การบิดเบือนในแอมปลิฟายเออร์

การบิดเบือนในแอมพลิไฟเออร์สามารถเกิดขึ้นในรูปแบบต่าง เช่น บิดเบือนขนาดระดับความสูง (Amplitude), บิดเบือนความถี่ (Frequency), และ บิดเบือนเฟส (Phase) โดยมั

การบิดเบือนในแอมปลิฟายเออร์

เพื่อให้ส่งสัญญาณแอมพลิไฟเออร์ทำงานได้อย่างถูกต้องโดยไม่มีการบิดเบือนสัญญาณออกจึงมีความสำคัญที่จะกำหนด DC Bias ที่ขา Base หรือ Gate ของแอมพลิไฟเออร์ การกำหนด DC bias นี้จำเป็นเพื่อให้แอมพลิไฟเออร์สามารถขยายสัญญาณนำเข้าในรอบทั้งหมดของมัน  การตั้งค่า "Q-point" ในที่ดีที่สุดใกล้กับแนวหมายของโหลดไลน์ การกำหนดค่านี้จะทำให้เกิดการขยายแบบ "Class-A" ซึ่งมักทำได้ผ่านการเรียง "Common Emitter" สำหรับ Transistor ชนิด Bipolar หรือการเรียง "Common Source" สำหรับ Transistor ชนิด unipolar FET

การขยายกำลัง, แรงดัน, หรือกระแสที่แสดงถึงการขยายได้กำหนดโดยอัตราส่วนระหว่างค่าสูงสุดของสัญญาณเอาท์พุทกับค่าสูงสุดของสัญญาณอินพุท (เอาท์พุท ÷ อินพุท)

การออกแบบวงจรขยายที่ผิดพลาดหรือการวางตำแหน่ง Q-point ไม่ถูกต้องบนเส้นโหลดไลน์ หรือการใช้สัญญาณอินพุทที่ใหญ่เกินไป อาจบิดเบือนสัญญาณออกที่มักเรียกว่า Amplifier Distortion โดยทั่วไป

การบิดเบือนของแอมพลิไฟเออร์สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยหลายเหตุผล เช่น 1) การขยายอาจไม่เกิดขึ้นในรอบสัญญาณทั้งหมดเนื่องจากระดับการตั้งค่าค่า Bias ไม่ถูกต้อง 2) สัญญาณอินพุทที่ใหญ่เกินไปอาจจำกัดการทำงานของทรานซิสเตอร์เนื่องจากข้อจำกัดของแหล่งจ่ายไฟ 3) การขยายอาจไม่เป็นเส้นตรงในช่วงความถี่ของสัญญาณอินพุททั้งหมด

ปัจจัยเหล่านี้ทำให้เกิดการบิดเบือนสัญญาณแบบหนึ่งระหว่างกระบวนการขยายคลื่นสัญญาณ แอมพลิไฟเออร์ถูกออกแบบมาเพื่อขยายสัญญาณอินพุทที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำให้กลายเป็นสัญญาณเอาท์พุทที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นี่หมายความว่าสัญญาณเอาท์พุทจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาด้วยอัตราส่วนที่เรียกว่า "Beta (β)" ของทรานซิสเตอร์ ซึ่งคูณกับสัญญาณอินพุทสำหรับทุกความถี่ของอินพุท รูปแบบการคูณนี้เป็นตัวบ่งชี้ของทรานซิสเตอร์

วงจรทรานซิสเตอร์แบบ Common Emitter และ Common Source เหมาะสำหรับสัญญาณอินพุทแอลฟาเล็ก แต่มีข้อจำกัด: การคำนวณตำแหน่ง Q-point ในแอมพลิไฟเออร์ชนิด bipolar ขึ้นอยู่กับค่า Beta ซึ่งอาจแปรผันกันไปในทรานซิสเตอร์ชนิดเดียวกันเนื่องจากความคงที่ในการผลิต ด้วยเหตุนี้ การบิดเบือนของแอมพลิไฟเออร์เกิดขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบของ Amplitude Distortion

