Was ist Verzerrung?
Was ist Verzerrung?
Verzerrungsdefinition
Verzerrung bezieht sich auf Änderungen des Signals während der Übertragung, Verarbeitung oder Speicherung, die nicht mit dem ursprünglichen Signal übereinstimmen.
Klassifikation von Verzerrungen
Lineare Verzerrung
Amplitudenverzerrung: Das Amplitudenverhältnis der verschiedenen Frequenzkomponenten im Signal ändert sich. Zum Beispiel werden in Audiosystemen die Amplituden der Hochfrequenzkomponenten abgeschwächt, was zu einem stumpfen Klang führen kann.
Phasenverzerrung: Das Phasenverhältnis der verschiedenen Frequenzkomponenten im Signal ändert sich. Dies kann die Zeitdomäneigenschaften des Signals, wie zum Beispiel die Form der Impulsantwort, beeinflussen.
Nichtlineare Verzerrung
Harmonische Verzerrung: Wenn das Signal durch ein nichtlineares System geht, entstehen harmonische Komponenten, die ganzzahlige Vielfache der Frequenz des Eingangssignals sind. Zum Beispiel kann in einem Verstärker, wenn das Eingangssignal eine Sinuswelle ist, zweite, dritte Harmonische usw. erzeugt werden. Harmonische Verzerrungen können den Klang harsch oder rauschend machen.
Intermodulationsverzerrung : Wenn mehrere Signale unterschiedlicher Frequenzen gleichzeitig durch ein nichtlineares System gehen, entstehen neue Frequenzkomponenten, und diese neuen Frequenzen sind lineare Kombinationen der Frequenzen des Eingangssignals. Intermodulationsverzerrungen können zu Signalinterferenzen und zur Erhöhung der Bitfehlerrate in Kommunikationssystemen führen.
Ursachen von Verzerrungen
Nichtlinearität der Schaltungskomponenten: Komponenten wie Transistoren, Dioden und andere zeigen nichtlineare Eigenschaften, wenn sie mit großen Signalen arbeiten.
Verstärkersättigung: Wenn das Eingangssignal zu groß ist, gelangt der Verstärker in den Sättigungs Bereich, was zu einer Verzerrung des Ausgangssignals führt.
Frequenzgang des Filters: Die Frequenzgangeigenschaften des Filters sind ungleichmäßig, was zu Änderungen in der Amplitude und Phase des Signals führt.
Nichtlineare Effekte im Signalpfad: wie z.B. nichtlineare Effekte von Kabeln, schlechter Kontakt von Steckverbindern usw.
Auswirkungen
Auswirkungen auf Audio- und Videosignale
In Audiosystemen kann Verzerrung die Klangqualität verschlechtern und Probleme wie Rauschen, verzerrten Klang oder unregelmäßige Lautstärkeänderungen verursachen. In Videosystemen kann Verzerrung zu Bildverschwommenheit, Farbverzerrungen, Bildschwingungen und anderen Problemen führen.
Auswirkungen auf Kommunikationssysteme
In Kommunikationssystemen verringert die Verzerrung die Qualität des Signals, erhöht die Bitfehlerrate und beeinträchtigt die Zuverlässigkeit der Kommunikation. Schwere Verzerrungen können auch dazu führen, dass das Signal nicht korrekt empfangen und dekodiert wird.
Auswirkungen auf Mess- und Regelungssysteme
In Mess- und Regelungssystemen kann Verzerrung die Genauigkeit der Messergebnisse und die Stabilität der Regelungssysteme beeinflussen. Zum Beispiel kann die Verzerrung des Sensorsignals zu erhöhten Messfehlern führen, und die Verzerrung des Rückkopplungssignals des Regelungssystems kann das System instabil oder fehlerhaft machen.
Möglichkeiten zur Reduzierung von Verzerrungen
Wählen Sie die richtigen Komponenten
Optimierung der Schaltungsentwurf
Negative Rückkopplung
Filterung
Digitale Signalverarbeitung
Zusammenfassung
Verzerrung ist ein häufiges Problem in der Signalverarbeitung und -übertragung. Es ist von großer Bedeutung, die Klassifikation, Ursachen und Auswirkungen von Verzerrungen zu verstehen und effektive Methoden anzuwenden, um die Verzerrung zu reduzieren und die Signalqualität und Systemleistung zu verbessern.
