Измеритель нелинейных искажений

Тракты передачи или усиления сигналов могут вносить линейные и нелинейные искажения. В линейной системе с постоянными параметрами возникают только линейные искажения, обусловленные ее амплитудно-частотными (АЧХ) и фазочастотными (ФЧХ) характеристиками (ФЧХ). Выходное колебание содержит только спектральные составляющие, которые являются во входном колебании, хотя формы входного и выходного колебания могут быть различны. Однако соотношение между амплитудными или любыми другими значениями входного колебания и форма выходного колебания не зависят от амплитуды входного колебания.

Нелинейность системы с постоянными параметрами проявляется в том, что на ее выходе возникают спектральные составляющие новых частот, которых нет в спектре входного колебания. При изменении амплитуды входного колебания и постоянной ее форме форма выходного колебания изменяется.

Причиной возникновения нелинейных искажений в радиоэлектронных цепях является нелинейность вольт-амперных характеристик диодов, транзисторов, микросхем, а также нелинейные зависимости в магнитных или пьезоэлектрических элементах.

Нелинейные искажения периодических сигналов, близких к синусоидальным, характеризуется коэффициентом гармоник

.

Для определения коэффициента нелинейных искажений используются приборы со следующей структурной схемой.

ВУ – входное устройство; УНЧ – усилитель низкочастотный; УНЧ (исследуемое устройство); ЗФ – заграждающий перестраиваемый фильтр

Рисунок 5.1 – Структурная схема прибора для измерения коэффициента нелинейных искажений

.

В положении 1 переключателя S1 измеряется среднеквадратичное напряжение всех гармоник, поступающих на вольтметр.

В положении 2 переключателя S1 измеряется среднеквадратичное напряжение всех гармоник, кроме первой, которую задерживает заграждающий фильтр.

По показанию вольтметра в положении переключателя 1 и 2 мы определяем коэффициент К₂. Соотношение между К₁ и К₂ имеет следующий вид:

.

При малом значении коэффициента К < 10 % коэффициенты К₁ и К₂ мало отличаются друг от друга (отличие менее 1 %), и измеритель нелинейных искажений измеряет непосредственно К₂. При значении коэффициента К > 10 % проводят корректировку по формуле.

По данной схеме построен измеритель С6 – 8. Он измеряет коэффициент нелинейных искажений от 0,03 % до 30 %, в частном диапазоне от 20 Гц
до 20 кГц.