ضغط الكسب
ضغط الكسب هو انخفاض في الكسب التفاضلي أو كسب الميل الناتج عن عدم الخطية في دالة النقل لجهاز التضخيم [ 1 ] للإشارات الكبيرة المدخلة.
ملخص
عند تشغيل مضخم الصوت خارج نطاقه الخطي ، يحدث انضغاط في الكسب [ 1 ] نتيجةً لخصائص الدائرة غير الخطية . سيكون خرج المدخلات ذات السعة الكبيرة أقل من المتوقع عند استخدام كسب الإشارة الصغيرة للمضخم، بحيث لا يقابل زيادة المدخلات زيادة متناسبة في الخرج. يُعرف انضغاط الكسب بأنه الفرق بين منحنى نقل الطاقة الخطي المثالي ومنحنى نقل الطاقة الفعلي للدائرة.
أحد أهم معايير ضغط الكسب هو OP1dB ، وهو مدخل الطاقة الذي ينتج عنه ضغط 1 ديسيبل لطاقة الخرج (OP)، وهو ما يتوافق مع نسبة كسب تبلغ 10 - 1 ⁄ 10 = 79.4٪.
ينتج التشوه التوافقي عن منحنيات نقل غير خطية. وبمجرد بلوغ السعة القصوى للمضخم، يتم قص الإشارات ، مما يؤدي إلى تشوه توافقي أقوى.
قد ينتج عدم الخطية عن الحرارة الناتجة عن تبديد الطاقة. كما أن نقطة تشغيل الترانزستور قد تتغير بتغير درجة الحرارة.
الأهمية
يُعدّ ضغط الكسب ذا أهمية في أي نظام ذي نطاق ديناميكي واسع ، مثل أنظمة الصوت أو الترددات الراديوية . وهو أكثر شيوعًا في دوائر الصمامات الإلكترونية مقارنةً بدوائر الترانزستور ، نظرًا لاختلافات البنية، مما قد يُسبب اختلافات في الأداء الصوتي تُعرف باسم " صوت الصمامات ". وتكون مضخمات الترددات الراديوية الأمامية لأجهزة استقبال الراديو عرضةً بشكل خاص لهذه الظاهرة عند تحميلها بإشارة قوية غير مرغوب فيها. [ 1 ]
مؤثرات صوتية
يرتفع مستوى صوت الراديو أو مضخم الصوت الأنبوبي حتى يصل إلى حد معين، ثم مع تجاوز إشارة الدخل النطاق الخطي للجهاز، ينخفض الكسب الفعال، مما يُغير شكل الموجة. ويُلاحظ هذا التأثير أيضًا في دوائر الترانزستور. ويعتمد مدى هذا التأثير على تصميم المضخم.
ضغط الترددات الراديوية
يُشبه ضغط الكسب في مُضخّمات الترددات الراديوية عملية القطع الناعم. مع ذلك، في الأنظمة ذات النطاق الترددي الضيق ، يبدو التأثير أقرب إلى ضغط الكسب نظرًا لتصفية التوافقيات بعد التضخيم. تُدرج العديد من جداول بيانات مُضخّمات الترددات الراديوية ضغط الكسب بدلًا من قيم التشوه، لسهولة قياسه وأهميته في مُضخّمات الترددات الراديوية غير الخطية.
في الأنظمة ذات النطاق الترددي العريض والترددات المنخفضة ، تكون التأثيرات غير الخطية واضحة للعيان، مثل قص الإشارة الخارجة. ولرؤية الشيء نفسه عند تردد 1 جيجاهرتز ، يلزم استخدام راسم إشارة بنطاق ترددي لا يقل عن 10 جيجاهرتز. عند المراقبة باستخدام محلل طيفي ، يُلاحظ انضغاط التردد الأساسي وظهور التوافقيات .
أمثلة على ضغط الترددات اللاسلكية
يُفترض أن يُحسّن مُضخّم الترددات اللاسلكية منخفض الضوضاء ، عند تغذيته بهوائي اتجاهي إلى جهاز استقبال منزلي بتردد 900 ميجاهرتز ، من مدى الإرسال. وهو يعمل بالفعل، ولكن قد يلتقط جهاز الاستقبال أيضًا بعض محطات UHF بتردد 700 ميجاهرتز تقريبًا.
على سبيل المثال، إذا كانت القناة 54 تبث 6 ميجاواط من إشارات AM و FM و PM ، فإن وحدة الترددات الراديوية الأمامية، التي تتوقع -80 ديسيبل ميلي واط ، ستتعرض لحمل زائد كبير وتنتج عنها تداخلات. هذا تأثير نموذجي لضغط الكسب.
مكبرات صوت عالية الطاقة
يُعدّ ضغط الطاقة شكلاً من أشكال ضغط الكسب، ويحدث في ملفات صوت مكبرات الصوت عندما ترتفع درجة حرارتها وتزداد مقاومتها . ويؤدي ذلك إلى سحب طاقة أقل من المُضخّم، وبالتالي انخفاض مستوى ضغط الصوت .
تمييز مع ضغط النطاق الديناميكي المتعمد
يُعدّ ضغط النطاق الديناميكي مصطلحًا أعمّ يشير عادةً إلى الضغط المُتعمّد، وقد يُطبّق في المجال الرقمي أو التناظري. صُمّمت دوائر التحكم التلقائي في الكسب خصيصًا لتغيير الكسب الكلي استجابةً لمستوى الإشارة المُدخلة، مما ينتج عنه دالة نقل قد تتغير بمرور الوقت. أما ضغط الكسب، فهو نتيجةٌ لعدم خطية دوائر المُضخّمات التناظرية، وهي غير مرغوب فيها عمومًا.
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 3 روت، ديفيد إي.؛ شو، جيانجون؛ بيدرو، خوسيه كارلوس؛ نونيس، لويس كوتيموس، محرران (2018)، "الدوائر الخطية وغير الخطية" ، محاكاة وتصميم الدوائر غير الخطية: أساسيات تصميم الميكروويف ، سلسلة كامبريدج لهندسة الترددات الراديوية والميكروويف، كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج، ص 1-46 ، doi : 10.1017/9781316492963.002 ، ISBN 978-1-107-14059-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مارس 2022
- هندسة الصوت
- معالجة الإشارات