การบิดเบือนสัญญาณแบบ Amplitude Distortion เกิดขึ้นเมื่อค่าสูงสุดของคลื่นสัญญาณความถี่ถูกบดบัง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน Q-point และยับยั้งการขยายในรอบสัญญาณทั้งหมด หากจุด Bias ของทรานซิสเตอร์ถูกต้อง สัญญาณเอาท์พุทควรจะคล้ายกับสัญญาณอินพุทที่ถูกขยาย เวลา Bias  ไม่เพียงพอหรือมากเกินไปอาจทำให้เกิดการตัดสัญญาณเอาท์พุท กระทบถึงครึ่งบวกและครึ่งลบ

แม้ว่ามีระดับแรงดัน Bias ที่ถูกต้อง สัญญาณเอาท์พุทก็อาจบิดเบือนเนื่องจากสัญญาณอินพุทที่ใหญ่เกินไป ทำให้เกิดการตัดสัญญาณเอาท์พุทและผลักไปสู่รูปแบบคลื่นที่ไม่คล้ายคลึงกับคลื่นไซน์ ประเภทของการบิดเบือนนี้เรียกว่า Clipping และเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณอินพุทถูก "over-driven"

การบิดเบือนแบบ Amplitude Distortion นั้นถือเป็นการลดความสำคัญของแอมพลิไฟเออร์ อย่างไรก็ตาม นักดนตรีบางคนอาจตั้งใจค้นหาเสียงที่บิดเบือนอย่างมากหรือที่เรียกกันว่า "overdriven"  โดยทำการตัดสัญญาณเอาท์พุทอย่างหนักไปทั้งในส่วนบวกและส่วนลบของแหล่งจ่ายไฟ

นอกจากการบิดเบือนแบบ Amplitude Distortion สัญญาณ AC ในวงจรแอมพลิไฟเออร์ยังอาจพบเจอกับรูปแบบการบิดเบือนสัญญาณอื่น ๆ เช่น Frequency Distortion และ Phase Distortion

การบิดเบือนแบบ Frequency Distortion เกิดขึ้นเมื่อระดับการขยายสัญญาณเปลี่ยนแปลงตามความถี่ โดยเฉพาะเมื่อความถี่เฮิร์มอนิกมีการเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเทียบกับความถี่พื้นฐาน

การบิดเบือนแบบ Phase Distortion หรือ Delay Distortion เกิดขึ้นเมื่อมีความล่าช้าระหว่างสัญญาณอินพุทและการปรากฏที่เอาท์พุท โดยค่าความล่าช้าของเฟสแองเกิลจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างของแอมพลิไฟเออร์และเมื่อทำการเพิ่มความถี่เพิ่มขึ้นในช่วงความถี่ของแอมพลิไฟเออร์

ในทางปฏิบัติ แอมพลิไฟเออร์ส่วนมากอาจแสดงอาการบิดเบือนสัญญาณแบบหนึ่งระหว่างกระบวนการทำงาน ซึ่งรวมถึงการบิดเบือนความถี่ การบิดเบือนเฟส และการบิดเบือนแบบ Amplitude Distortion อย่างไรก็ตาม นอกจากกรณีที่บิดเบือนมากหรือรุนแรง มักไม่มีผลกระทบสำคัญต่อการทำงานของแอมพลิไฟเออร์หรือเสียงเอาท์พุท โดยเฉพาะในการใช้งานทางปฏิบัติ เช่น แอมพลิไฟเออร์เสียงหรือแอมพลิไฟเออร์พลังงาน

บทความที่เกี่ยวข้อง

บทความ
January 26, 2024

การบิดเบือนในแอมปลิฟายเออร์

การบิดเบือนในแอมพลิไฟเออร์สามารถเกิดขึ้นในรูปแบบต่าง เช่น บิดเบือนขนาดระดับความสูง (Amplitude), บิดเบือนความถี่ (Frequency), และ บิดเบือนเฟส (Phase) โดยมั

