Distorsion de l'amplificateur : circuits, types, comment réduire et vs pédales de distorsion

Un amplificateur est un appareil électronique qui renforce l'entrée d'un signal plus petit en un signal o/p plus grand. Le signal de sortie change donc continuellement de certaines valeurs de gain. Ceux-ci sont utilisés dans les communications et la diffusion sans fil dans toutes sortes d'équipements audio. Dans des conditions idéales, le signal o/p amplifié de l'amplificateur doit avoir une forme d'onde similaire précisément au signal d'entrée. Cependant, cette condition idéale n’est pas du tout réalisée dans la pratique. amplificateurs . Ainsi, certaines modifications dans la forme d'onde peuvent survenir en plus de l'augmentation de l'amplitude appelée distorsion. Ceci n’est pas souhaité car cela peut modifier l’intelligence véhiculée par le signal. Cet article fournit de brèves informations sur distorsion de l'amplificateur , le fonctionnement et ses applications.

Qu’est-ce que la distorsion de l’amplificateur ?

La distorsion de l'amplificateur peut être définie comme : toute différence par rapport au signal d'entrée d'un amplificateur qui se produit tout au long du processus d'amplification et donne un signal de sortie modifié en termes d'amplitude, de forme, de contenu fréquentiel, etc. Cela se produit en raison de nombreux facteurs tels que : non-linéarité au sein des composants de l'amplificateur, polarisation inappropriée ou surcharge de l'amplificateur. La distorsion de l'amplificateur n'est pas souhaitable car elle dégrade la valeur du signal amplifié.

Circuit de distorsion de l'amplificateur

La distorsion de l'amplificateur peut être comprise avec un exemple de circuit amplificateur à émetteur commun (CE) . La distorsion du signal de sortie peut se produire pour les raisons suivantes.

• L'amplification peut ne pas se produire sur tout le cycle du signal en raison de niveaux de polarisation incorrects.
• Si le signal d'entrée est très important, les transistors des amplificateurs sont limités via l'alimentation en tension.
• L'amplification ne peut pas être un signal linéaire au-dessus de toute la plage de fréquences d'entrée, ce qui signifie que pendant la procédure d'amplification de la forme d'onde du signal, une distorsion de l'amplificateur se produira.

Les amplificateurs sont conçus pour amplifier de petits signaux de tension d'entrée en signaux de sortie plus grands, ce qui signifie que le signal de sortie sera constamment modifié par la valeur de gain qui est multipliée par le signal d'entrée principalement pour toutes les fréquences d'entrée.

Le circuit d'émetteur commun (CE) suivant fonctionne pour de petits signaux CA d'entrée, mais il provoque certains problèmes dans leur fonctionnement. Ainsi, la position prévue du point de polarisation « Q » de l’amplificateur BJT dépend de la valeur bêta associée pour tous les types de transistors.

Le circuit à transistors de type émetteur commun fonctionne bien principalement pour les petits signaux d'entrée CA, bien qu'il présente un inconvénient principal : la position calculée du point Q de polarisation de l'amplificateur bipolaire dépend principalement de la valeur bêta associée de tous les types de transistors. Cependant, cette valeur bêta fluctue en fonction de types similaires de transistors, ce qui signifie que le point Q d'un transistor n'est pas lié à un autre transistor de catégorie similaire en raison de l'acceptation des productions caractéristiques. Après cela, la distorsion de l’amplificateur se produit car l’amplificateur n’est pas linéaire. Une sélection minutieuse des transistors et des composants de polarisation peut aider à minimiser l'effet de distorsion de l'amplificateur.

Types de distorsion de l'amplificateur

Il existe différents types de distorsion d'amplificateur qui sont décrits ci-dessous. Le type de distorsion dépend principalement du domaine des caractéristiques utilisées par le transistor, de la réactance du dispositif et du circuit associé.

Distorsion non linéaire

La distorsion non linéaire se produit principalement dans un amplificateur chaque fois que le signal d'entrée appliqué est important et que le dispositif actif est entraîné dans une zone non linéaire de ses caractéristiques. Cette distorsion est utilisée pour décrire une relation non linéaire entre les signaux d'entrée et de sortie d'un amplificateur. Cette distorsion résulte donc de systèmes dans lesquels le signal de sortie n'est pas proportionnel précisément au signal d'entrée et des produits d'intermodulation ou des harmoniques sont générés.

