Amplifikatör Bozulması: Devre, Türleri, Nasıl Azaltılır ve Distorsiyon Pedallarına Karşı

Amplifikatör, daha küçük bir sinyalin girişini daha büyük bir o/p sinyaline güçlendiren elektronik bir cihazdır. Yani çıkış sinyali bazı kazanç değerlerine göre sürekli olarak değişmektedir. Bunlar her türlü ses ekipmanında kablosuz iletişim ve yayında kullanılır. İdeal koşullarda amplifikatörün yükseltilmiş o/p sinyali, giriş sinyaline tam olarak benzer bir dalga biçimine sahip olmalıdır. Ancak bu ideal duruma pratikte hiçbir şekilde ulaşılamamaktadır. amplifikatörler . Bu nedenle, bozulma olarak bilinen genlik artışına ek olarak dalga biçiminde bazı değişiklikler meydana gelebilir. İstenmez çünkü sinyal yoluyla taşınan zekayı değiştirebilir. Bu makale hakkında kısa bilgi sağlar amplifikatör distorsiyonu , çalışma ve uygulamaları.

Amplifikatör Bozulması Nedir?

Amplifikatör distorsiyonu şu şekilde tanımlanabilir; Amplifikasyon işlemi boyunca amplifikatörün giriş sinyalinde meydana gelen ve değişen bir çıkış sinyali veren büyüklük, şekil, frekans içeriği vb. birçok faktörden kaynaklanan herhangi bir farklılık; Amplifikatörün bileşenleri içindeki doğrusal olmama, uygun olmayan öngerilim veya amplifikatörün aşırı yüklenmesi. Amplifikatörün distorsiyonu, güçlendirilmiş sinyalin değerini düşürdüğü için istenmeyen bir durumdur.

Amplifikatör Bozulma Devresi

Amplifikatör distorsiyonu bir örnekle anlaşılabilir. ortak yayıcı (CE) amplifikatör devresi . Çıkış sinyali bozulması aşağıdaki nedenlerden dolayı meydana gelebilir.

• Yanlış öngerilim seviyeleri nedeniyle sinyal döngüsünün tamamında amplifikasyon meydana gelmeyebilir.
• Giriş sinyali çok büyükse, amplifikatörlerin transistörlerinin voltaj kaynağı yoluyla sınırlandırılmasına neden olur.
• Amplifikasyon, tüm giriş frekans aralığının üzerinde doğrusal bir sinyal olamaz; bu, sinyal dalga formunun amplifikasyon prosedürü sırasında Amplifikatör Bozulmasının meydana geleceği anlamına gelir.

Amplifikatörler, küçük giriş voltajı sinyallerini daha büyük çıkış sinyallerine yükseltmek için tasarlanmıştır; bu, esas olarak tüm giriş frekansları için çıkış sinyalinin giriş sinyaliyle çarpılan kazanç değeriyle sürekli olarak değişeceği anlamına gelir.

Aşağıdaki ortak emitör (CE) devresi küçük girişli AC sinyalleri için çalışır ancak çalışmalarında bazı sıkıntılara neden olur. Bu nedenle, BJT amplifikatörünün öngerilim noktası 'Q'nun amaçlanan konumu, tüm transistör tipleri için ilgili Beta değerine bağlıdır.

Ortak emitör tipi transistör devresi esas olarak küçük AC giriş sinyalleri için iyi çalışır, ancak bir ana dezavantaja sahiptir; iki kutuplu amplifikatörün önyargı Q noktasının hesaplanan konumu esas olarak her türlü transistörün ilgili Beta değerine bağlıdır. Ancak bu beta değeri benzer türdeki transistörlerde dalgalanmaktadır, yani karakteristik üretimlerin kabulü nedeniyle bir transistörün Q noktası benzer kategorideki başka bir transistörle ilişkili değildir. Bundan sonra amplifikatörün doğrusal olmaması nedeniyle amplifikatör distorsiyonu meydana gelir. Transistör ve öngerilim bileşenlerinin dikkatli seçimi, amplifikatör distorsiyon etkisinin en aza indirilmesine yardımcı olabilir.