นักเขียนบทความ
by 
นักเขียนบทความ
การบิดเบือนในแอมปลิฟายเออร์

การบิดเบือนในแอมปลิฟายเออร์

การบิดเบือนในแอมพลิไฟเออร์สามารถเกิดขึ้นในรูปแบบต่าง เช่น บิดเบือนขนาดระดับความสูง (Amplitude), บิดเบือนความถี่ (Frequency), และ บิดเบือนเฟส (Phase) โดยมั

เพื่อให้ส่งสัญญาณแอมพลิไฟเออร์ทำงานได้อย่างถูกต้องโดยไม่มีการบิดเบือนสัญญาณออกจึงมีความสำคัญที่จะกำหนด DC Bias ที่ขา Base หรือ Gate ของแอมพลิไฟเออร์ การกำหนด DC bias นี้จำเป็นเพื่อให้แอมพลิไฟเออร์สามารถขยายสัญญาณนำเข้าในรอบทั้งหมดของมัน  การตั้งค่า "Q-point" ในที่ดีที่สุดใกล้กับแนวหมายของโหลดไลน์ การกำหนดค่านี้จะทำให้เกิดการขยายแบบ "Class-A" ซึ่งมักทำได้ผ่านการเรียง "Common Emitter" สำหรับ Transistor ชนิด Bipolar หรือการเรียง "Common Source" สำหรับ Transistor ชนิด unipolar FET

การขยายกำลัง, แรงดัน, หรือกระแสที่แสดงถึงการขยายได้กำหนดโดยอัตราส่วนระหว่างค่าสูงสุดของสัญญาณเอาท์พุทกับค่าสูงสุดของสัญญาณอินพุท (เอาท์พุท ÷ อินพุท)

การออกแบบวงจรขยายที่ผิดพลาดหรือการวางตำแหน่ง Q-point ไม่ถูกต้องบนเส้นโหลดไลน์ หรือการใช้สัญญาณอินพุทที่ใหญ่เกินไป อาจบิดเบือนสัญญาณออกที่มักเรียกว่า Amplifier Distortion โดยทั่วไป

การบิดเบือนของแอมพลิไฟเออร์สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยหลายเหตุผล เช่น 1) การขยายอาจไม่เกิดขึ้นในรอบสัญญาณทั้งหมดเนื่องจากระดับการตั้งค่าค่า Bias ไม่ถูกต้อง 2) สัญญาณอินพุทที่ใหญ่เกินไปอาจจำกัดการทำงานของทรานซิสเตอร์เนื่องจากข้อจำกัดของแหล่งจ่ายไฟ 3) การขยายอาจไม่เป็นเส้นตรงในช่วงความถี่ของสัญญาณอินพุททั้งหมด

ปัจจัยเหล่านี้ทำให้เกิดการบิดเบือนสัญญาณแบบหนึ่งระหว่างกระบวนการขยายคลื่นสัญญาณ แอมพลิไฟเออร์ถูกออกแบบมาเพื่อขยายสัญญาณอินพุทที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำให้กลายเป็นสัญญาณเอาท์พุทที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นี่หมายความว่าสัญญาณเอาท์พุทจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาด้วยอัตราส่วนที่เรียกว่า "Beta (β)" ของทรานซิสเตอร์ ซึ่งคูณกับสัญญาณอินพุทสำหรับทุกความถี่ของอินพุท รูปแบบการคูณนี้เป็นตัวบ่งชี้ของทรานซิสเตอร์

วงจรทรานซิสเตอร์แบบ Common Emitter และ Common Source เหมาะสำหรับสัญญาณอินพุทแอลฟาเล็ก แต่มีข้อจำกัด: การคำนวณตำแหน่ง Q-point ในแอมพลิไฟเออร์ชนิด bipolar ขึ้นอยู่กับค่า Beta ซึ่งอาจแปรผันกันไปในทรานซิสเตอร์ชนิดเดียวกันเนื่องจากความคงที่ในการผลิต ด้วยเหตุนี้ การบิดเบือนของแอมพลิไฟเออร์เกิดขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบของ Amplitude Distortion