Distorsion d'amplitude

La distorsion d'amplitude est un type de distorsion non linéaire qui se produit en raison de l'atténuation dans la valeur de crête du signal. Le décalage au sein du point Q et l'amplification en dessous de 360⁰ du signal conduisent principalement à une distorsion d'amplitude. Cette distorsion se produit principalement en raison d'un écrêtage et d'une polarisation incorrecte. Nous savons que si le point de polarisation du transistor est correct, la sortie est similaire à l’entrée dans la forme amplifiée. Cela peut être compris à travers les cas suivants.

Supposons qu'une polarisation inadéquate soit fournie à l'amplificateur, le point Q se situera alors près de la moitié mineure de la ligne de charge. Ainsi, dans cette condition, la moitié négative du signal d’entrée est écrêtée et nous acquérons un signal de sortie déformé de l’amplificateur.

Si nous fournissons un potentiel de polarisation supplémentaire, alors le point Q sera du côté supérieur de la ligne de charge. Cette condition fournit donc une sortie qui sera coupée à la moitié positive de la forme d’onde.
Une polarisation appropriée peut également parfois entraîner une distorsion au sein de la sortie dans le cas où le signal d'entrée est important, car ce signal d'entrée est amplifié via le gain de l'amplificateur. Ainsi, les moitiés positive et négative de la forme d'onde seront écrêtées à une partie appelée distorsion d'écrêtage.

Distorsion linéaire

La distorsion linéaire se produit principalement lorsque le signal d'entrée appliqué pour piloter l'appareil est petit et fonctionne dans la section linéaire de ses caractéristiques. Cette distorsion se produit donc principalement en raison des caractéristiques dépendant de la fréquence des appareils actifs.

Distorsion de fréquence

Dans ce type de distorsion, le niveau d’amplification change en fréquence. Le signal d'entrée lors de l'amplification dans un amplificateur réaliste comprend une fréquence fondamentale avec différentes composantes de fréquence appelées harmoniques.

L'amplitude harmonique (HA) après amplification ne représente qu'une fraction de l'amplitude de base. Cela n’entraîne aucune cause grave pour la forme d’onde de sortie. Si le HA après amplification atteint une valeur élevée, son effet ne peut être évité car il est visible en sortie.

Ici, l'entrée a une fréquence fondamentale, y compris les harmoniques. Ainsi la combinaison des deux sur l’amplification fournit un signal déformé en sortie. Cela se produit soit à cause de l’apparition d’éléments réactifs (soit) à travers les capacités des électrodes du circuit amplificateur.

Distorsion de phase

La distorsion de phase est également appelée distorsion de retard dans l'amplificateur, car chaque fois qu'il y a un retard entre le signal d'entrée et de sortie, on dit qu'il s'agit d'un signal à distorsion de phase. Cette distorsion est principalement due à la réactance électrique. Plus tôt, nous avons expliqué qu'un signal comprend différentes composantes de fréquence. Ainsi, chaque fois que différentes fréquences subissent des déphasages différents, une distorsion de phase se produit. Ce type de distorsion n'a aucune importance pratique dans les amplificateurs audio car l'oreille humaine est insensible au déphasage. Le type et la quantité de distorsion supportable ou insupportable dépendent principalement de l’application de l’amplificateur. Habituellement, le fonctionnement du système est affecté simplement lorsque l'amplificateur provoque une distorsion extrême.

Raisons de la distorsion

La distorsion dans les amplificateurs se produit principalement pour les principales raisons décrites ci-dessous.

• La distorsion se produit principalement en raison d'une polarisation incorrecte lorsque le signal d'entrée n'est pas amplifié pendant le cycle complet du signal d'entrée.
• Cela se produit lorsque le signal d’entrée appliqué est très important.
• Parfois, une distorsion de l'amplificateur se produit lorsque l'amplification n'est pas linéaire sur toute la plage de fréquences.
• La distorsion de l'amplificateur peut être causée par différents facteurs ; non-linéarités au sein des composants de l'amplificateur comme les transistors ou les tubes.
• De plus, les inadéquations d'impédance, les limitations d'alimentation et l'écrêtage du signal peuvent également contribuer à la distorsion de l'amplificateur. Ces facteurs entraînent donc une amplification du signal qui change par rapport au signal d'entrée et conduit à une distorsion du signal original.
• Généralement, la distorsion harmonique au sein des amplificateurs peut être causée
• La distorsion harmonique est un type de distorsion dans un amplificateur qui se produit généralement par l'amplificateur qui a besoin de plus de tension que l'alimentation qu'il peut fournir.
• Cela peut également se produire lorsque certaines parties du circuit interne dépassent leur capacité de sortie.
• La distorsion harmonique se produit en raison des non-linéarités des transistors.
• Cela se produit principalement en raison des caractéristiques dépendant de la fréquence des dispositifs actifs.
• La distorsion d'amplitude dans les amplificateurs se produit principalement lorsque les valeurs maximales de la forme d'onde de fréquence sont atténuées en raison d'un décalage au sein du point Q.

