ما هو التشويه التوافقي أنواعه وأسبابه

عندما نقوم بتطبيق إشارة إدخال في شكل جيبي (أو أي شكل من أشكال الإشارة) على أي دائرة كهربائية ثم يجب أن يكون خرجها من نفس نوع الإشارة. هذا يعني أن الإخراج يجب أن يكون له نفس شكل الإشارة جيبيًا. إذا لم يكن الإخراج في هذه الحالة هو نفس النسخة المتماثلة لإشارة الإدخال أو إذا كان الإخراج لا يساوي إشارة الإدخال ، فإن الاختلاف يسمى تشوهات. بسبب هذه التشوهات ، الإخراج لا يساوي المدخلات. يمكن تعريف التشويه التوافقي باستخدام هذا المثال. عندما يتم تطبيق إشارة الدخل 5V على الدائرة ، فإن إشارة الخرج سيكون لها جهد 2V فقط. يشير إلى أن الإشارة تفقد جهدها بسبب التشويه. سيحدث هذا في مكبرات الصوت ، ومضخمات الطاقة وتقنيات التعديل ، وما إلى ذلك. هناك تقنيات مختلفة لتقليل هذا التشويه وهناك عدد قليل من الطرق والصيغ المتاحة لحساب مستوى التشويه. تتناول هذه المقالة ما هو التشويه التوافقي ، التعريف ، التحليل ، الأسباب ، إلخ

ما هو التشويه التوافقي؟

يمكننا أن نفهم كلمة متناسق مثل العدد الصحيح الذي يضاعف الترددات الأساسية المعروف باسم 'التوافقيات'. هنا ، التوافقي هو نوع من الإشارات التي يكون ترددها مضاعفًا متكاملًا للإشارة المرجعية. بطريقة أخرى ، يمكن تعريفه على أنه النسبة بين تردد الإشارة وتردد الإشارة المرجعية. على سبيل المثال ، X هي إشارة دخل تيار متردد لها التردد f هرتز.

توافقية-تشويه-إدخال-إشارة

عندما يتم عرض إشارة X على CRO ثم ستظهر الإشارة X لتتكرر مع كل f هرتز. هنا ، الإشارة X هي الإشارة المرجعية والإشارة تظهر على CRO لها ترددات مثل 2f و 3f و 4f وما إلى ذلك. من الناحية النظرية ، تتضمن الإشارة التوافقيات اللانهائية. يشير الرقمان أدناه إلى إشارة الإدخال والإخراج المشوه عند تطبيق الإدخال على أي دائرة.

التوافقية-التشويه-الإخراج-المشوهة-إشارة

إذا كانت الإشارة لها فترة زمنية متساوية من الدورة الموجبة والدورة السلبية ، فإن هذه الإشارة تسمى إشارة متناظرة وقد تظهر التوافقيات الفردية (تضاعف 3 ، 5 ، إلخ من التردد الأساسي). إذا لم يكن للإشارة فترة زمنية متساوية من الدورة الموجبة والدورة السلبية ، فإن هذه الإشارة تسمى إشارة غير متناظرة وقد تظهر حتى التوافقيات (تضاعف الثانية والرابعة وما إلى ذلك من التردد الأساسي) و DC عناصر قد تظهر أيضًا في الإشارات غير المتماثلة.

في الشكل أعلاه ، يمكننا أن نلاحظ أن تردد الإشارة الأساسي هو 100 هرتز وستكون التوافقيات الخاصة بهم موجودة عند ترددات مختلفة لتردد الإشارة المرجعية مثل 100 هرتز.