การบิดเบือนสัญญาณแบบ Amplitude Distortion เกิดขึ้นเมื่อค่าสูงสุดของคลื่นสัญญาณความถี่ถูกบดบัง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน Q-point และยับยั้งการขยายในรอบสัญญาณทั้งหมด หากจุด Bias ของทรานซิสเตอร์ถูกต้อง สัญญาณเอาท์พุทควรจะคล้ายกับสัญญาณอินพุทที่ถูกขยาย เวลา Bias  ไม่เพียงพอหรือมากเกินไปอาจทำให้เกิดการตัดสัญญาณเอาท์พุท กระทบถึงครึ่งบวกและครึ่งลบ

แม้ว่ามีระดับแรงดัน Bias ที่ถูกต้อง สัญญาณเอาท์พุทก็อาจบิดเบือนเนื่องจากสัญญาณอินพุทที่ใหญ่เกินไป ทำให้เกิดการตัดสัญญาณเอาท์พุทและผลักไปสู่รูปแบบคลื่นที่ไม่คล้ายคลึงกับคลื่นไซน์ ประเภทของการบิดเบือนนี้เรียกว่า Clipping และเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณอินพุทถูก "over-driven"

การบิดเบือนแบบ Amplitude Distortion นั้นถือเป็นการลดความสำคัญของแอมพลิไฟเออร์ อย่างไรก็ตาม นักดนตรีบางคนอาจตั้งใจค้นหาเสียงที่บิดเบือนอย่างมากหรือที่เรียกกันว่า "overdriven"  โดยทำการตัดสัญญาณเอาท์พุทอย่างหนักไปทั้งในส่วนบวกและส่วนลบของแหล่งจ่ายไฟ

นอกจากการบิดเบือนแบบ Amplitude Distortion สัญญาณ AC ในวงจรแอมพลิไฟเออร์ยังอาจพบเจอกับรูปแบบการบิดเบือนสัญญาณอื่น ๆ เช่น Frequency Distortion และ Phase Distortion

การบิดเบือนแบบ Frequency Distortion เกิดขึ้นเมื่อระดับการขยายสัญญาณเปลี่ยนแปลงตามความถี่ โดยเฉพาะเมื่อความถี่เฮิร์มอนิกมีการเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเทียบกับความถี่พื้นฐาน

การบิดเบือนแบบ Phase Distortion หรือ Delay Distortion เกิดขึ้นเมื่อมีความล่าช้าระหว่างสัญญาณอินพุทและการปรากฏที่เอาท์พุท โดยค่าความล่าช้าของเฟสแองเกิลจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างของแอมพลิไฟเออร์และเมื่อทำการเพิ่มความถี่เพิ่มขึ้นในช่วงความถี่ของแอมพลิไฟเออร์

ในทางปฏิบัติ แอมพลิไฟเออร์ส่วนมากอาจแสดงอาการบิดเบือนสัญญาณแบบหนึ่งระหว่างกระบวนการทำงาน ซึ่งรวมถึงการบิดเบือนความถี่ การบิดเบือนเฟส และการบิดเบือนแบบ Amplitude Distortion อย่างไรก็ตาม นอกจากกรณีที่บิดเบือนมากหรือรุนแรง มักไม่มีผลกระทบสำคัญต่อการทำงานของแอมพลิไฟเออร์หรือเสียงเอาท์พุท โดยเฉพาะในการใช้งานทางปฏิบัติ เช่น แอมพลิไฟเออร์เสียงหรือแอมพลิไฟเออร์พลังงาน

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Suspendisse varius enim in eros elementum tristique. Duis cursus, mi quis viverra ornare, eros dolor interdum nulla, ut commodo diam libero vitae erat. Aenean faucibus nibh et justo cursus id rutrum lorem imperdiet. Nunc ut sem vitae risus tristique posuere.

