Când aplicăm un semnal de intrare sub formă de sinusoidal (sau orice formă de semnal) la oricare circuit electronic atunci ieșirea sa ar trebui să fie același tip de semnal. Înseamnă că ieșirea trebuie să aibă aceeași formă de semnal este sinusoidală. În cazul în care ieșirea nu este aceeași replică a semnalului de intrare sau dacă ieșirea nu este egală cu semnalul de intrare, atunci diferența se numește distorsiuni. Datorită acestor distorsiuni, ieșirea nu este egală cu intrarea. Distorsiunea armonică poate fi definită folosind acest exemplu. Când semnalul de intrare de 5V este aplicat circuitului, atunci semnalul de ieșire va avea doar tensiune de 2V. Indică că semnalul își pierde tensiunea din cauza distorsiunii. Acest lucru va avea loc în amplificatoare , amplificatoare de putere și tehnici de modulare etc. Există diverse tehnici pentru a reduce această distorsiune și sunt disponibile câteva metode și formule pentru calcularea nivelului de distorsiune. Acest articol discută ce este distorsiunea armonică, definirea, analiza, cauzele etc.
Ce este distorsiunea armonică?
Putem înțelege cuvântul armonic ca întregul care înmulțește frecvențele fundamentale este cunoscut sub numele de „armonici”. Aici, armonica este un tip de semnal a cărui frecvență este un multiplu integral al semnalului de referință. Într-un alt mod, poate fi definit ca raportul dintre frecvența semnalului și frecvența semnalului de referință. De exemplu, X este un semnal de intrare CA care are frecvența f Hz.
Semnal de intrare-distorsiune armonică
Când semnalul X este afișat pe CRO atunci semnalul X va apărea să se repete pentru fiecare f Hz. Aici, semnalul X este semnalul de referință și semnalul se afișează pe CRO au frecvențe precum 2f, 3f, 4f și așa mai departe. Teoretic, semnalul include armonici infinite. Mai jos, două cifre indică semnalul de intrare și ieșirea distorsionată atunci când intrarea este aplicată oricărui circuit.
Semnal de distorsiune-ieșire-distorsionată-armonică
Dacă semnalul are o perioadă de timp egală de ciclu pozitiv și ciclu negativ, atunci un astfel de semnal se numește semnal simetric și pot apărea armonici impare (se înmulțește a 3-a, a 5-a etc. a frecvenței fundamentale). Dacă semnalul nu are o perioadă de timp egală de ciclu pozitiv și ciclu negativ, atunci un astfel de semnal se numește semnal asimetric și pot apărea chiar armonici (se înmulțește a 2-a, a 4-a etc. a frecvenței fundamentale) și DC componente de asemenea, poate apărea în semnalele asimetrice.
În figura de mai sus, putem observa frecvența fundamentală a semnalului ca 100Hz și armonicele lor vor exista la frecvențe diferite pentru frecvența semnalului de referință, cum ar fi 100 Hz.
Distorsiuni-armonice-în-semnal
Dacă semnalul are distorsiuni armonice, în timp ce există componente de frecvență armonică, atunci pentru a găsi procentul acestor distorsiuni la nivelul armonic particular este,
% n distorsiune armonică = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = amplitudinea componentei de frecvență n
[P1] = amplitudinea frecvenței fundamentale a semnalului
Pot apărea distorsiuni din cauza caracteristicilor neliniare ale componentelor care sunt utilizate într-un circuit electronic. Aceste componente pot prezenta caracteristici neliniare, ceea ce duce la generarea de distorsiuni în semnal. Există cinci tipuri diferite de distorsiuni armonice în sistemele de alimentare. Sunt
- Distorsiunea frecvenței
- Distorsiunea amplitudinii
- Distorsiunea fazei
- Distorsiunea intermodulației
- Distorsionarea încrucișată
Analiza distorsiunii armonice
Analiza acestei distorsiuni este un tip unic de analiză. În acest tip, un semnal sinusoidal cu o singură frecvență este aplicat circuitului și ieșirea acestuia cu distorsiune pentru a fi măsurată și analizată.
Când semnalul de intrare este aplicat circuitului, datorită caracteristicilor neliniare ale componentelor, distorsiunea se poate dezvolta în semnalul de ieșire. Din acest motiv, semnalul de referință poate apărea în ieșire la diferite puncte de frecvență. Dacă analizăm distorsiunile cu tehnica de măsurare a distorsiunii armonice totale putem cunoaște valoarea distorsiunii armonice totale (THD), distorsiunea armonică totală plus zgomot (THDN), semnal la zgomot și distorsiune (SINAD), raportul semnal la zgomot (SNR) și a n-a valoare armonică în raport cu frecvența fundamentală. Prin această metodă totală de măsurare a distorsiunii armonice, putem cunoaște tensiunile de intrare și ieșire și puterea de intrare și ieșire.
Cauze de distorsiune armonică
Principalele motive ale distorsiunilor armonice sunt caracteristicile neliniare ale sarcinii și neliniarității componentelor electronice. Sarcina neliniară modifică impedanța cu tensiunea de intrare aplicată. Acest lucru duce la distorsiuni în semnalul de ieșire. Iar componentele care folosesc în circuit prezintă, de asemenea, caracteristicile neliniarității. Acest lucru duce, de asemenea, la dezvoltarea armonicilor în ieșire. Datorită distorsiunilor armonice, circuitul devine căldură și ieșire nu egale cu intrarea. Acest efect este dăunător oricărui circuit.
Analizor de distorsiune armonică
Găsirea factorului de distorsiune armonică este cea mai importantă pentru orice circuit. Putem analiza aceste distorsiuni prin această valoare. Distorsiunea armonică totală (THD) este cea mai utilă tehnică pentru a găsi distorsiunea armonică totală pentru semnalul curent și distorsiunea armonică totală pentru semnalele de tensiune.
THD poate fi definit ca raportul dintre valorile RMS ale tuturor semnalelor armonice și valoarea RMS a frecvenței fundamentale a semnalului.
THD curent - Conform afirmației de mai sus, distorsiunea totală pentru curent este indicată de THDi
curent-THDi
Aici, In este curentul RMS pentru al n-lea semnal armonic și I1 este valoarea RMS a semnalului fundamental.
Tensiune THD - La fel ca THDi, distorsiunea armonică totală a tensiunii este notată de THDv.
tensiune-THDv
Aici, Vn este tensiunea armoniei a n-a și V1 este tensiunea semnalului fundamental. Distorsiunea armonică totală (THD) analizează, de asemenea, comportamentul neliniar al sistemului cu transformata Fast Fourier (FFT).
Distorsiune armonica totala mai mult zgomot (THDN) este definit ca raportul dintre valoarea RMS a semnalului fundamental și valoarea RMS a armonicilor împreună cu componentele de zgomot.
Astfel, totul este despre Harmonic deformare . Din informațiile de mai sus, putem concluziona că acesta este cel mai important parametru important din sistem deoarece poate încălca semnalul de ieșire. Și acest lucru poate fi analizat prin factorul THD și poate fi scăzut prin tehnicile și dispozitivele disponibile pe piață. Iată o întrebare pentru dvs., care sunt aplicațiile distorsiunii armonice?
