在发烧友网站上，习惯上会用互调失真来吓visitors访客，但是，由于有关该主题的大多数出版物都广泛使用了复制粘贴技术，因此很难理解为什么会产生这些失真以及它们为何如此令人恐惧。今天，我将尽我所能和文章量来尝试反映这些令人恐惧的IMR的性质。在我的上一篇文章中提到了UMZCH中的信号失真的话题，但是上一次我们仅涉及线性和非线性失真。今天，我们将尝试了解最令人讨厌的耳朵，难以分析的问题以及对于ULF互调失真的设计人员来说困难的问题。双关语的产生原因和与反馈的关系令人震惊。运算放大器为白色三角形
在讨论反馈之前，我们将简短介绍运放运算放大器，因为今天晶体管放大器的路径几乎离不开它们。它们既可以以单独的微电路形式出现，也可以作为更复杂的芯片的一部分（例如，低频集成放大器ULF）存在。以黑盒或白色三角形的形式考虑放大器，因为它们通常在电路中表示，但不涉及其设备的细节。运算放大器引脚分配
同相输入：
反相输入：
加电源： 
负电源： 
如果在同相输入端增加输入电压，则输出端的电压将增加；在同相输入端，则反之亦然。通常，需要放大的输入电压在两个输入之间提供，然后输出电压可以表示为：
开环增益在哪里
由于我们的目标不是放大恒定电压而是声音振动，因此让我们考虑例如廉价LM324运算放大器对输入正弦振荡频率的依赖性。
在此图中，增益以对数刻度垂直绘制，水平绘制频率。工程师的结果不是很令人印象深刻，并且不太可能实际使用这种放大器。首先，它仅在耳朵所感知的频率范围外（低于10 Hz）才显示出良好的线性度；其次，其增益太大-直流电的10,000倍！那么该怎么办，必须有一条出路！是的，他是。取一部分输出信号，并将其应用于反相输入-输入反馈。反馈简单而愉快！万灵药的所有疾病？
在本文中，我们将不涉及运算放大器理论的基础知识，如果您愿意的话，可以在Internet上找到很多有关此主题的信息，例如 Igor Petrov KriegeR 的一系列文章。
将反馈引入放大器电路并不容易。让我们走远一点，考虑如何使用我上一篇文章中有关在运算放大器上跟踪电路的小技巧的示例来完成此操作。该电路中的反馈通过电阻R2（更确切地说是R2和R1的分压器）馈入运算放大器的反相输入。
很容易证明在该电路中它将具有等于2的电压增益，并且在非常宽的频率范围内放大谐波信号时它不会改变。随着信号频率的增加，不带OS的运算放大器的增益会降低，但仍保持两倍以上，并且通过自动降低反馈信号电平来补偿这种下降。结果，整个电路的增益保持不变。但这还不是全部。该电路具有很高的输入阻抗，这意味着它实际上不会影响信号源。它还具有非常低的输出阻抗，这意味着，从理论上讲，即使在足够低的阻抗负载下工作，并且具有复杂的电感，电感和电容电阻，它也应保持波形。获得PERFECT AMPLIFIER真的那么简单吗？不幸的是，没有，就像任何硬币都有鹰和尾巴一样，其黑暗面的反馈也是如此。对俄国人有利的是对德国人-死亡或无线电设备少
在无线电工程中，众所周知，将两种不同频率的信号相互作用施加到称为互调的非线性元件上的影响。结果是一个复杂的信号，其频率（谐波）的组合取决于原始信号f1和f2的频率，其计算公式如下：所获得的频率的幅度小于母谐波，并且通常，它们的电平随着整数系数m和n的增加而迅速降低。最大振幅将产生谐波，称为二次谐波，其频率为：和三次谐波频率：在无线电工程中，这种效应被广泛用于频率转换。多亏了他，现代接收器才能工作。频率转换发生在基于非线性元件的混频器中，它们通常用作二极管，阱或晶体管的pn结。在混频器上，接收到的有用信号和来自发生器（本地振荡器）的信号被同时接收。在输出端，我们得到了各种各样的信号：但是由于有了PLL的窄带滤波器，我们才选择了具有中频f pr = f g -f s的信号，并在IF放大器中对其进行了放大。然后使用下面的非线性元件（通常是二极管）进行检测，并在低通滤波器之后的输出处（未显示该图），我们得到一个声频信号。IMD（互调失真）
