Що таке спотворення?

Що таке спотворення?

Визначення спотворення

Спотворенням називають зміни сигналу під час передачі, обробки або зберігання, які не відповідають оригінальному сигналу.

Класифікація спотворень

Лінійне спотворення

• Амплітудне спотворення: Співвідношення амплітуд різних частотних компонентів сигналу змінюється. Наприклад, у аудіосистемах амплітуда високочастотних компонентів зменшується, що може призвести до туплення звуку.

• Фазове спотворення: Змінюється фазова взаємозв'язок різних частотних компонентів сигналу. Це може вплинути на властивості сигналу в часовій області, наприклад, на форму імпульсної характеристики.

Нелінійне спотворення

• Гармонічне спотворення: Коли сигнал проходить через нелінійну систему, генеруються гармонічні компоненти, які є цілочисельними кратними частоти входного сигналу. Наприклад, у підсилювачі, якщо входний сигнал — синусоїда, можуть генеруватися другі, треті гармоніки тощо. Гармонічне спотворення може призвести до того, що звук стає жорстким або шумним.

• Інтермодуляційне спотворення : Коли через нелінійну систему одночасно проходять декілька сигналів різних частот, генеруються нові частотні компоненти, і ці нові частоти є лінійними комбінаціями частот входних сигналів. Інтермодуляційне спотворення може призвести до інтерференції сигналів та збільшення коефіцієнта битової помилки в системах зв'язку
  

Причини спотворення

• Нелінійність елементів схеми: таких як транзистори, діоди та інші компоненти, які демонструють нелінійні характеристики при роботі з великими сигналами.

• Насичення підсилювача: Коли входний сигнал занадто великий, підсилювач потрапляє в область насичення, що призводить до спотворення виходового сигналу.

• Частотна характеристика фільтра: Частотна характеристика фільтра нерівномірна, що призводить до змін амплітуди та фази сигналу.

• Нелінійні ефекти в сигнальному шляху: такі як нелінійні ефекти кабелів, погане з'єднання конекторів тощо.

Вплив

Вплив на аудіо та відео сигнали

У аудіосистемах спотворення може погіршити якість звуку, призводячи до проблем, таких як шум, спотворений звук або хаотичні зміни гучності. У відеосистемах спотворення може призвести до розмиття зображення, деструкції кольору, стрибків картинки та інших проблем.

Вплив на системи зв'язку

У системах зв'язку спотворення знизить якість сигналу, збільшить коефіцієнт битової помилки та вплине на надійність зв'язку. Серйозне спотворення також може призвести до того, що сигнал не буде правильно прийнятий та розшифрований.

Вплив на системи вимірювання та керування

У системах вимірювання та керування спотворення може вплинути на точність результатів вимірювань та стабільність систем керування. Наприклад, спотворення вихідного сигналу датчика може призвести до збільшення похибок вимірювання, а спотворення зворотного сигналу системи керування може зробити систему нестабільною або призвести до невірної роботи.

Способи зменшення спотворення

• Вибір правильних компонентів

• Оптимізація проектування схеми

• Негативна зворотна зв'язок

• Фільтрація

• Цифрова обробка сигналів

Підсумок

Спотворення є загальною проблемою при обробці та передачі сигналів. Дуже важливо зрозуміти класифікацію, причини та наслідки спотворення, а також застосовувати ефективні методи для зменшення спотворення, щоб покращити якість сигналу та продуктивність системи.