Medzi všeobecnými technickými vlastnosťami, ktoré sú dôležité pre posúdenie kvality zosilňovača bez ohľadu na oblasť jeho použitia určite zaujímajú významné miesto "skreslenia" v zosilňovači. Skreslenia, ktoré vznikajú v zosilňovači ovplyvňujú zosilňovaný striedavý signál či už tvarovo, frekvenčne alebo fázovo. Jednoznačne môžeme povedať, že skreslenia v zosilňovači ovplyvňujú vernosť prenosu striedavého signálu zosilňovačom, to je, že výstupný signál sa vstupnému signálu podobá v tvare, fáze aj šírke prenášaných frekvencií.
       Skreslenia delíme do dvoch veľkých skupín, na "lineárne" a "nelineárne" , ktoré obsahujú prílušné typy skreslení. My sa budeme zaoberať len typmi, ktoré sa sledujú u všetkých zosilňovačov, bez ohľadu na oblasť ich použitia. Sú to tieto skreslenia :
Nelineárne | - | tvarové (harmonické) |
- | intermodulačné | |
Lineárne | - | frekvenčné |
- | fázové | |
- | prechodové |
Tvarové (harmonické) skreslenie : | - | je spôsobené nelineárnou VA charakteristikou zosilňovacích alebo magnetických prvkov. | ||||
       Ako vidíme na grafe vpravo, po prechode signálu súčiastkou s nelineárnou VA charakteristikou, na výstupe dostávame tvarovo skreslený signál (dolná polvlna je tvarovo zdeformovaná oproti hornej polvlne.) Dôvodom tejto deformácie je objavenie sa vyšších harmonických zložiek s frekvenciami 2.f1, 3.f1,.....n.f1 vo výstupnom signále zosilňovača, aj keď na vstup bol privedený harmonický signál s frekvenciou f1 (pozri tému "Harmonická analýza".) Toto skreslenie je závislé od amplitúdy vstupného budiaceho signálu. Veľkosť tvarového skreslenia vyjadruje činiteľ tvarového (harmonického) skreslenia. |
Obr. 12. Tvarové skreslenie signálu na nelineárnej |
|||||
Činiteľ tvarového (harmonického) skreslenia kh je vyjadrený vzťahom : | [%] | |||||
ak U12 >> U22 + U32 + ... Un 2 , potom : | [%] | |||||
- kde U1 je amplitúda základnej harmonickej a U2, U3 až Un sú amplitúdy vyšších harmonických zložiek výstupného signálu. |
Intermodulačné skreslenie : | - | vzniká v zosilňovači pôsobením aspoň dvoch signálov s rôznymi frekvenciami na jeho vstupe. V zosilňovači vplyvom nelinearít VA charakteristík elektronických súčiastok vznikajú súčtové a rozdielové zložky, ako aj vyššie harmonické zložky, takže možných kombinačných zložiek je veľký počet. Takýto proces tvorby kombinačných zložiek nazývame modulácia. Toto skreslenie hodnotí činiteľ intermodulačného skreslenia, ktorý udáva úroveň hlavných nežiaducich kombinačných zložiek, ktoré vznikli v zosilňovači pri budení dvoma sínusovými signálmi. Vzhľadom na to, že nie všetky kombinačné zložky majú harmonický vzťah k frekvencii vstupných signálov, teda nie sú ich celočíselným násobkom, ich prítomnosť vo výstupnom signále sa prejavuje omnoho rušivejšie než prítomnosť harmonických zložiek. Všeobecne je toto skreslenie asi 3 až 4 - krát rušivejšie ako tvarové skreslenie. |
Frekvenčné skreslenie : | - | je spôsobené závislosťou zosilnenia Au od frekvencie f vstupného signálu. Je zapríčinené prítomnosťou reaktančných prvkov v obvode zosilňovača. Znázorňuje sa amplitúdovo-frekvenčnou (AF) charakteristikou, pre potreby zobrazenia tohto skreslenia nazývanou tiež "Útlmová charakteristika" daného zosilňovača. Obr. 13. Útlmová charakteristika znázorňujúca frekvenčné skreslenie zosilňovača Činiteľ frekvenčného skreslenia kf sa udáva ako pomer zosilnenia Aref pri referenčnom kmitočte f0 k zosilneniu Af pri meranom kmitočte f :        Rozdiel zosilnení Aumax a Aumin nám udáva maximálne zvlnenie DAu plochej časti útlmovej charakteristiky zosilňovača. V mnohých prípadoch je hodnota maximálneho prípustného zvlnenia DAu presne daná a niekedy je presne definovaný aj tvar útlmovej charakteristiky, ako napr. v obrazových zosilňovačoch televíznych prijímačov. |
