Herhangi birine sinüzoidal (veya herhangi bir sinyal biçimi) şeklinde bir giriş sinyali uyguladığımızda elektronik devre daha sonra çıkışı aynı sinyal türü olmalıdır. Bu, çıkışın da aynı sinyal formuna sahip olması gerektiği anlamına gelir, sinüzoidaldir. Durumda çıkış, giriş sinyalinin aynı kopyası değilse veya çıkış, giriş sinyaline eşit değilse, bu fark distorsiyon olarak adlandırılır. Bu bozulmalardan dolayı çıktı, girdiye eşit değildir. Harmonik bozulma bu örnek kullanılarak tanımlanabilir. Devreye 5V giriş sinyali uygulandığında, çıkış sinyalinin yalnızca 2V voltajı olacaktır. Bozulma nedeniyle sinyalin voltajını kaybettiğini gösterir. Bu gerçekleşecek amplifikatörler , güç amplifikatörleri ve modülasyon teknikleri, vb. Bu distorsiyonu azaltmak için çeşitli teknikler vardır ve distorsiyon seviyesini hesaplamak için birkaç yöntem ve formül mevcuttur. Bu makale, harmonik bozulmanın ne olduğunu, tanımını, analizini, nedenlerini vb. Tartışmaktadır.
Harmonik Bozulma nedir?
Harmonik kelimesini, temel frekansları çoğaltan tamsayının “Harmonikler” olarak bilinmesi gibi anlayabiliriz. Burada harmonik, frekansı referans sinyalin tam katı olan bir sinyal türüdür. Başka bir şekilde, sinyalin frekansı ile referans sinyalinin frekansı arasındaki oran olarak tanımlanabilir. Örneğin, X, f Hz frekansına sahip bir giriş AC sinyalidir.
Harmonik bozulma giriş sinyali
X sinyali görüntülendiğinde CRO daha sonra X sinyali her f Hz için tekrar ediyor görünecektir. Burada, X sinyali referans sinyaldir ve CRO'da gösterilen sinyal 2f, 3f, 4f ve benzeri gibi frekanslara sahiptir. Teorik olarak, sinyal sonsuz harmonik içerir. Aşağıdaki iki şekil, giriş herhangi bir devreye uygulandığında giriş sinyalini ve bozuk çıkışı gösterir.
Harmonik bozulma çıkışı bozulmuş sinyal
Sinyal eşit bir pozitif döngü ve negatif döngüye sahipse, böyle bir sinyal simetrik sinyal olarak adlandırılır ve tek harmonikler görünebilir (temel frekansın 3., 5., vb. Çarpımları). Sinyalin eşit bir pozitif döngü ve negatif döngü süresi yoksa, böyle bir sinyale asimetrik sinyal denir ve hatta harmonikler görünebilir (temel frekansın 2., 4., vb. Çarpmaları) ve DC bileşenleri asimetrik sinyallerde de görünebilir.
Yukarıdaki şekilde, temel sinyal frekansının 100Hz olduğunu görebiliriz ve bunların harmonikleri, 100 Hz gibi referans sinyal frekansı için farklı frekanslarda bulunacaktır.
Harmonik bozulmalar sinyalde
Harmonik frekans bileşenleri varken sinyalde harmonik bozulmalar varsa, bu bozulmaların belirli harmonik seviyedeki yüzdesini bulmak için,
% n'inci harmonik bozulma = [Pn] / [P1} * 100
[Pn] = n'inci frekans bileşeninin genliği
[P1] = temel sinyal frekansının genliği
Elektronik devrede kullanılan bileşenlerin doğrusal olmayan özelliklerinden dolayı bozulmalar meydana gelebilir. Bu bileşenler doğrusal olmayan özellikler sergileyebilir, bu da sinyalde bozulmaların oluşmasına neden olur. Güç sistemlerinde beş farklı türde harmonik bozulma vardır. Onlar
- Frekans bozulması
- Genlik bozulması
- Faz bozulması
- İntermodülasyon distorsiyonu
- Çapraz distorsiyon
Harmonik Bozulma Analizi
Bu çarpıtmanın analizi, benzersiz bir analiz türüdür. Bu tipte devreye tek frekanslı sinüzoidal sinyal uygulanır ve distorsiyonlu çıkışı ölçülecek ve analiz edilecektir.
Giriş sinyali devreye uygulandığında, bileşenlerin doğrusal olmayan özelliklerinden dolayı çıkış sinyalinde distorsiyon gelişebilir. Bu nedenle, referans sinyali çıkışta farklı frekans noktalarında görünebilir. Bozulmaları toplam harmonik bozulma ölçüm tekniği ile analiz edersek, toplam harmonik bozulma (THD), toplam harmonik bozulma artı gürültü (THDN), sinyal-gürültü ve bozulma (SINAD), sinyal-gürültü oranı (SNR) değerini bilebiliriz. ve temel frekansa göre n'inci harmonik değer. Bu toplam harmonik bozulma ölçüm yöntemi ile giriş ve çıkış voltajlarını ve giriş ve çıkış gücünü bilebiliriz.
Harmonik Bozulma Nedenleri
Harmonik bozulmaların ana nedenleri, elektronik bileşenlerin doğrusal olmayan yük ve doğrusal olmayan özellikleridir. Doğrusal olmayan yük, uygulanan giriş voltajı ile empedansı değiştirir. Bu, çıkış sinyalinde gelişecek distorsiyonlara yol açar. Devrede kullanılan bileşenler de doğrusal olmama özelliklerini gösterir. Bu aynı zamanda çıkıştaki harmoniklerin gelişmesine de yol açar. Harmonik bozulmalar nedeniyle devre ısınır ve çıkış girişe eşit değildir. Bu etki herhangi bir devre için zararlıdır.
Harmonik Bozulma Analizörü
Harmonik bozulma faktörünü bulmak, herhangi bir devre için çok önemlidir. Bu çarpıtmaları bu değere göre analiz edebiliriz. Toplam harmonik distorsiyon (THD), akım sinyali için toplam harmonik distorsiyonu ve voltaj sinyalleri için toplam harmonik distorsiyonu bulmak için en kullanışlı tekniktir.
THD, tüm harmonik sinyallerin RMS değerlerinin temel sinyal frekansının RMS değerine oranı olarak tanımlanabilir.
Mevcut THD - Yukarıdaki ifadeye göre akım için toplam bozulma THDi ile gösterilir.
akım-THDi
Burada In, n'inci harmonik sinyal için RMS akımıdır ve I1, temel sinyalin RMS değeridir.
Gerilim THD - THDi ile aynı, gerilimin toplam harmonik bozulması THDv ile gösterilir.
gerilim-THDv
Burada Vn, n'inci harmoniğin voltajıdır ve V1 temel sinyalin voltajıdır. Toplam harmonik bozulma (THD) ayrıca Hızlı Fourier dönüşümü (FFT) ile sistemin doğrusal olmayan davranışını da analiz eder.
Toplam harmonik bozulma daha fazla gürültü (THDN) gürültü bileşenleri ile birlikte temel sinyalin RMS değerinin harmoniklerin RMS değerine oranı olarak tanımlanır.
Böylece, bu tamamen Harmonic ile ilgili çarpıtma . Son olarak yukarıdaki bilgilerden, bunun sistemdeki en önemli parametre olduğu sonucuna varabiliriz çünkü çıkış sinyalini ihlal edebilir. Ve bu THD faktörü ile analiz edilebilir ve piyasada bulunan teknikler ve cihazlar ile azaltılabilir. İşte size bir soru, harmonik distorsiyon uygulamaları nelerdir?
