Distorsión del amplificador: circuito, tipos, cómo reducirla y frente a los pedales de distorsión

Un amplificador es un dispositivo electrónico que fortalece la entrada de una señal más pequeña a una señal o/p más grande. Entonces, la señal de salida cambia continuamente en algunos valores de ganancia. Se utilizan en comunicaciones y transmisiones inalámbricas en todo tipo de equipos de audio. En condiciones ideales, la señal o/p amplificada del amplificador debería tener una forma de onda similar precisamente a la señal de entrada. Sin embargo, esta condición ideal no se logra en absoluto en la práctica. amplificadores . Por lo tanto, pueden ocurrir algunas modificaciones dentro de la forma de onda además del aumento en la amplitud, lo que se conoce como distorsión. No es deseado porque puede modificar la inteligencia transmitida a través de la señal. Este artículo proporciona información breve sobre distorsión del amplificador , funcionamiento y sus aplicaciones.

¿Qué es la distorsión del amplificador?

La distorsión del amplificador se puede definir como; cualquier diferencia con la señal de entrada de un amplificador que ocurre durante todo el proceso de amplificación y da una señal de salida modificada en términos de magnitud, forma, contenido de frecuencia, etc. Ocurre debido a muchos factores como; no linealidad dentro de los componentes del amplificador, polarización inadecuada o sobrecarga del amplificador. La distorsión del amplificador no es deseable porque degrada el valor de la señal amplificada.

Circuito de distorsión del amplificador

La distorsión del amplificador se puede entender con un ejemplo de Circuito amplificador de emisor común (CE) . La distorsión de la señal de salida puede ocurrir por las siguientes razones.

• Es posible que la amplificación no se produzca durante todo el ciclo de la señal debido a niveles de polarización incorrectos.
• Si la señal de entrada es muy grande, los transistores de los amplificadores se verán limitados por el suministro de voltaje.
• La amplificación no puede ser una señal lineal por encima de todo el rango de frecuencia de entrada, lo que significa que durante el procedimiento de amplificación de la forma de onda de la señal, se producirá una distorsión del amplificador.

Los amplificadores están diseñados para amplificar pequeñas señales de voltaje de entrada en señales de salida más grandes, lo que significa que la señal de salida cambiará constantemente por el valor de ganancia que se multiplica por la señal de entrada principalmente para todas las frecuencias de entrada.

El siguiente circuito de emisor común (CE) funciona para pequeñas señales de entrada de CA, sin embargo, causa algunos problemas en su funcionamiento. Por lo tanto, la posición prevista del punto de polarización 'Q' del amplificador BJT depende del valor Beta relacionado para todos los tipos de transistores.

El circuito de transistor de tipo emisor común funciona bien principalmente para pequeñas señales de entrada de CA, aunque tiene un inconveniente principal: la posición calculada del punto Q de polarización del amplificador bipolar depende principalmente del valor Beta relacionado de todo tipo de transistores. Sin embargo, este valor beta fluctúa de tipos similares de transistores, lo que significa que el punto Q de un transistor no está relacionado con otro transistor con una categoría similar debido a las aceptaciones de producciones características. Después de eso, se produce distorsión del amplificador porque el amplificador no es lineal. La selección cuidadosa del transistor y los componentes de polarización puede ayudar a minimizar el efecto de distorsión del amplificador.

Tipos de distorsión del amplificador

Existen diferentes tipos de distorsión de amplificador que se analizan a continuación. El tipo de distorsión depende principalmente del área de características que utiliza el transistor, la reactancia del dispositivo y el circuito asociado.

Distorsión no lineal

La distorsión no lineal ocurre principalmente en un amplificador siempre que la señal de entrada aplicada es grande y el dispositivo activo es llevado a un área no lineal de sus características. Esta distorsión se utiliza para describir una relación no lineal entre las señales de entrada y salida de un amplificador. Entonces, esta distorsión resulta de sistemas donde la señal de salida no es proporcional precisamente a la señal de entrada y se generan productos de intermodulación o armónicos.