但是，如果互调对接收机至关重要，则在低频放大器中会引起非线性失真的出现，这被称为互调。毕竟，音频信号同时包含振幅相差很大的大量频率的谐波，并且构成放大器的晶体管（如二极管）是非线性元件。上面描述了该机制的发生是由于扭曲，在讲英语的源名称的互调失真缩写的IMD，俄罗斯缩写他们的方式IMI。与信号的普通幅度限制相比，这种失真对耳朵的不适要大得多，在每种特定情况下，它们的出现源都很难检测，而且最重要的是消除。他们正在使用更先进的以线性模式工作的晶体管，并在同一级联的放大或深度通用反馈中使用本地放大器，以应对这种影响。但是，一切都应适度进行-如果信号的寄生谐波的频率在放大器的频率响应的快速衰减区域内，则反馈可能没有时间补偿信号失真，甚至无法充当额外失真的来源。现在是时候让我们终于研究反馈的阴暗面了
黑暗面反馈
为了对其进行检测，我们按照上图在LM324运算放大器上组装了放大器，但其反馈电阻的额定值略有不同，从而获得了单位增益。现在，让我们将振幅较小的矩形脉冲（约100毫伏）输入其输入。我们得到的输出看起来根本不像输入信号。发生了什么，为什么反馈没有帮助我们？与往常一样，物理应受指责，它的世界比我们基于粗略近似的数学模型要复杂得多。事实是我们的放大器是非常复杂的设备。
它包含大量寄生电容，位于集成晶体管内部，其组件以及级间连接中。例如，由于吸收半导体中少数载流子的时间，寄生电容的性质非常不同。我们的运算放大器所基于的晶体管本身就是具有很大非线性的放大设备。此外，电路板元件也有其容量，尤其是如果不考虑迹线中提出的建议的话在上一篇文章中。在信号的下降沿到达时，反馈检测到输入端的电压与输出端不匹配。相对于同相输入，它急剧增加了反相输入的电势，因此它可以尽快转移放大器输入端的电压跳变，但由于需要先对整个放大路径的寄生电容充电，因此没有时间这样做，因此我们在输出端会阻塞信号前沿。此外，当输入信号也突然停止停止变化时，将迫使反馈释放这些电容。结果，我们在输出端得到一个输出，该输出随后变成阻尼振荡过程。在特别令人沮丧的情况下，这种振荡过程可能会持续相当长的时间-放大器将进入自激状态。结果，输入端不存在的新谐波（非线性失真）会出现在放大器输出端的信号中。.
晶体管级联固有的非线性特性迫使开发人员使用强大的负反馈作为最简单的解决方案，以适应放大器参数，从而满足低谐波和互调失真的要求，当然，这是通过标准方法测量的。结果，具有60甚至100 dB的OOS深度的工业功率放大器在今天并不罕见。我们将描述一个简单的晶体管功率放大器的实际电路。可以说这是三个阶段。第一放大级联在运算放大器A1上，第二放大级在晶体管T1-T2上，第三放大级也在晶体管T3-T4上。在这种情况下，放大器被通用反馈电路覆盖，以红色突出显示通过电阻R6馈入运算放大器的同相输入端。这里的关键词很常见 -这里的反馈不是从运算放大器的输出反馈到输入，而是从整个放大器的输出反馈。
结果，运算放大器由于其巨大的增益而应有助于应对各种非线性和晶体管放大器级的干扰。我们在主要列表下面列出：- 当信号通过零且信号较弱时，包含在其中的晶体管可以在非常非线性的模式下工作；
- 在输出端，放大器负载在复杂的负载上-扬声器系统。电路显示其等效值-电阻R15和电感L1；
- 晶体管工作在困难的热模式下，其外壳温度很大程度上取决于输出功率，其参数很大程度上取决于温度。
- 安装能力和各种干扰可能具有不错的价值，跟踪误差很容易导致放大器的正反馈和自激；
- 大大增加了电源引起的干扰的作用；
住房提供了帮助，但作为一个傻瓜，她以一种著名的格言向上帝祈祷，有时太热心了。单级的过载能力存在问题，其晶体管处于信号限制模式。它们从线性（当然是相对线性）模式转变为截止或饱和模式。由于半导体结中微量电荷源的吸收过程很悠闲，它们很快退出，而返回则慢得多。让我们更详细地考虑这个过程及其后果。TIM. “”
