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distorsion armonica total

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Definicin matemtica del THD (Total Harmonic Distorsion)Si en un sistema no lineal introducimos un tono de frecuencia , en la salida tendremos ese mismo tono (con una amplitud y fase posiblemente diferentes) y, sumado a el, otros tonos de frecuencia bien, el THD se calcula as: llamados armnicos del tono fundamental . Pues

donde P0 es la potencia del tono fundamental y Pi con i > 0 es la potencia del armnico i-simo que contiene la seal. Todas las medidas de potencia se realizan en la salida del sistema, mediante un filtro paso banda y un osciloscopio o bien mediante un analizador de espectro. En realidad existen varios criterios para definir el THD, como considerar la relacin entre voltajes o corrientesPRINCIPAL INICIO DOC altavoces PRO altavoces DOC amplis PRO amplis preamplificadores

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DISTORSIN Introduccin. Distorsiones medibles. Mecanismos de audicin.

INTRODUCCIN.Existen varios tipos de distorsin. La ms conocida y usada como spec es la distorsin armnica total, normalmente unida al nivel de ruido. En este caso, la distorsin producida al recortarse una onda, o al producirse una onda triangular por un slew-rate bajo puede medirse perfectamente con este parmetro. El nivel de ruido se puede considerar como una distorsin, aunque completamente diferente de la distorsin armnica. El mayor problema es que siempre hay un cierto nivel de ruido en la lnea y se amplifica, llegando a ser audible. La amplificacin diferencial es una buena solucin para ese problema. Hay otro tipo de distorsin, poco conocida y difcil de medir, que parece ser exclusiva del campo del audio, por sus grandes ganancias y su necesidad de baja distorsin armnica, llamada transient intermodulation. En amplificacin de pequea seal, no se produce excesiva distorsin por tres motivos: Ganancias moderadas.

Amplitud del voltaje reducida. Intensidad de colector(drenador) con muy pequeas variaciones.

Ninguno de estos puntos se suele cumplir en la amplificacin de potencia, y la consecuencia en grandes seales es: Gran amplitud de voltaje: distorsin por el efecto Early (en BJT y MOS). En los mosfet: las altas capacidades CGD y CGS hacen que se reduzca el ancho de banda notablemente (aunque esto no sea propiamente una distorsin)

Intensidad en el transistor: Intensidad de colector con grandes variaciones: Variaciones muy grandes de beta Variacin de la impedancia de salida hoe Variacin de la impedancia de entrada hie Variacin de Vbe

En el caso de los mosfet, intensidad de drenador con grandes variaciones:gm es variable con respecto de ID. Cuando ID es pequea, se produce un comportamiento marcadamente alineal en todos los mosfet. Variacin de la impedancia de salida Rs Variacin de ID supone variacin de VGS, y esto implica la carga y descarga de la capacidad equivalente de entrada Cjss Aparicin del efecto Miller. En el caso de los mosfet de potencia, cuya capacidad de entrada es alta(200pF), el problema es an mayor. Con pequeas ganancias, el efecto de las anteriores causas de distorsin es mnimo, pero en grandes ganancias, sus consecuencias son muy notables.

Grandes ganancias:

inicio

DISTORSIONES MEDIBLESLa tendencia de las etapas de muy alta gama, ya asentadas en el mercado y con un buen nmero de seguidores incondicionales es reducir el factor de realimentacin negativa, incluso a costa de una mayor "distorsin". Lgicamente ellos se lo pueden permitir... o no? Entre un Technics con un 0,01% THD y un Gryphon con un 0,01%, usted no elegira el Gryphon? Luego algo debe haber aparte de THD.THD+N

La ms antigua y ms bsica de las distorsiones, pero la ms engaosa. Consiste en una suma de la energa de cada armnico, y no indica nada sobre el orden de ellos. Como veremos, el orden de stos armnicos es tan importante como su valor. Tambin, a baja amplitud, el ruido se mide como otro armnico ms (siendo que no est relacionado con ella) y eso no da una idea precisa de la "distorsin". Se corrige mediante la realimentacin, el uso de corrientes ms altas en las etapas, el uso de etapas simtricas y se genera muy especialmente

en la etapa de salida. Desgraciadamente, el mtodo que ms la corrige es el que ms problemas temporales crea. Desde un punto de vista terico, THD+N es perfecta en tiempo, la distorsin es completamente paralela en el tiempo a la onda inicial, y la respuesta temporal del armnico fundamental permanece inalterada salvo por retrasos de propagacin en la etapa.