Distorsión de amplitud

La distorsión de amplitud es un tipo de distorsión no lineal que se produce debido a la atenuación dentro del valor de cresta de la señal. El cambio dentro del punto Q y la amplificación por debajo de 360⁰ de la señal conducen principalmente a una distorsión en la amplitud. Esta distorsión se produce principalmente debido a recortes y polarizaciones incorrectas. Sabemos que si el punto de polarización del transistor es correcto, la salida es similar a la entrada dentro de la forma amplificada. Esto se puede entender a través de los siguientes casos.

Supongamos que se proporciona una polarización inadecuada al amplificador, entonces el punto Q estará cerca de la mitad menor de la línea de carga. Entonces, en esta condición, la mitad negativa de la señal de entrada se recorta y adquirimos una señal de salida distorsionada del amplificador.

Si proporcionamos un potencial de polarización adicional, entonces el punto Q estará en el lado superior de la línea de carga. Entonces, esta condición proporciona una salida que se cortará en la mitad positiva de la forma de onda.
La polarización adecuada también puede provocar distorsión a veces dentro de la salida en caso de que la señal de entrada sea grande porque esta señal de entrada se amplifica a través de la ganancia del amplificador. Por lo tanto, tanto la mitad positiva como la negativa de la forma de onda se recortarán en alguna parte, lo que se denomina distorsión de recorte.

Distorsión lineal

La distorsión lineal ocurre principalmente cuando la señal de entrada aplicada para controlar el dispositivo es pequeña y funciona en la sección lineal de sus características. Entonces, esta distorsión se debe principalmente a las características dependientes de la frecuencia de los dispositivos activos.

Distorsión de frecuencia

En este tipo de distorsión, el nivel de amplificación cambia de frecuencia. La señal de entrada durante la amplificación en un amplificador realista incluye una frecuencia fundamental con diferentes componentes de frecuencia que se denominan armónicos.

La amplitud armónica (HA) después de la amplificación es bastante una fracción de la amplitud básica. No causa ninguna causa grave en la forma de onda de salida. Si el HA después de la amplificación alcanza un valor alto, su efecto no se puede evitar porque es visible en la salida.

Aquí la entrada tiene una frecuencia fundamental, incluidos los armónicos. Entonces, la combinación de los dos en la amplificación proporciona una señal distorsionada en la salida. Ocurre debido a la aparición de elementos reactivos (o) a través de las capacitancias de los electrodos del circuito amplificador.

Distorsión de fase

La distorsión de fase también se llama distorsión de retardo en el amplificador porque siempre que hay un retraso de tiempo entre la señal de entrada y salida, se dice que es una señal distorsionada de fase. Esta distorsión se produce principalmente debido a la reactancia eléctrica. Anteriormente hemos comentado que una señal incluye diferentes componentes de frecuencia, por lo que siempre que diferentes frecuencias experimentan diferentes cambios de fase, se produce una distorsión de fase. Este tipo de distorsión no tiene importancia práctica en los amplificadores de audio porque el oído humano es insensible al cambio de fase. El tipo y la cantidad de distorsión que es soportable o insoportable depende principalmente de la aplicación del amplificador. Por lo general, el funcionamiento del sistema se verá afectado simplemente cuando el amplificador cause una distorsión extrema.

Razones de la distorsión

La distorsión en los amplificadores se produce principalmente por las razones principales que se analizan a continuación.

• La distorsión ocurre principalmente debido a una polarización incorrecta cuando la señal de entrada no se amplifica durante el ciclo completo de la señal de entrada.
• Ocurre cuando la señal de entrada aplicada es muy grande.
• A veces, la distorsión del amplificador se produce cuando la amplificación no es lineal en todo el rango de frecuencia.
• La distorsión del amplificador puede deberse a diferentes factores; No linealidades dentro de los componentes del amplificador, como transistores o válvulas.
• Además, los desajustes de impedancia, las limitaciones de la fuente de alimentación y la saturación de la señal también pueden contribuir a la distorsión del amplificador. Entonces, estos factores dan como resultado una amplificación de la señal que cambia de la señal de entrada y conduce a una distorsión de la señal original.
• Generalmente, la distorsión armónica dentro de los amplificadores puede ser causada
• La distorsión armónica es un tipo de distorsión en un amplificador que generalmente ocurre cuando el amplificador necesita más voltaje que el suministro de energía que puede proporcionar.
• Esto también puede ocurrir cuando algunas partes del circuito interno exceden su capacidad de salida.
• La distorsión armónica se produce debido a las no linealidades de los transistores.
• Esto ocurre principalmente debido a las características dependientes de la frecuencia de los dispositivos activos.
• La distorsión de amplitud en los amplificadores ocurre principalmente cuando los valores máximos de la forma de onda de frecuencia se atenúan debido a un cambio dentro del punto Q.