Amplifikatör Bozulması Türleri

Aşağıda tartışılan farklı amplifikatör distorsiyon türleri vardır. Distorsiyon tipi temel olarak transistör, cihaz reaktansı ve ilgili devre tarafından kullanılan karakteristiklerin alanına bağlıdır.

Doğrusal Olmayan Bozulma

Doğrusal olmayan distorsiyon, esas olarak bir amplifikatörde, uygulanan giriş sinyali büyük olduğunda ve aktif cihaz, karakteristiklerinin doğrusal olmayan bir alanına sürüldüğünde meydana gelir. Bu bozulma, bir amplifikatörün giriş ve çıkış sinyalleri arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi tanımlamak için kullanılır. Dolayısıyla bu bozulma, çıkış sinyalinin giriş sinyaliyle tam olarak orantılı olmadığı ve intermodülasyon ürünlerinin veya harmoniklerin üretildiği sistemlerden kaynaklanır.

Genlik Bozulması

Genlik bozulması, sinyalin tepe değeri içindeki zayıflama nedeniyle meydana gelen bir tür doğrusal olmayan bozulmadır. Q noktası içindeki kayma ve sinyalin 360⁰'nin altındaki amplifikasyon esas olarak genlikte bozulmaya yol açar. Bu bozulma esas olarak kırpma ve yanlış öngerilim nedeniyle oluşur. Transistörün polarlama noktası doğruysa çıkışın güçlendirilmiş şekil içindeki girişe benzer olduğunu biliyoruz. Bu, aşağıdaki durumlarda anlaşılabilir.

Amplifikatöre yetersiz öngerilim sağlandığını varsayalım, bu durumda Q noktası yük çizgisinin küçük yarısına yakın olacaktır. Yani bu durumda giriş sinyalinin negatif yarısı kırpılır ve amplifikatörün bozuk bir çıkış sinyalini elde ederiz.

Ek bir öngerilim potansiyeli sağlarsak Q noktası yük çizgisinin üst tarafında olacaktır. Dolayısıyla bu koşul, dalga formunun pozitif yarısında kesilecek bir çıktı sağlar.
Uygun öngerilimleme, giriş sinyalinin büyük olması durumunda bazen çıkışta bozulmaya da yol açabilir çünkü bu giriş sinyali amplifikatörün kazancı yoluyla güçlendirilir. Böylece dalga formunun hem pozitif hem de negatif yarısı, kırpma distorsiyonu adı verilen bir kısımda kırpılacaktır.

Doğrusal Bozulma

Doğrusal distorsiyon, esas olarak, cihazı çalıştırmak için uygulanan giriş sinyali küçük olduğunda ve karakteristiklerinin doğrusal bölümünde çalıştığında meydana gelir. Dolayısıyla bu bozulma esas olarak aktif cihazların frekansa bağlı özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

Frekans Bozulması

Bu tip distorsiyonda amplifikasyon seviyesi frekansta değişir. Gerçekçi bir amplifikatörde yükseltme sırasındaki giriş sinyali, harmonik adı verilen farklı frekans bileşenlerine sahip temel frekansı içerir.

Amplifikasyondan sonraki harmonik genlik (HA), temel genliğin oldukça küçük bir kısmıdır. Çıkış dalga formunda ciddi bir nedene neden olmaz. Amplifikasyon sonrası HA yüksek bir değere çıkarsa, çıkışta görülebileceğinden etkisi önlenemez.

Burada giriş, harmonikler dahil temel frekansa sahiptir. Dolayısıyla bu ikisinin amplifikasyonda birleşimi, çıkışta bozuk bir sinyal sağlar. Bu, reaktif elemanların oluşması nedeniyle (veya) amplifikatör devresinin elektrot kapasitansları aracılığıyla gerçekleşir.

