게인 압축
Gain compression |
중요한 게인 압축 파라미터는 출력 전력(OP)의 1dB 압축을 초래하는 전력 입력인 OP1dB이다. 이 예에서 OP1dB는 약 2와트인데, 이는 입력 전력 수준에서 녹색 곡선은 6와트, 빨간색 곡선은 약 5와트이기 때문이다. 5/6의 비율은 83.3%인 반면 1dB의 손실은 %=(- / 의 비율이다
게인 압축은 증폭 장치의 전달 기능의 비선형성에 의해 발생하는 미분 또는 경사 이득의 감소다. 이러한 비선형성은 전원 분산으로 인한 열이나 선형 영역을 넘어 활성 장치를 과도하게 구동하여 발생할 수 있다. 회로의 큰 신호 현상이다.
관련성
게인 압축은 오디오나 RF와 같이 다이나믹 레인지의 모든 시스템에 관련된다. 트랜지스터 회로보다 튜브 회로에서 더 일반적인데, 위상 차이로 인해 "밸브 사운드"라고 불리는 오디오 성능의 차이가 발생할 수 있다. 무선 수신기의 프런트 엔드 RF 앰프는 강한 원하지 않는 신호에 의해 과부하되었을 때 특히 이 현상에 취약하다.
오디오 효과
튜브 라디오 또는 튜브 앰프는 볼륨이 한 점까지 증가하며, 입력 신호가 장치의 선형 범위를 벗어나면 유효 이득이 감소하여 파형의 형상이 변경된다. 그 효과는 트랜지스터 회로에서도 나타난다. 효과의 범위는 증폭기의 위상에 따라 달라진다.
클리핑과 압축의 차이점
클리핑은 신호 압축의 한 형태로서 압축이 즉각적이지 않은 일반적인 스튜디오 오디오 레벨 압축기의 작동과 다르다(공격 및 해제 설정을 통해 시간적으로 지연됨).
클리핑은 특정 임계값을 초과하는 오디오 정보를 파괴한다. 압축 및 제한은 임계값을 초과하는 파형의 모양뿐만 아니라 전체 파형의 모양을 변경한다. 왜곡을 일으키지 않고 매우 높은 비율로 제한과 압축이 가능한 이유다.
제한 또는 클리핑
게인은 선형 연산이다. "게인 압축"은 선형적이지 않으며, 따라서 그 효과는 '슬로프' 또는 '차동' 이득의 상실을 야기하는 전달 특성의 비선형성 때문에 왜곡의 하나이다. 따라서 앰프의 작은 신호 게인을 사용하여 출력이 예상보다 적다.
클리핑에서 신호는 특정 진폭으로 갑자기 제한되어 해당 레벨 아래로 유지되도록 왜곡된다. 이것은 원래 신호에 존재하지 않는 추가 고조파를 생성한다.
"부드러운" 클리핑 또는 제한은 전송 특성에 날카로운 "핵심점"이 없음을 의미한다. 부드럽게 잘린 사인파는 가장자리가 더 둥근 사각파처럼 되겠지만 여전히 많은 추가 고조파를 갖게 될 것이다.
압축
이득의 압축은 큰 진폭에서 실행될 때 장치의 비선형 특성에 의해 발생한다. 어떤 신호로도 입력 레벨이 앰프의 선형 범위 이상으로 증가하면 게인 압축이 발생한다.
트랜지스터의 작동 지점은 온도에 따라 이동할 수 있으므로 출력이 높을수록 수집기 소산으로 인해 압축이 발생할 수 있다. 그러나 그것은 이득의 변화가 아니라 비선형 왜곡이다. 출력 레벨은 입력 레벨이 높아질수록 상대적으로 동일하게 유지된다. 증폭기의 전달 특성의 비선형 부분에 도달하면 입력의 증가가 비례적인 출력 증가와 일치하지 않을 것이다. 그러므로 이득의 압축이 있다. 또한 이때 전달함수가 더 이상 선형이 아니기 때문에 조화 왜곡이 발생한다.
의도적 압축
'다이내믹 레인지 컴프레서'라고 불리는 장치에 사용되는 의도적인 압축(자동 게인 제어 또는 오디오 레벨 압축이라고도 함)에서는 시간의 경과에 따른 입력 레벨에 대응하여 회로의 전체적인 게인이 능동적으로 변화하므로 전달 기능이 단시간에 걸쳐 선형적으로 유지된다. 그러한 시스템으로의 사인파는 여전히 출력에서 사인파처럼 보일 것이지만, 전체적인 이득은 그 사인파의 수준에 따라 다양하다. 특정 입력 레벨 이상에서는 출력 사인파가 항상 동일한 진폭이어야 한다. 의도적 압축의 출력 수준은 비선형 동작을 최소화하기 위해 시간에 따라 변화한다. 게인 압축의 경우, 그 반대는 사실이며, 그 출력은 일정하다. 이런 점에서 의도적인 압축은 예술적인 목적을 덜 제공한다.
무선주파수압축
RF 증폭기의 "게인 압축"은 소프트 클리핑과 유사하다. 그러나 협대역 시스템에서는 단순히 고조파들이 증폭 후 걸러지기 때문에 그 효과가 압축을 얻는 것과 더 유사하다. RF 증폭기 리스트의 많은 데이터 시트가 왜곡 수치보다는 압축을 얻는데, 이는 비선형 RF 증폭기의 왜곡 수치보다 측정이 용이하고 중요하기 때문이다.
광대역 및 저주파 시스템에서 비선형 효과는 출력이 잘리는 등 쉽게 볼 수 있다. 1GHz에서도 동일한 것을 보려면 대역폭이 최소 10GHz인 오실로스코프가 필요하다. 스펙트럼 분석기로 관찰하면, 기본 압축 및 고조파가 증가한다.
RF 압축의 예
저소음 RF 앰프는 900 MHz 수신기로 방향 안테나를 통해 공급되는 경우 전송 범위를 개선해야 한다. 그것은 작동하지만, 수신기는 700 MHz 정도 되는 UHF 방송국 몇 곳을 픽업할 수도 있다.
예를 들어, 채널 54가 6 MW의 AM, FM, PM을 전송하는 경우, -80 dBm으로 예상되는 RF 프런트 엔드가 과부하되어 혼합 제품이 생성될 것이다. 이것은 게인 압축의 전형적인 효과다.
고출력 확성기
전력 압축은 확성기 음성 코일에 열을 가하여 저항을 증가시킬 때 발생하는 일종의 이득 압축이다. 이것은 앰프로부터 더 적은 전력을 끌어들이고 음압 수준의 저하를 야기한다.