Cómo reducir la distorsión armónica en amplificadores

Distorsión armónica (HD) es uno de los principales problemas que causa diferentes problemas como; diafonía, problemas de integridad de la señal y EMI (interferencia electromagnética). Puede deberse a muchas razones y existen diferentes formas de disminuir o eliminar la distorsión armónica que se analiza a continuación.

• La señalización diferencial es uno de los métodos utilizados para reducir la distorsión armónica que puede cancelar varios armónicos.
• Un método más es utilizar fuentes de alimentación con baja impedancia de salida que también pueden ayudar a disminuir los armónicos.
• La reconfiguración de la red es el procedimiento que ayuda a disminuir los armónicos cuando los usuarios generan grandes armónicos. Estos armónicos se identifican y clasifican según el tipo de armónicos que producen.
• Agregar convertidores de pulsos múltiples para la cancelación de armónicos durante el uso de convertidores de media onda y de onda completa ayuda a eliminar los armónicos.
• El equilibrio de fases es una técnica más adecuada para reducir los armónicos.
• Los reactores en serie reducen los armónicos en plantas siderúrgicas y fundiciones.
• La señalización diferencial es un método que se utiliza con frecuencia en los sistemas digitales de alta velocidad para reducir los efectos de ruido y diafonía. Las dos señales en la señalización diferencial se transmiten a través de cables separados y la señal única es opuesta a la otra. Después de eso, el dispositivo receptor fusiona las dos señales y se puede cancelar cualquier ruido de modo común.
• Las fuentes de alimentación con baja impedancia de salida también pueden ayudar a reducir los armónicos.
• Una fuente de alimentación de baja impedancia tiene menos caída de voltaje cada vez que se extrae corriente, por lo que puede ayudar a disminuir o eliminar muchos de los problemas que ocurren con la distorsión armónica.

¿Cómo medir la distorsión del amplificador?

La distorsión del amplificador se puede medir utilizando analizadores de espectro analógicos. La mayoría de los analizadores de espectro tienen entradas de 50 ohmios, por lo que se requiere una resistencia de aislamiento entre el DUT y el analizador para simular cargas del DUT de >50 ohmios.

Una vez que el analizador de espectro esté ajustado en cuanto a velocidad de barrido, sensibilidad y ancho de banda, verifíquelo con cautela para detectar una sobrecarga de entrada. La técnica más sencilla es utilizar el atenuador variable para configurar 10 dB de atenuación dentro de la ruta de entrada del analizador. Tanto la señal como los armónicos deben atenuarse en una cantidad determinada, como se monitorea en la pantalla del analizador de espectro. Si los armónicos se atenúan en >10 dB, entonces el amplificador de entrada del analizador está introduciendo distorsión y se debe disminuir la sensibilidad. Varios analizadores tienen un botón en la parte superior de la placa frontal para introducir una cantidad conocida de atenuación mientras se verifica la sobremarcha.

Diferencia b/n distorsión del amplificador versus pedales de distorsión

Las principales diferencias entre la distorsión del amplificador y los pedales de distorsión se analizan a continuación.

Por lo tanto, esta es una descripción general del amplificador. distorsión, trabajando y sus aplicaciones. Se refiere a cualquier variación de la señal de entrada que ocurre en el proceso de amplificación para proporcionar una señal de salida. Esta señal se está alterando en términos de frecuencia, forma, magnitud, etc. Ocurre debido a diferentes factores como; no linealidades dentro de los componentes de un amplificador, polarización inadecuada o sobrecarga del amplificador. Hay diferentes tipos de distorsión disponibles que tienen características y causas específicas. Generalmente la distorsión del amplificador no es deseable porque puede degradar el valor de la señal amplificada. Aquí tienes una pregunta, ¿qué es un amplificador?