Faz Bozulması

Faz Bozulmasına aynı zamanda amplifikatördeki gecikme distorsiyonu da denir çünkü giriş ve çıkış sinyali arasında bir zaman gecikmesi olduğunda bunun faz distorsiyonlu sinyal olduğu söylenir. Bu bozulma esas olarak elektriksel reaktanstan kaynaklanmaktadır. Daha önce bir sinyalin farklı frekans bileşenleri içerdiğini, dolayısıyla farklı frekanslarda farklı faz kaymaları yaşandığında faz bozulmasının meydana geldiğini tartışmıştık. Bu tür distorsiyonun ses yükselticilerinde pratik bir önemi yoktur çünkü insan kulağı faz kaymasına karşı duyarsızdır. Katlanılabilir veya dayanılmaz distorsiyonun türü ve miktarı esas olarak amplifikatörün uygulamasına bağlıdır. Genellikle amplifikatör aşırı distorsiyona neden olduğunda sistemin çalışması etkilenir.

Bozulmanın Nedenleri

Amplifikatörlerdeki bozulma esas olarak aşağıda tartışılan ana nedenlerden dolayı meydana gelir.

• Bozulma, esas olarak, giriş sinyalinin, giriş sinyalinin tüm döngüsü boyunca yükseltilmemesi durumunda, yanlış öngerilim nedeniyle meydana gelir.
• Uygulanan giriş sinyali çok büyük olduğunda ortaya çıkar.
• Bazen amplifikatörün distorsiyonu, amplifikasyonun tüm frekans aralığının üzerinde doğrusal olmadığı durumlarda ortaya çıkar.
• Amplifikatör distorsiyonuna farklı faktörler neden olabilir; Transistörler veya tüpler gibi amplifikatörün bileşenleri içindeki doğrusal olmayan durumlar.
• Ayrıca empedans uyumsuzlukları, güç kaynağı sınırlamaları ve sinyal kesintileri de amplifikatör distorsiyonuna katkıda bulunabilir. Dolayısıyla bu faktörler, giriş sinyalinden değişen sinyal amplifikasyonuyla sonuçlanır ve orijinal sinyal bozulmasına yol açar.
• Genel olarak amplifikatörlerdeki harmonik distorsiyona neden olabilir.
• Harmonik bozulma, bir amplifikatörde genellikle sağlayabileceği güç kaynağından daha fazla voltaja ihtiyaç duyan amplifikatör tarafından meydana gelen bir tür bozulmadır.
• Bu aynı zamanda bazı dahili devre parçalarının çıkış yeteneklerini aşmasıyla da meydana gelebilir.
• Transistörlerin doğrusal olmamalarından dolayı harmonik bozulma meydana gelir.
• Bunun temel nedeni aktif cihazların frekansa bağlı özellikleridir.
• Yükselteçlerdeki genlik distorsiyonu esas olarak frekans dalga formunun tepe değerleri Q noktası içindeki bir kayma nedeniyle zayıfladığında meydana gelir.

Yükselteçlerdeki Harmonik Bozulma Nasıl Azaltılır

Harmonik bozulma (HD), aşağıdaki gibi farklı sorunlara neden olan başlıca sorunlardan biridir; çapraz konuşma, sinyal bütünlüğü sorunları ve EMI (elektromanyetik girişim). Bunun birçok nedeni olabilir ve aşağıda ele alınan harmonik bozulmayı azaltmanın veya ortadan kaldırmanın farklı yolları vardır.