Fázové skreslenie : | - | je definované ako fázový rozdiel medzi fázou výstupného a vstupného signálu Činiteľ fázového skreslenia kj je vyjadrený vzťahom:. Zobrazuje sa fázovo-frekvenčnou (FF) charakteristikou zosilňovača. Obr. 14. Fázovo-frekvenčná charakteristika znázorňujúca fázové skreslenie zosilňovača        Toto skreslenie je závislé od frekvencie a je spôsobené výlučne lineárnymi reaktančnými prvkami. Fázový posun, ktorý vnáša do obvodu aktívny polovodičový prvok sa nepovažuje za fázové skreslenie. Pri prenose reči alebo hudby sa neprejavuje rušivo, pretože ľudské ucho toto skreslenie ako rušivý vplyv nevníma. V zosilňovačoch pre meraciu techniku sa veľkosť fázového skreslenia musí obmedziť, pretože jeho prítomnosť skresľuje výsledky merania. Napr. v zosilňovačoch akostných elektronických osciloskopov sa pripúšťa v oblasti nízkych kmitočtov fázové skreslenie asi 3°až 5°. |
Prechodové skreslenie : | - | vzniká v zosilňovači prechodom signálu s veľkou amplitúdou, ktorý má vo svojom časovom priebehu veľmi rýchlu, skokovú zmenu napäťovej úrovne. Toto skreslenie sa znázorňuje prechodovou charakteristikou, ktorá predstavuje časový priebeh výstupného napätia, ak na vstup zosilňovača privedieme tzv. jednotkový napäťový skok, čo je normalizovaná hodnota náhleho skoku napätia. Toto skreslenie patrí do skupiny lineárnych skreslení. Je spôsobené prítomnosťou reaktančných prvkov L , C v obvode zosilňovača. Sledovať toto skreslenie má veľký význam najme u zosilňovačov impulzných signálov, ale aj u nízkofrekvenčných zosilňovačov veľkých výkonov. Uvažovaný typ skreslenia sa prejavuje troma spôsobmi : zmenou sklonu nábežnej hrany (čela) impulzu, prekmitnutím a skreslením plochej časti (temena) impulzu. Tieto typy sú zobrazené na nasledujúcich obrázkoch.
       Obr. 15.a) zobrazuje jednotkový skok privedený na vstup zosilňovača, obr. 15.b) zobrazuje skreslenie sklonu nábežnej hrany a skreslenie prekmitnutím tohto jednotkového skoku na výstupe zosilňovača. Obr. 16.c) zobrazuje pravouhlý impulz privedený na vstup zosilňovača a obr. 16.d) zobrazuje skreslenie plochej časti (temena) impulzu na výstupe zosilňovača.        Skreslenie čela impulzu - vyjadruje tzv. doba prechodu Tr , ktorá je definovaná ako doba, počas ktorej vzrastie výstupné napätie z 10 % na 90 % konečnej ustálenej amplitúdy. Tento typ skreslenia, t.j. zmena sklonu čela impulzu úzko súvisí s prenosovými vlastnosťami zosilňovača v oblasti vysokých kmitočtov prenášaného frekvenčného pásma. Preto pri analýze používame náhradnú schému zosilňovača pre vysoké frekvencie.        Skreslenie prekmitnutím g - sa udáva ako pomer rozdielu maximálneho prekmitnutia U ´max a napätia odpovedajúcemu ustálenému stavu US k napätiu ustáleného stavu US a je dané vzťahom :        Skreslenie plochej časti (temena) impulzu D - sa prejavuje kladnou alebo zápornou odchýlkou od ustálenej hodnoty napätia US. Veľkosť odchýlky sa vyjadruje vzťahom :        Prechodové skreslenie úzko súvisí s frekvenčným a fázovým skreslením daného zosilňovača. Dá sa dokázať, že pre jednu kombináciu amplitúdovej (útlmovej) charakteristiky frekvenčného skreslenia a fázovej charakteristiky fázového skreslenia zosilňovača existuje jediná prechodová charakteristika prechodového skreslenia. Platí to aj naopak. Zosilňovač s určitou prechodovou charakteristikou má jedinú odpovedajúcu kombináciu amplitúdovej a fázovej charakteristiky. Dá sa to dokázať matematicky, ale výpočty vedú ku veľmi zložitým matematickým operáciám. |
Zosilňovače - hlavné technické vlastnosti | Zosilňovače - pracovné triedy |