Uzyskaj kompresję - Gain compression
Ważnym parametrem kompresji wzmocnienia jest OP1dB, który jest mocą wejściową, która powoduje kompresję mocy wyjściowej (OP) o 1 dB. W tym przykładzie OP1dB wynosi około 2 watów, ponieważ przy tym poziomie mocy wejściowej zielona krzywa wynosi 6 watów, a czerwona krzywa wynosi około 5 watów. Stosunek 5/6 wynosi 83,3%, podczas gdy strata 1 dB jest stosunkiem
Kompresja wzmocnienia jest zmniejszenie „różnicowego” lub „wzmocnienie” nachylenie spowodowane nieliniowością z funkcją przenoszenia urządzenia wzmacniającego. Ta nieliniowość może być spowodowana ciepłem spowodowanym rozpraszaniem mocy lub przesterowaniem aktywnego urządzenia poza jego obszar liniowy . Jest to wielkosygnałowe zjawisko obwodów.
Znaczenie
Kompresja wzmocnienia jest istotna w każdym systemie o szerokim zakresie dynamiki, takim jak audio lub RF . Jest to bardziej powszechne w obwodach lampowych niż tranzystorowych , ze względu na różnice w topologii, prawdopodobnie powodując różnice w wydajności dźwięku zwane „ dźwiękiem lampowym ”. Front-end RF wzmacniacze z odbiornikami radiowymi są szczególnie podatne na to zjawisko, gdy przeciążone przez silny niepożądany sygnał.
Efekty dźwiękowe
Radio lampowe lub wzmacniacz lampowy zwiększy głośność do punktu, a następnie, gdy sygnał wejściowy wykroczy poza zakres liniowy urządzenia, efektywne wzmocnienie zostanie zmniejszone, zmieniając kształt przebiegu. Efekt ten występuje również w obwodach tranzystorowych. Stopień efektu zależy od topologii wzmacniacza.
Różnice między przycinaniem a kompresją
Clipping, jako forma kompresji sygnału, różni się od działania typowego studyjnego kompresora poziomu dźwięku , w którym kompresja wzmocnienia nie jest natychmiastowa (opóźniona w czasie poprzez ustawienia ataku i zwolnienia).
Obcinanie niszczy wszelkie informacje dźwiękowe, które przekraczają pewien próg. Kompresja i ograniczanie, zmiana kształtu całego przebiegu, a nie tylko kształtu przebiegu powyżej progu. Dlatego możliwe jest ograniczanie i kompresowanie z bardzo wysokimi współczynnikami bez powodowania zniekształceń.
Ograniczanie lub przycinanie
Zysk jest operacją liniową. „Kompresja wzmocnienia” nie jest liniowa i jako taka jej efektem jest zniekształcenie spowodowane nieliniowością charakterystyki przenoszenia, co powoduje również utratę „nachylenia” lub „różnicowego” wzmocnienia. Tak więc wyjście jest mniejsze niż oczekiwano przy małym wzmocnieniu sygnału wzmacniacza.
Podczas obcinania sygnał jest gwałtownie ograniczany do określonej amplitudy i tym samym jest zniekształcony, aby utrzymać się poniżej tego poziomu. Tworzy to dodatkowe harmoniczne, których nie ma w oryginalnym sygnale.
„Miękkie” przycinanie lub ograniczanie oznacza brak ostrego „punktu kolanowego” w charakterystyce przenoszenia. Sinusoidy , która została lekko przycięty staną się bardziej jak prostokątny , z bardziej zaokrąglonymi krawędziami, ale nadal mają wiele dodatkowych harmonicznych .
Kompresja
Kompresja wzmocnienia jest spowodowana nieliniową charakterystyką urządzenia przy dużych amplitudach. W przypadku każdego sygnału, gdy poziom wejściowy zostanie zwiększony poza zakres liniowy wzmacniacza, wystąpi kompresja wzmocnienia.
Punkt pracy tranzystora może się zmieniać wraz z temperaturą, więc wyższa moc wyjściowa może prowadzić do kompresji z powodu rozpraszania kolektora. Ale to nie jest zmiana zysku; to zniekształcenie nieliniowe. Poziom wyjściowy pozostaje względnie taki sam, gdy poziom wejściowy rośnie. Po osiągnięciu nieliniowej części charakterystyki przenoszenia dowolnego wzmacniacza, wzrost sygnału wejściowego nie będzie równoważony proporcjonalnym wzrostem sygnału wyjściowego. W ten sposób występuje kompresja wzmocnienia. Również w tym czasie, ponieważ funkcja przenoszenia nie jest już liniowa, wystąpią zniekształcenia harmoniczne .
Celowa kompresja
W celowej kompresji (czasami nazywanej automatyczną kontrolą wzmocnienia lub kompresją poziomu dźwięku ) stosowanej w urządzeniach zwanych „kompresorami zakresu dynamiki”, ogólne wzmocnienie obwodu jest aktywnie zmieniane w odpowiedzi na poziom sygnału wejściowego w czasie, więc funkcja przenoszenia pozostaje liniowy w krótkim okresie czasu. Fala sinusoidalna w takim systemie nadal będzie wyglądać jak fala sinusoidalna na wyjściu, ale ogólne wzmocnienie jest zróżnicowane, w zależności od poziomu tej fali sinusoidalnej. Powyżej pewnego poziomu wejściowego sinusoida wyjściowa będzie zawsze miała taką samą amplitudę. Poziom wyjściowy kompresji zamierzonej zmienia się w czasie, aby zminimalizować nieliniowe zachowanie. Z kompresją wzmocnienia jest odwrotnie, jej wyjście jest stałe. Pod tym względem celowa kompresja służy mniej artystycznemu celowi.
Kompresja częstotliwości radiowych
„Kompresja wzmocnienia” we wzmacniaczach RF jest podobna do miękkiego przesterowania. Jednak w systemach wąskopasmowych efekt „wygląda” bardziej jak kompresja wzmocnienia, ponieważ harmoniczne są odfiltrowywane po wzmocnieniu. Wiele arkuszy danych wzmacniaczy RF podaje kompresję wzmocnienia zamiast wartości zniekształceń, ponieważ jest to łatwiejsze do zmierzenia i jest ważniejsze niż wartości zniekształceń w nieliniowych wzmacniaczach RF.
W systemach szerokopasmowych i niskoczęstotliwościowych efekty nieliniowe są dobrze widoczne, np. sygnał wyjściowy jest obcinany . Aby zobaczyć to samo przy 1 GHz , potrzebny jest oscyloskop o szerokości pasma co najmniej 10 GHz. Obserwacje za pomocą analizatora widma , skompresowanie składowej podstawowej i wychwytywanie harmonicznych .
Przykłady kompresji RF
Wzmacniacz RF o niskim poziomie szumów , jeśli jest zasilany przez antenę kierunkową do odbiornika 900 MHz , powinien poprawić zasięg transmisji. Działa, ale odbiornik może również odebrać kilka stacji UHF w okolicach 700 MHz.
Na przykład, jeśli kanał 54 jest transmitowanie 6 MW z AM , FM i PM , koniec przedni RF, oczekując -80 dBm , byłyby rażąco przeciążony i generują produkty mieszania. Jest to typowy efekt kompresji wzmocnienia.
Głośniki dużej mocy
Kompresja mocy jest formą kompresji wzmocnienia, która zachodzi w cewkach głośnikowych, gdy się nagrzewają i zwiększają ich rezystancję . Powoduje to zmniejszenie poboru mocy ze wzmacniacza i obniżenie poziomu ciśnienia akustycznego .