Tambin desde un punto de vista terico puede ser de lo ms nocivo para el sonido o de lo menos. y lo realmente importante es cmo se genera y el orden de los armnicos. En la grfica de la derecha podemos observar el anlisis de frecuencias de una onda distorsionada (3%) procedente de un amplificador simtrico, que tienden a cancelar los armnicos de orden par

Segn el Teorema de Fourier cualquier funcin continua en un intervalo es representable mediante una serie de senos y cosenos, sin que importe que tenga escalones o que no sea derivable, lo que viene a querer decir que cualquier funcin por extraa que sea se puede representar mediante una suma de frecuencias puras.

Arriba a la derecha, una onda cuya THD es del 38%, y es suma de simplemente tres componentes. Vemos que se producen picos curiosos y que aparentemente no hay ninguna fucin que genere esa onda. A la derecha, el anlisis de Fourier de la onda, donde se comprueba la existencia de slo tres armnicos. Y en cmo se produce esta suma se basa THD, habiendo varios conceptos bsicos: La distorsin armnica slo crea armnicos de frecuencias superiores al armnico fundamental Los armnicos de orden impar tiene unos determinados efectos psicoacsticos y crea distorsiones simtricas respecto del eje X; los pares tienen otros efectos psicoacsticos y la onda resultante es asimtrica respecto del eje X THD representa cualquier distorsin, excepto las llamadas "de memoria" (trmicas y absorciones dielctricas). Pero no todos los fenmenos que causan distorsiones armnicas causan el mismo efecto psicoacstico. Es sumamente diferente las distorsiones de orden bajo y par creada en una etapa de ganancia en voltaje, donde un 1% puede pasar inadvertido por nuestros mecanismos de audicin mientras que un recorte (clipping) del 1% es sumamente molesto. Y esto es innegable, se puede comprobar fcilmente.

THD se puede usar como test vlido para comparar etapas, pero debe tenerse claro cual es el espectro armnico y el origen, si la etapa de salida, las de ganancia en voltaje o las sobrecargas internas de las etapas.IMD

SMTPE El test SMTPE es uno de los ms antiguos para esta distorsin. Existe una relacin muy cercana entre THD de bajo orden e IMD ya que se sulenen generar de la misma manera. A la derecha se puede ver la onda de prueba, una de 60Hz sumada a otra de 7000 Hz de un valor 4 veces menor. Pero es una representacin de lo que ocurre cuando se "generaliza" la distorsin armnica para varias ondas, ya que en todos los casos el mecanismo de generacin de THD genera tambin IMD.

Concretamente, esta cifra se mueve en: IMD=A*THD, siendo A un nmero entre 3 y 4. IMD se incrementa con las variaciones bruscas en la ganancia (recorte, saturaciones, cruce por cero...) y disminuye con las funciones de transferencia suaves, por lo que esta ley no es universal, pero s una buena aproximacin. A ambos lados de la onda de ms frecuencia aparecen dos ondas de +-f y nuestra percepcin las enmascara, dependiendo de nuestros humbrales y de su amplitud. Pero tiene una caracterstica: el nmero de armnicos creados crece al cuadrado con el nmero de componentes de la onda inicial. A pesar de ello es una distorsin tambin perfecta desde el punto de vista temporal, no explica por s sola el barullo generado en orquestas, aunque indudablemente es una de las causas ms importantes. Es una medida de cmo depende la seal del punto de operacin. Todo lo que dependa del punto de operacin causar IMD. Esto quiere decir que la distorsin de cruce por cero causa IMD, ya que las ondas dependen del punto de operacin que generan otras. Tambin la variacin de la corriente de colector causada por el punto de operacin en una etapa clase A crea IMD, poca, y un recorte crea una cantidad de IMD altsima. Al menos es ltil para detectar sobrecargas. Cuanto ms violenta es la variacin del estado en el punto de operacin ms IMD se causa, es una primera aproximacin a la correlacin entre audicin y medicin. A pesar de que se genere por los mismos mtodos que THD, es posible reducirla o anularla separando las bandas a amplificar, mediante la multiamplificacin. CCIF

El test CCIF es ms apropiado para medir este fenmeno en audio. Consiste en aplicar una seal de 14kHz y 15kHz ( 18kHz y 19kHz) y crea componentes de IMD en 1, 2,