อะไรคือการบิดเบือน

การบิดเบือนคืออะไร?

คำนิยามของการบิดเบือน

การบิดเบือนหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณระหว่างการส่งผ่าน การประมวลผล หรือการจัดเก็บที่ไม่สอดคล้องกับสัญญาณต้นฉบับ

การจำแนกประเภทของการบิดเบือน

การบิดเบือนเชิงเส้น

• การบิดเบือนแบบแอมพลิจูด: อัตราส่วนแอมพลิจูดของส่วนประกอบความถี่ต่างๆ ในสัญญาณเปลี่ยนแปลง เช่น ในระบบเสียง แอมพลิจูดของส่วนประกอบความถี่สูงถูกลดลง ซึ่งอาจทำให้เสียงเป็นไปในทางที่ทื่อ

• การบิดเบือนแบบเฟส: ความสัมพันธ์ของเฟสของส่วนประกอบความถี่ต่างๆ ในสัญญาณเปลี่ยนแปลง ซึ่งสามารถส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติในโดเมนเวลาของสัญญาณ เช่น รูปร่างของฟังก์ชันตอบสนองช็อต

การบิดเบือนแบบไม่เชิงเส้น

•  การบิดเบือนฮาร์โมนิก: เมื่อสัญญาณผ่านระบบไม่เชิงเส้น จะสร้างส่วนประกอบฮาร์โมนิกที่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่ของสัญญาณขาเข้า ตัวอย่างเช่น ในแอมปลิไฟเออร์ ถ้าสัญญาณขาเข้าเป็นคลื่นไซน์ อาจเกิดฮาร์โมนิกที่สอง สาม ฯลฯ ขึ้น การบิดเบือนฮาร์โมนิกสามารถทำให้เสียงเป็นไปในทางที่หยาบหรือมีเสียงรบกวน

• Intermodulation distortion : เมื่อสัญญาณหลายสัญญาณที่มีความถี่ต่างๆ ผ่านระบบไม่เชิงเส้นพร้อมกัน จะเกิดส่วนประกอบความถี่ใหม่ และความถี่ใหม่เหล่านี้เป็นการรวมเชิงเส้นของความถี่ของสัญญาณขาเข้า การบิดเบือนการผสมสัญญาณ (intermodulation) อาจนำไปสู่การรบกวนสัญญาณและการเพิ่มขึ้นของอัตราบิตผิดพลาดในระบบสื่อสาร
  

สาเหตุของการบิดเบือน

• ความไม่เชิงเส้นของวงจรคอมโพเนนต์: เช่น ทรานซิสเตอร์ ไดโอดและคอมโพเนนต์อื่นๆ แสดงคุณสมบัติไม่เชิงเส้นเมื่อทำงานกับสัญญาณขนาดใหญ่

• การอิ่มตัวของแอมปลิไฟเออร์: เมื่อสัญญาณขาเข้ามีขนาดใหญ่เกินไป แอมปลิไฟเออร์จะเข้าสู่เขตอิ่มตัว ทำให้สัญญาณขาออกบิดเบือน

• การตอบสนองความถี่ของฟิลเตอร์: คุณสมบัติการตอบสนองความถี่ของฟิลเตอร์ไม่สม่ำเสมอ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูดและเฟสของสัญญาณ

• ผลไม่เชิงเส้นในเส้นทางสัญญาณ: เช่น ผลไม่เชิงเส้นของสายเคเบิล การติดต่อที่ไม่ดีของคอนเนคเตอร์ ฯลฯ

ผลกระทบ

ผลกระทบต่อสัญญาณเสียงและวิดีโอ

ในระบบเสียง การบิดเบือนสามารถลดคุณภาพเสียง ทำให้เกิดปัญหาเช่น เสียงรบกวน เสียงบิดเบือน หรือการเปลี่ยนแปลงระดับเสียงอย่างไม่คงที่ ในระบบวิดีโอ การบิดเบือนอาจทำให้ภาพเบลอ สีบิดเบือน ภาพกระตุก และปัญหาอื่นๆ

ผลกระทบที่ระบบสื่อสาร

ในระบบสื่อสาร การบิดเบือนจะลดคุณภาพของสัญญาณ เพิ่มอัตราบิตผิดพลาด และส่งผลกระทบต่อความเชื่อถือได้ของระบบการสื่อสาร การบิดเบือนที่รุนแรงอาจทำให้สัญญาณไม่สามารถรับและถอดรหัสได้อย่างถูกต้อง

ผลกระทบที่ระบบวัดและควบคุม

ในระบบวัดและควบคุม การบิดเบือนสามารถส่งผลกระทบต่อความแม่นยำของผลการวัดและความเสถียรของระบบควบคุม ตัวอย่างเช่น การบิดเบือนของสัญญาณขาออกของเซ็นเซอร์อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดเพิ่มขึ้น และการบิดเบือนของสัญญาณป้อนกลับของระบบควบคุมอาจทำให้ระบบไม่เสถียรหรือทำงานผิดพลาด

วิธีการลดการบิดเบือน

• เลือกคอมโพเนนต์ที่เหมาะสม

• การปรับแต่งการออกแบบวงจร

• การป้อนกลับลบ

• การกรอง

• การประมวลผลสัญญาณดิจิทัล

สรุป

การบิดเบือนเป็นปัญหาที่พบบ่อยในการประมวลผลและส่งผ่านสัญญาณ การเข้าใจการจำแนกประเภท สาเหตุ และผลกระทบของการบิดเบือน และใช้วิธีการที่มีประสิทธิภาพในการลดการบิดเบือน มีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณและประสิทธิภาพของระบบ