемем, че при по-високи честоти усилването на усилвателя е половината от това при основната честота. Тогава на изхода на усилвателя амплитудите на трептенията на втория и третия хармоник спрямо амплитудата на трептенията на основната честота ще бъдат половината от тези в усиления сигнал.В резултат на това формата на комплексното трептене на изхода на усилвателя ще се различава значително от формата на сигнала на неговия вход. Следователно, при честотно изкривяване, както при нелинейните, формата на сигнала се променя. Но ако във втория случай изкривяването на формата на кривата се обяснява с появата в процеса на усилване на нови трептения, които не са били в състава на основния сигнал, тогава в първия случай нови трептения не се появяват, а изкривяването на формата на кривата се обяснява само с промяна в съотношението между амплитудите на трептения с различни честоти, които са част от усиленото сложно колебание.
За да може да се прецени честотното изкривяване, се взема честотната характеристика на усилвателя, която изобразява зависимостта на усилването от честотата. За да направите това, от звуковия генератор трептенията на различни честоти, които са в неговия работен диапазон, се подават към входа на усилвателя и напрежението на входа на усилвателя се поддържа постоянно при всички честоти. Тогава изходното напрежение ще бъде право пропорционално на усилването при дадена стойностчестота. Въз основа на данните, получени в резултат на измерванията, се изгражда честотната характеристика на усилвателя
Коефициентът на честотно изкривяване, обозначен с буквата M, е съотношението M K / Kav, където Kav е усилването при средни честоти, а K е усилването при средни честоти, а K е усилването при дадена честота.
При високочестотните усилватели честотната характеристика трябва да е достатъчно широка, за да премине без много затихване всички странични честоти, излъчвани от радиостанцията. Ако високочестотният път на приемника преминава през твърде тясна честотна лента, тогава възпроизвеждането на предаването е придружено от честотно изкривяване - горните звукови честоти се отслабват.