การบิดเบือนในแอมปลิฟายเออร์
บทความ
Jan 19, 2024

การบิดเบือนในแอมปลิฟายเออร์

การบิดเบือนในแอมพลิไฟเออร์สามารถเกิดขึ้นในรูปแบบต่าง เช่น บิดเบือนขนาดระดับความสูง (Amplitude), บิดเบือนความถี่ (Frequency), และ บิดเบือนเฟส (Phase) โดยมั

Lorem ipsum dolor amet consectetur adipiscing elit tortor massa arcu non.

เพื่อให้ส่งสัญญาณแอมพลิไฟเออร์ทำงานได้อย่างถูกต้องโดยไม่มีการบิดเบือนสัญญาณออกจึงมีความสำคัญที่จะกำหนด DC Bias ที่ขา Base หรือ Gate ของแอมพลิไฟเออร์ การกำหนด DC bias นี้จำเป็นเพื่อให้แอมพลิไฟเออร์สามารถขยายสัญญาณนำเข้าในรอบทั้งหมดของมัน  การตั้งค่า "Q-point" ในที่ดีที่สุดใกล้กับแนวหมายของโหลดไลน์ การกำหนดค่านี้จะทำให้เกิดการขยายแบบ "Class-A" ซึ่งมักทำได้ผ่านการเรียง "Common Emitter" สำหรับ Transistor ชนิด Bipolar หรือการเรียง "Common Source" สำหรับ Transistor ชนิด unipolar FET

การขยายกำลัง, แรงดัน, หรือกระแสที่แสดงถึงการขยายได้กำหนดโดยอัตราส่วนระหว่างค่าสูงสุดของสัญญาณเอาท์พุทกับค่าสูงสุดของสัญญาณอินพุท (เอาท์พุท ÷ อินพุท)

การออกแบบวงจรขยายที่ผิดพลาดหรือการวางตำแหน่ง Q-point ไม่ถูกต้องบนเส้นโหลดไลน์ หรือการใช้สัญญาณอินพุทที่ใหญ่เกินไป อาจบิดเบือนสัญญาณออกที่มักเรียกว่า Amplifier Distortion โดยทั่วไป

การบิดเบือนของแอมพลิไฟเออร์สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยหลายเหตุผล เช่น 1) การขยายอาจไม่เกิดขึ้นในรอบสัญญาณทั้งหมดเนื่องจากระดับการตั้งค่าค่า Bias ไม่ถูกต้อง 2) สัญญาณอินพุทที่ใหญ่เกินไปอาจจำกัดการทำงานของทรานซิสเตอร์เนื่องจากข้อจำกัดของแหล่งจ่ายไฟ 3) การขยายอาจไม่เป็นเส้นตรงในช่วงความถี่ของสัญญาณอินพุททั้งหมด

ปัจจัยเหล่านี้ทำให้เกิดการบิดเบือนสัญญาณแบบหนึ่งระหว่างกระบวนการขยายคลื่นสัญญาณ แอมพลิไฟเออร์ถูกออกแบบมาเพื่อขยายสัญญาณอินพุทที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำให้กลายเป็นสัญญาณเอาท์พุทที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นี่หมายความว่าสัญญาณเอาท์พุทจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาด้วยอัตราส่วนที่เรียกว่า "Beta (β)" ของทรานซิสเตอร์ ซึ่งคูณกับสัญญาณอินพุทสำหรับทุกความถี่ของอินพุท รูปแบบการคูณนี้เป็นตัวบ่งชี้ของทรานซิสเตอร์