• Diferansiyel sinyalleme, çeşitli harmonikleri ortadan kaldırabilen harmonik bozulmayı azaltmak için kullanılan yöntemlerden biridir.
• Bir diğer yöntem ise harmoniklerin azaltılmasına da yardımcı olabilecek düşük çıkış empedansına sahip güç kaynaklarının kullanılmasıdır.
• Ağın yeniden yapılandırılması, kullanıcıların büyük harmonikler ürettiği durumlarda harmoniklerin azaltılmasına yardımcı olan prosedürdür. Bu harmonikler, ürettikleri harmoniklerin türüne göre tanımlanır ve sınıflandırılır.
• Yarım ve tam dalga dönüştürücülerin kullanımı boyunca harmoniklerin iptali için çok darbeli dönüştürücülerin eklenmesi, harmoniklerin ortadan kaldırılmasına yardımcı olur.
• Faz dengeleme, harmonikleri azaltmaya uygun bir tekniktir.
• Seri reaktörler çelik tesisleri ve eritme tesislerindeki harmonikleri azaltır.
• Diferansiyel sinyalleme, gürültü ve karışma etkilerini azaltmak için yüksek hızlı dijital sistemlerde sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Diferansiyel sinyallemedeki iki sinyal, tek sinyal diğerinin tersi olacak şekilde ayrı kablolar üzerinden iletilir. Bundan sonra, alıcı cihaz iki sinyali birleştirir ve herhangi bir ortak mod gürültüsü iptal edilebilir.
• Düşük çıkış empedansına sahip güç kaynakları da harmoniklerin azaltılmasına yardımcı olabilir.
• Düşük empedanslı bir güç kaynağı, akım çekildiğinde daha az voltaj düşüşüne sahiptir, böylece harmonik bozulma ile ortaya çıkan sorunların çoğunun azaltılmasına veya ortadan kaldırılmasına yardımcı olabilir.

Amplifikatör Bozulması Nasıl Ölçülür?

Amplifikatör distorsiyonu analog spektrum analizörleri kullanılarak ölçülebilir. Çoğu spektrum analizörünün 50ohm girişleri vardır, dolayısıyla >50ohm DUT yüklerini simüle etmek için DUT ile analizör arasında bir izolasyon direnci gereklidir.

Spektrum analizörü tarama hızı, hassasiyet ve bant genişliği için ayarlandıktan sonra, girişin aşırı hızlandığını dikkatlice doğrulayın. En basit teknik, analizörün giriş yolu içerisinde 10dB zayıflama ayarlamak için değişken zayıflatıcıyı kullanmaktır. Hem sinyal hem de harmonikler, spektrum analiz cihazının ekranında izlendiği gibi belirli bir miktar kadar zayıflatılmalıdır. Harmonikler >10dB kadar zayıflatılırsa, analizörün giriş yükselticisi distorsiyona neden oluyor demektir ve hassasiyetin azaltılması gerekir. Bazı analizörlerde, aşırı hız doğrulaması yaparken bilinen miktarda zayıflama sağlamak için ön plakanın üstünde bir düğme bulunur.

Amplifikatör Distorsiyonu ve Distorsiyon Pedalları Arasındaki Fark

Amplifikatör distorsiyonu ve distorsiyon pedalları arasındaki temel farklar aşağıda tartışılmaktadır.

Böylece, bu amplifikatöre genel bir bakış bozulma, çalışma ve uygulamaları. Bir çıkış sinyali sağlamak için amplifikasyon işleminde giriş sinyalinde meydana gelen herhangi bir değişikliği ifade eder. Bu sinyal frekans, şekil, büyüklük vb. açılardan değiştirilmektedir. Farklı faktörlerden dolayı meydana gelmektedir; Bir yükselticinin bileşenleri içindeki doğrusal olmama, hatalı öngerilim veya yükselticinin aşırı yüklenmesi. Belirli özelliklere ve nedenlere sahip farklı türde bozulmalar mevcuttur. Genellikle amplifikatör distorsiyonu arzu edilmez çünkü güçlendirilmiş sinyalin değerini düşürebilir. İşte size bir soru, amplifikatör nedir?