Comment réduire la distorsion harmonique dans les amplificateurs

Distorsion harmonique (HD) est l'un des problèmes majeurs qui provoquent différents problèmes tels que : diaphonie, problèmes d’intégrité du signal et EMI (interférence électromagnétique). Cela peut être dû à de nombreuses raisons et il existe différentes manières de diminuer ou de supprimer la distorsion harmonique, décrites ci-dessous.

• La signalisation différentielle est l'une des méthodes utilisées pour réduire la distorsion harmonique qui peut annuler diverses harmoniques.
• Une autre méthode consiste à utiliser des alimentations à faible impédance de sortie, ce qui peut également contribuer à réduire les harmoniques.
• La reconfiguration du réseau est la procédure qui permet de réduire les harmoniques là où les utilisateurs génèrent des harmoniques importantes. Ces harmoniques sont identifiées et classées en fonction du type d'harmoniques qu'elles produisent.
• L'ajout de convertisseurs multi-impulsions pour l'annulation des harmoniques tout au long de l'utilisation de convertisseurs demi-onde et pleine onde aide à éliminer les harmoniques.
• L’équilibrage de phase est une autre technique adaptée pour réduire les harmoniques.
• Les réacteurs en série réduisent les harmoniques dans les aciéries et les fonderies.
• La signalisation différentielle est une méthode fréquemment utilisée dans les systèmes numériques à grande vitesse pour réduire les effets de bruit et de diaphonie. Les deux signaux de signalisation différentielle sont transmis sur des fils séparés, le signal unique étant opposé à l'autre. Après cela, l'appareil récepteur fusionne les deux signaux et tout bruit de mode commun peut être annulé.
• Les alimentations à faible impédance de sortie peuvent également contribuer à réduire les harmoniques.
• Une alimentation à faible impédance présente moins de chute de tension chaque fois que du courant est consommé, ce qui peut aider à réduire ou à éliminer de nombreux problèmes liés à la distorsion harmonique.

Comment mesurer la distorsion de l'amplificateur ?

La distorsion de l'amplificateur peut être mesurée à l'aide d'analyseurs de spectre analogiques. La plupart des analyseurs de spectre ont des entrées de 50 ohms, une résistance d'isolement est donc requise entre le DUT et l'analyseur pour simuler des charges DUT > 50 ohms.

Une fois que l'analyseur de spectre est ajusté en termes de taux de balayage, de sensibilité et de bande passante, vérifiez-le avec précaution pour détecter une surcharge d'entrée. La technique la plus simple consiste à utiliser l'atténuateur variable pour définir 10 dB d'atténuation dans le chemin d'entrée de l'analyseur. Le signal et les harmoniques doivent être atténués selon une quantité définie, telle que surveillée sur l'écran de l'analyseur de spectre. Si les harmoniques sont atténuées de > 10 dB, alors l'amplificateur d'entrée de l'analyseur introduit une distorsion et la sensibilité doit être diminuée. Plusieurs analyseurs ont un bouton sur le dessus de la plaque avant pour introduire une quantité connue d'atténuation tout en vérifiant l'overdrive.

Différence entre la distorsion de l'amplificateur n/b et les pédales de distorsion

Les principales différences entre la distorsion d’un amplificateur et les pédales de distorsion sont discutées ci-dessous.

Voici donc un aperçu de l'amplificateur distorsion, travail , et ses applications. Il fait référence à toute variation du signal d'entrée qui se produit lors du processus d'amplification pour fournir un signal de sortie. Ce signal est modifié en termes de fréquence, de forme, d'amplitude, etc. Cela se produit en raison de différents facteurs tels que : non-linéarités au sein des composants d'un amplificateur, polarisation inappropriée ou surcharge de l'amplificateur. Il existe différents types de distorsion qui ont des caractéristiques et des causes spécifiques. Généralement, la distorsion de l'amplificateur n'est pas souhaitable car elle peut dégrader la valeur du signal amplifié. Voici une question pour vous, qu'est-ce qu'un amplificateur ?