วงจรทรานซิสเตอร์แบบ Common Emitter และ Common Source เหมาะสำหรับสัญญาณอินพุทแอลฟาเล็ก แต่มีข้อจำกัด: การคำนวณตำแหน่ง Q-point ในแอมพลิไฟเออร์ชนิด bipolar ขึ้นอยู่กับค่า Beta ซึ่งอาจแปรผันกันไปในทรานซิสเตอร์ชนิดเดียวกันเนื่องจากความคงที่ในการผลิต ด้วยเหตุนี้ การบิดเบือนของแอมพลิไฟเออร์เกิดขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปแบบของ Amplitude Distortion

การบิดเบือนสัญญาณแบบ Amplitude Distortion เกิดขึ้นเมื่อค่าสูงสุดของคลื่นสัญญาณความถี่ถูกบดบัง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน Q-point และยับยั้งการขยายในรอบสัญญาณทั้งหมด หากจุด Bias ของทรานซิสเตอร์ถูกต้อง สัญญาณเอาท์พุทควรจะคล้ายกับสัญญาณอินพุทที่ถูกขยาย เวลา Bias  ไม่เพียงพอหรือมากเกินไปอาจทำให้เกิดการตัดสัญญาณเอาท์พุท กระทบถึงครึ่งบวกและครึ่งลบ

แม้ว่ามีระดับแรงดัน Bias ที่ถูกต้อง สัญญาณเอาท์พุทก็อาจบิดเบือนเนื่องจากสัญญาณอินพุทที่ใหญ่เกินไป ทำให้เกิดการตัดสัญญาณเอาท์พุทและผลักไปสู่รูปแบบคลื่นที่ไม่คล้ายคลึงกับคลื่นไซน์ ประเภทของการบิดเบือนนี้เรียกว่า Clipping และเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณอินพุทถูก "over-driven"

การบิดเบือนแบบ Amplitude Distortion นั้นถือเป็นการลดความสำคัญของแอมพลิไฟเออร์ อย่างไรก็ตาม นักดนตรีบางคนอาจตั้งใจค้นหาเสียงที่บิดเบือนอย่างมากหรือที่เรียกกันว่า "overdriven"  โดยทำการตัดสัญญาณเอาท์พุทอย่างหนักไปทั้งในส่วนบวกและส่วนลบของแหล่งจ่ายไฟ

นอกจากการบิดเบือนแบบ Amplitude Distortion สัญญาณ AC ในวงจรแอมพลิไฟเออร์ยังอาจพบเจอกับรูปแบบการบิดเบือนสัญญาณอื่น ๆ เช่น Frequency Distortion และ Phase Distortion

การบิดเบือนแบบ Frequency Distortion เกิดขึ้นเมื่อระดับการขยายสัญญาณเปลี่ยนแปลงตามความถี่ โดยเฉพาะเมื่อความถี่เฮิร์มอนิกมีการเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อเทียบกับความถี่พื้นฐาน

การบิดเบือนแบบ Phase Distortion หรือ Delay Distortion เกิดขึ้นเมื่อมีความล่าช้าระหว่างสัญญาณอินพุทและการปรากฏที่เอาท์พุท โดยค่าความล่าช้าของเฟสแองเกิลจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างของแอมพลิไฟเออร์และเมื่อทำการเพิ่มความถี่เพิ่มขึ้นในช่วงความถี่ของแอมพลิไฟเออร์

ในทางปฏิบัติ แอมพลิไฟเออร์ส่วนมากอาจแสดงอาการบิดเบือนสัญญาณแบบหนึ่งระหว่างกระบวนการทำงาน ซึ่งรวมถึงการบิดเบือนความถี่ การบิดเบือนเฟส และการบิดเบือนแบบ Amplitude Distortion อย่างไรก็ตาม นอกจากกรณีที่บิดเบือนมากหรือรุนแรง มักไม่มีผลกระทบสำคัญต่อการทำงานของแอมพลิไฟเออร์หรือเสียงเอาท์พุท โดยเฉพาะในการใช้งานทางปฏิบัติ เช่น แอมพลิไฟเออร์เสียงหรือแอมพลิไฟเออร์พลังงาน

Related articles