Quando applichiamo un segnale di ingresso sotto forma di sinusoidale (o qualsiasi forma di segnale) a qualsiasi circuito elettronico allora la sua uscita dovrebbe essere lo stesso tipo di segnale. Significa che anche l'uscita deve avere la stessa forma di segnale sinusoidale. Se nel caso, l'uscita non è la stessa replica del segnale di ingresso o se l'uscita non è uguale al segnale di ingresso, la differenza è chiamata distorsioni. A causa di queste distorsioni, l'uscita non è uguale all'ingresso. La distorsione armonica può essere definita utilizzando questo esempio. Quando il segnale di ingresso 5V viene applicato al circuito, il segnale di uscita avrà solo una tensione di 2V. Indica che il segnale perde la sua tensione a causa della distorsione. Ciò avverrà in amplificatori , amplificatori di potenza e tecniche di modulazione, ecc. Esistono varie tecniche per diminuire questa distorsione e pochi metodi e formule sono disponibili per calcolare il livello di distorsione. Questo articolo discute cos'è la distorsione armonica, la definizione, l'analisi, le cause, ecc
Cos'è la distorsione armonica?
Possiamo capire la parola armonico come l'intero che moltiplica le frequenze fondamentali è noto come 'Armoniche'. Qui, l'armonica è un tipo di segnale la cui frequenza è un multiplo integrale del segnale di riferimento. In un altro modo, può essere definito come il rapporto tra la frequenza del segnale e la frequenza del segnale di riferimento. Ad esempio, X è un segnale CA in ingresso che ha la frequenza f Hz.
Segnale di ingresso di distorsione armonica
Quando il segnale X è visualizzato su il CRO quindi il segnale X apparirà ripetersi per ogni f Hz. Qui, il segnale X è il segnale di riferimento e il segnale mostrato su CRO ha frequenze come 2f, 3f, 4f e così via. Teoricamente, il segnale include infinite armoniche. Le due figure seguenti indicano il segnale di ingresso e l'uscita distorta quando l'ingresso viene applicato a qualsiasi circuito.
Segnale distorto di uscita di distorsione armonica
Se il segnale ha un periodo di tempo uguale di ciclo positivo e ciclo negativo, allora un tale segnale è chiamato segnale simmetrico e possono apparire armoniche dispari (moltiplica 3a, 5a, ecc. Della frequenza fondamentale). Se il segnale non ha un periodo di tempo uguale di ciclo positivo e ciclo negativo, allora tale segnale è chiamato segnale asimmetrico e possono apparire anche armoniche (moltiplica 2a, 4a, ecc. Della frequenza fondamentale) e CC componenti può anche apparire nei segnali asimmetrici.
Nella figura sopra, possiamo notare la frequenza del segnale fondamentale come 100 Hz e le loro armoniche esisteranno a frequenze diverse per la frequenza del segnale di riferimento come 100 Hz.
Distorsioni armoniche nel segnale
Se il segnale ha distorsioni armoniche mentre esistono componenti di frequenza armonica, allora per trovare la percentuale di queste distorsioni al particolare livello armonico è,
% ennesima distorsione armonica = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = ampiezza dell'ennesima componente di frequenza
[P1] = ampiezza della frequenza del segnale fondamentale
Possono verificarsi distorsioni a causa delle caratteristiche non lineari dei componenti utilizzati in un circuito elettronico. Questi componenti possono presentare caratteristiche non lineari, il che si traduce nella generazione di distorsioni nel segnale. Esistono cinque diversi tipi di distorsione armonica nei sistemi di alimentazione. Sono
- Distorsione di frequenza
- Distorsione di ampiezza
- Distorsione di fase
- Distorsione di intermodulazione
- Distorsione incrociata
Analisi della distorsione armonica
L'analisi di questa distorsione è un tipo unico di analisi. In questo tipo, un segnale sinusoidale a singola frequenza viene applicato al circuito e la sua uscita con la distorsione da misurare e analizzare.
Quando il segnale di ingresso viene applicato al circuito, a causa delle caratteristiche non lineari dei componenti la distorsione può svilupparsi nel segnale di uscita. Per questo motivo, il segnale di riferimento può apparire nell'uscita in diversi punti di frequenza. Se analizziamo le distorsioni con la tecnica di misura della distorsione armonica totale possiamo conoscere il valore della distorsione armonica totale (THD), distorsione armonica totale più rumore (THDN), segnale rumore e distorsione (SINAD), rapporto segnale rumore (SNR) e ennesima armonica rispetto alla frequenza fondamentale. Con questo metodo di misurazione della distorsione armonica totale, possiamo conoscere le tensioni di ingresso e di uscita e la potenza di ingresso e uscita.
Cause di distorsione armonica
Le ragioni principali delle distorsioni armoniche sono il carico non lineare e le caratteristiche di non linearità dei componenti elettronici. Il carico non lineare modifica l'impedenza con la tensione di ingresso applicata. Questo porta a distorsioni che si svilupperanno nel segnale di uscita. E i componenti che stanno usando nel circuito mostrano anche le caratteristiche di non linearità. Questo porta anche allo sviluppo delle armoniche in uscita. A causa delle distorsioni armoniche il circuito ottiene calore e potenza non uguali all'ingresso. Questo effetto è dannoso per qualsiasi circuito.
Analizzatore di distorsione armonica
Trovare il fattore di distorsione armonica è molto importante per qualsiasi circuito. Possiamo analizzare queste distorsioni in base a questo valore. La distorsione armonica totale (THD) è la tecnica più utile per trovare la distorsione armonica totale per il segnale di corrente e la distorsione armonica totale per i segnali di tensione.
Il THD può essere definito come il rapporto tra i valori RMS di tutti i segnali armonici e il valore RMS della frequenza del segnale fondamentale.
THD attuale - Secondo la dichiarazione di cui sopra, la distorsione totale per la corrente è indicata da THDi
corrente-THDi
In questo caso In è la corrente RMS per l'ennesima armonica e I1 è il valore RMS del segnale fondamentale.
Tensione THD - come THDi, la distorsione armonica totale della tensione è indicata da THDv.
tensione-THDv
Qui, Vn è la tensione dell'ennesima armonica e V1 è la tensione del segnale fondamentale. La distorsione armonica totale (THD) analizza anche il comportamento non lineare del sistema con la trasformata di Fourier veloce (FFT).
Distorsione Armonica Totale più rumore (THDN) è definito come il rapporto tra il valore RMS del segnale fondamentale e il valore RMS delle armoniche insieme alle componenti del rumore.
Quindi, questo è tutto su Harmonic distorsione . Dalle informazioni di cui sopra, infine, possiamo concludere che questo è il parametro più importante nel sistema perché può violare il segnale di uscita. E questo può essere analizzato dal fattore THD e può essere diminuito dalle tecniche e dai dispositivi disponibili sul mercato. Ecco una domanda per te, quali sono le applicazioni della distorsione armonica?
