왜곡이란 무엇인가?

왜곡이란?

왜곡의 정의

왜곡은 전송, 처리 또는 저장 과정에서 원래 신호와 일치하지 않는 신호의 변화를 의미합니다.

왜곡의 분류

선형 왜곡

• 진폭 왜곡: 신호 내 다양한 주파수 성분의 진폭 비율이 변합니다. 예를 들어, 오디오 시스템에서 고주파 성분의 진폭이 감소하면 소리가 무성해질 수 있습니다.

• 위상 왜곡: 신호 내 다양한 주파수 성분의 위상 관계가 변합니다. 이는 임펄스 응답과 같은 시간 영역 특성에 영향을 미칠 수 있습니다.

비선형 왜곡

•  고조파 왜곡: 신호가 비선형 시스템을 통과할 때 입력 신호의 주파수의 정수 배인 고조파 성분이 생성됩니다. 예를 들어, 증폭기에서 입력 신호가 사인파일 경우 2차 고조파, 3차 고조파 등이 생성될 수 있습니다. 고조파 왜곡은 소리를 거칠거나 노이즈가 많게 만들 수 있습니다.

• Intermodulation distortion : 다양한 주파수의 여러 신호가 동시에 비선형 시스템을 통과할 때 새로운 주파수 성분이 생성되며, 이러한 새로운 주파수는 입력 신호의 주파수의 선형 조합입니다. 교차 변조 왜곡은 통신 시스템에서 신호 간섭과 비트 오류율 증가를 초래할 수 있습니다
  

왜곡의 원인

• 회로 구성 요소의 비선형성: 대형 신호로 작동할 때 트랜지스터, 다이오드 등의 구성 요소가 비선형 특성을 보입니다.

• 증폭기 포화: 입력 신호가 너무 클 때 증폭기가 포화 영역으로 들어가서 출력 신호가 왜곡됩니다.

• 필터의 주파수 응답: 필터의 주파수 응답 특성이 불균일하여 신호의 진폭과 위상이 변경됩니다.

• 신호 경로에서의 비선형 효과: 케이블의 비선형 효과, 커넥터의 접촉 불량 등입니다.

영향

오디오 및 비디오 신호에 대한 영향

오디오 시스템에서 왜곡은 소리의 품질을 저하시키고, 잡음, 왜곡된 소리 또는 부자연스러운 볼륨 변화 등의 문제를 야기할 수 있습니다. 비디오 시스템에서는 왜곡이 이미지 블러, 색상 왜곡, 화면 진동 등의 문제를 초래할 수 있습니다.

통신 시스템에 대한 영향

통신 시스템에서 왜곡은 신호의 품질을 저하시키고, 비트 오류율을 증가시키며, 통신의 신뢰성을 저해합니다. 심각한 왜곡은 신호가 제대로 수신되지 않거나 디코딩되지 않을 수도 있습니다.

측정 및 제어 시스템에 대한 영향

측정 및 제어 시스템에서 왜곡은 측정 결과의 정확성과 제어 시스템의 안정성을 저하시킬 수 있습니다. 예를 들어, 센서 출력 신호의 왜곡은 측정 오류를 증가시킬 수 있으며, 제어 시스템의 피드백 신호의 왜곡은 시스템이 불안정하거나 잘못 작동할 수 있습니다.

왜곡을 줄이는 방법

• 적절한 구성 요소 선택

• 회로 설계 최적화

• 부정피드백

• 필터링

• 디지털 신호 처리

요약

왜곡은 신호 처리 및 전송에서 흔히 발생하는 문제입니다. 왜곡의 분류, 원인 및 영향을 이해하고, 효과적인 방법으로 왜곡을 줄여 신호 품질과 시스템 성능을 개선하는 것은 매우 중요합니다.