Компрессия усиления — это уменьшение дифференциального или наклонного усиления, вызванное нелинейностью передаточной функции усилительного устройства [ 1 ] для входных сигналов с большим уровнем сигнала .
При перегрузке усилителя за пределы его линейного диапазона произойдет компрессия усиления [1] из-за нелинейных характеристик схемы. Выходной сигнал входов большой амплитуды будет меньше ожидаемого, чем при использовании усиления малых сигналов усилителя, так что увеличение входного сигнала не будет соответствовать пропорциональному увеличению выходного сигнала. Компрессия усиления — это разница между идеальной линейной кривой передачи мощности и реальной кривой передачи мощности схемы.
Важным параметром компрессии усиления является OP1dB , представляющий собой входную мощность, которая приводит к компрессии выходной мощности (OP) на 1 дБ , что соответствует коэффициенту усиления 10 - 1 ⁄ 10 = 79,4%.
Гармонические искажения возникают из-за нелинейных кривых передачи. И как только достигается максимальная амплитуда усилителя, сигналы будут обрезаны , что приведет к еще более сильным гармоническим искажениям.
Нелинейность может быть вызвана теплом из-за рассеивания мощности. Также рабочая точка транзистора может смещаться вместе с температурой.
Сжатие усиления актуально в любой системе с широким динамическим диапазоном , например, аудио или РЧ . Оно чаще встречается в ламповых схемах, чем в транзисторных , из-за различий в топологии, что может вызывать различия в аудиопроизводительности, называемые « ламповым звуком ». Входные РЧ- усилители радиоприемников особенно восприимчивы к этому явлению при перегрузке сильным нежелательным сигналом. [1]
Ламповый радиоприемник или ламповый усилитель увеличивают громкость до определенной точки, а затем, когда входной сигнал выходит за пределы линейного диапазона устройства, эффективное усиление уменьшается, изменяя форму сигнала. Эффект также присутствует в транзисторных схемах. Степень эффекта зависит от топологии усилителя.
Сжатие усиления в усилителях RF похоже на мягкое ограничение. Однако в узкополосных системах эффект больше похож на сжатие усиления просто потому, что гармоники отфильтровываются после усиления. Во многих технических описаниях усилителей RF указывается сжатие усиления, а не показатели искажения, поскольку его легче измерить, и он важнее показателей искажения в нелинейных усилителях RF.
В широкополосных и низкочастотных системах нелинейные эффекты легко видны, например, выходной сигнал обрезается . Чтобы увидеть то же самое на частоте 1 ГГц , необходим осциллограф с полосой пропускания не менее 10 ГГц. Наблюдение с помощью анализатора спектра , сжатие основной частоты и сбор гармоник .
Малошумящий усилитель ВЧ , если он подключен к направленной антенне к потребителю 900 МГц , должен улучшить дальность передачи. Это работает, но приемник также может поймать пару станций УВЧ около 700 МГц.
Например, если канал 54 передает 6 МВт AM , FM и PM , то RF front end, ожидающий −80 dBm , будет сильно перегружен и сгенерирует продукты смешивания. Это типичный эффект компрессии усиления .
Компрессия мощности — это форма компрессии усиления, которая происходит в звуковых катушках громкоговорителей , когда они нагреваются и увеличивают свое сопротивление . Это приводит к уменьшению мощности, отбираемой от усилителя, и снижению уровня звукового давления .
Сжатие динамического диапазона — более общий термин, который обычно относится к преднамеренному сжатию и может быть выполнено в цифровой или аналоговой области. Схемы автоматического управления усилением намеренно разработаны для активного изменения общего усиления в ответ на уровень входного сигнала, что приводит к передаточной функции, которая может меняться со временем. С другой стороны, сжатие усиления является следствием нелинейностей аналоговых усилительных схем, которые обычно нежелательны.