Искажения формы входного сигнала, вызываемые нелинейностью ВАХ усилительного элемента, называется нелинейными искажениями

I_ВЫХ проходная I_ВЫХ

характеристика выходной ток

А

t

0 U_ВХ 0 Т/2 Т

входное Положительная полуволна выходного

напряжение Т/2 тока явно не равна отрицательной

полуволне

Т

t

Если на вход усилителя подается гармонический сигнал (синусоида) с частотой , то за счет нелинейности ВАХ усилительного элемента на выходе получится искаженный сигнал (негармонический), который можно представить в виде постоянной составляющей и суммы гармоник (синусоид), т.е. разложить в ряд Фурье:

постоянная составляющая

первая гармоника вторая гармоника третья гармоника

- угловая частота

Спектр входного и выходного сигнала будет выглядеть:

S_ВХ

Гармоники выше четвертой не учитываются из-за малости амплитуд.

Таким образом, нелинейные искажения сопровождаются обогащением спектра новыми спектральными составляющими – высшими гармониками.

АХ – это зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного напряжения.

идеальная АХ

В реальная АХ

А

0

Идеальная АХ – это прямая линия, проходящая через начало координат, угол наклона которой определяется из выражения: .

Реальная АХ совпадает с идеальной только на участке АВ.

1. При отсутствии входного сигнала () .

Таким образом, нижний загиб АХ обусловлен наличием собственных шумов в усилителе. При малой амплитуде входного сигнала шумы на выходе усилителя могут превысить полезный сигнал, что недопустимо.

Малый уровень шумов имеют полевые транзисторы, наибольшими шумами обладают ламповые усилители.

2. При большой амплитуде входного сигнала сказывается нелинейность ВАХ усилительного элемента – появляется верхний загиб АХ.

Таким образом, верхний загиб АХ обусловлен нелинейными искажениями.