التشوهات التوافقية في الإشارة

إذا كانت الإشارة تحتوي على تشوهات توافقية أثناء وجود مكونات التردد التوافقي ، فإن إيجاد النسبة المئوية لهذه التشوهات عند المستوى التوافقي المعين هو ،

٪ n تشويه توافقي = [Pn] / [P1} * 100

[Pn] = سعة مكون التردد التاسع

[P1] = سعة تردد الإشارة الأساسي

قد تحدث التشوهات بسبب الخصائص غير الخطية للمكونات المستخدمة في الدائرة الإلكترونية. قد تظهر هذه المكونات خصائص غير خطية مما يؤدي إلى توليد تشوهات في الإشارة. هناك خمسة أنواع مختلفة من التشويه التوافقي في أنظمة الطاقة. هم انهم

• تشويه التردد
• تشويه السعة
• تشويه الطور
• تشويه التشكيل البيني
• عبور فوق التشويه

تحليل التشويه التوافقي

تحليل هذا التشويه هو نوع فريد من التحليل. في هذا النوع ، يتم تطبيق إشارة جيبية أحادية التردد على الدائرة ويتم قياس إخراجها مع تشويه وتحليلها.

عندما يتم تطبيق إشارة الدخل على الدائرة ، بسبب الخصائص غير الخطية للمكونات ، قد يحدث التشوه في إشارة الخرج. لهذا السبب ، قد تظهر الإشارة المرجعية في الخرج عند نقاط تردد مختلفة. إذا قمنا بتحليل التشوهات باستخدام تقنية قياس التشوه التوافقي الكلي ، فيمكننا معرفة قيمة التشوه التوافقي الكلي (THD) والتشويه التوافقي الكلي بالإضافة إلى الضوضاء (THDN) والإشارة إلى الضوضاء والتشويه (SINAD) ونسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) والقيمة التوافقية n فيما يتعلق بالتردد الأساسي. من خلال طريقة قياس التشوه التوافقي الكلي هذه ، يمكننا معرفة جهد المدخلات والمخرجات وقوة الإدخال والإخراج.

أسباب التشويه التوافقي

الأسباب الرئيسية للتشوهات التوافقية هي الحمل غير الخطي وخصائص اللاخطية للمكونات الإلكترونية. يغير الحمل غير الخطي الممانعة بجهد الدخل المطبق. هذا يؤدي إلى حدوث تشوهات في إشارة الخرج. وتظهر المكونات المستخدمة في الدائرة أيضًا الخصائص اللاخطية. يؤدي هذا أيضًا إلى تطوير التوافقيات في الإخراج. بسبب دائرة التشوهات التوافقية ، تحصل على حرارة وإخراج لا يساوي المدخلات. هذا التأثير ضار بأي دائرة.

محلل التشويه التوافقي

العثور على عامل التشويه التوافقي هو الأكثر أهمية لأي دائرة. يمكننا تحليل هذه التشوهات بهذه القيمة. التشويه التوافقي الكلي (THD) هو الأسلوب الأكثر فائدة لإيجاد التشويه التوافقي الكلي للإشارة الحالية والتشويه التوافقي الكلي لإشارات الجهد.

يمكن تعريف THD على أنها النسبة بين قيم RMS لجميع الإشارات التوافقية إلى قيمة RMS لتردد الإشارة الأساسي.

THD الحالي - وفقًا للبيان أعلاه ، يُشار إلى التشويه الكلي للتيار بواسطة THDi

الحالي- THDi

هنا ، In هو تيار RMS للإشارة التوافقية n و I1 هي قيمة RMS للإشارة الأساسية.

الجهد THD - مثل THDi ، يُشار إلى التشوه التوافقي الكلي للجهد بواسطة THDv.

الجهد- THDv

هنا ، Vn هو جهد التوافقي n و V1 هو جهد الإشارة الأساسية. يحلل التشوه التوافقي الكلي (THD) أيضًا السلوك غير الخطي للنظام باستخدام تحويل فورييه السريع (FFT).

مجموع التشويه التوافقي مزيد من الضوضاء (THDN) يتم تعريفها على أنها نسبة قيمة RMS للإشارة الأساسية إلى قيمة RMS للتوافقيات جنبًا إلى جنب مع مكونات الضوضاء.

وبالتالي ، هذا كله عن الهارمونيك تشوه . من المعلومات الواردة أعلاه أخيرًا ، يمكننا أن نستنتج أن هذا هو أهم عامل في النظام لأنه يمكن أن ينتهك إشارة الخرج. ويمكن تحليل ذلك بواسطة عامل THD ويمكن تقليله بالتقنيات والأجهزة المتوفرة في السوق. إليكم سؤال ما هي تطبيقات التشويه التوافقي؟