放大器的过载能力是一个参数，它描述了开始出现输出功率限制时标称输出电压或功率与最大输出之间有多少分贝的差异- 削波晶体管放大器的过载能力很低，特别是对于端子级和前置级而言。最大值的额定功率通常通常仅相差40％，小于3 dB。想象一下，我们的放大器由理想的校正器前置放大器和被系数B覆盖的UMZCH组成。重要的是要注意，信号V1可能包含非常高的频率分量。前置放大器C充当低通滤波器，产生输入信号V2用于放大器A，仅包含属于音频频带的分量。
功率放大器V 2的输入电压具有由前置放大器确定的上升时间，该图显示该电压已被平滑。但是，作用在加法器输出端的电压V 3包含异常值，该异常值是由于需要反馈来补偿振幅为V max的功率放大器A的低速而造成V 3信号中的电涌可能比输入信号的标称电平幅度高数百倍甚至数千倍。它可能会大大超出放大器的动态范围。在这种过载期间，输入端上存在的其他信号的增益会降低，从而导致互调失真的瞬间爆发。这种突发称为TID动态互调失真 ，因为它导致一个信号对另一种互调的幅度产生影响，并且与简单互调失真的情况不同，它更多地取决于输入信号的时间和幅度特性，而不仅仅取决于幅度特性。
在所示电路中，运算放大器具有最高的电压增益，但是具有良好的过载能力-当输出电压范围接近电源电压时，它会保持较小的非线性失真。晶体管T1和T2上级联的情况要糟得多-它们是电流放大器，很容易脱离正常工作，可能需要花费较长时间才能恢复。由运算放大器放大并反馈到这些晶体管的输入的反馈电压尖峰可以具有非常大的值。它们导致第二放大阶段的过载。 T1和T2可以进入饱和模式，失去其放大特性，甚至在输入信号的尖锐边缘消失后仍会停留在其中一段时间，直到电荷散布在各种流浪容器上。借助元件R和C在此处显示了寄生电容和频率响应校正的可能元件。上图显示了非常令人不快的效果，被称为放大器的“削波”，是反馈的结果。在输出端A1，我们得到了限制幅度的效果，在放大器的输出端，则得到了失真的信号。测量互调失真的方法及其处理方法
根据测量互调失真的标准方法，两个信号同时输入到被测对象：低f 1和高f 2频率。不幸的是，不同的国家使用不同的测量频率。不同的标准提供不同的频率-100和5000 Hz，50和1000 Hz ...最常见的是使用标准DIN 45403，GOST 16122-88和IEC 60268-5批准的400和4000 Hz频率。频率为f 1的信号的幅度是频率为f 2的信号的幅度的12 dB 4倍。根据特性的非线性，在工作点上它相对于频率f 2是对称的形成了更高阶的差和总拉曼振荡f 2 ±f 1和f 2 ±2f 1。所产生的频率为f 2 ±f 1的二阶组合振动表征了二次，而频率为f 2 ±2f 1的三阶振动是测量对象的立方畸变。还广泛使用了具有相等信号电平的一对19和20 KHz频率，主要是因为落入音频范围的主谐波在这种情况下是频率为1 KHz的信号，其电平易于测量，因此很方便。为了提供测量信号，不仅要使用发生器，还要测量录音室中专门录制的CD甚至黑胶唱片。大约30年前，为了测量互调失真系数，需要复杂而昂贵的仪器，这些仪器只能在实验室和工作室中使用，例如，用于拾音放大器的测量架的组成：- 转盘；
- 测量板；
- 接送;
- 校正放大器；
- 带通滤波器
- 线检测器；
- 低通滤波器。
- 当然，V是可以测量正弦振荡有效值的电压表！
如今，即使是价格高达30美元的简单16位计算机音乐卡，加上特殊的测量程序和简单的匹配电路，也可以提供更好的测量质量。所描述的标准对于声音再现设备的制造商来说非常方便，没有任何困难，您可以在护照数据中获得漂亮的小数字，但是并不能很好地反映放大器路径的真实质量。结果当然是主观性的发展-当两个放大器或什至是价格几乎完全相同的昂贵的声卡以完全不同的方式在复杂的音乐信号上“发出声音”时，您就不得不在购买前不听。高质量的发烧友的业余爱好者和高端设备的个体制造商都在尝试基于与实际差异不大的近似值来推广其测量方法。有多种频率技术，一种基于噪声信号和其他方法探索谐波频率与单个脉冲相互作用的技术。但是，这次我们没有时间详细讨论它们。
我们还将简要介绍一下消除互调失真的方法：
, , !