Смещение по постоянному току

- Смещение по постоянному току** (также **постоянная составляющая**) — это среднее значение сигнала за определённый период. Сигнал, у которого это среднее равно нулю, называется сбалансированным по постоянному току или сигналом без постоянной составляющей.

1. Применение

В электронных схемах, особенно в усилителях, для корректной работы активных элементов (транзисторов, полевых транзисторов, электронных ламп) необходимо установить определённый режим по постоянному току, называемый рабочей точкой. Это достигается подачей постоянного напряжения или тока смещения. Например, в биполярных транзисторах для этого используются дополнительные резисторы, создающие небольшой ток базы. На этот же вход затем подаётся переменный сигнал, который усиливается. Цепи смещения проектируются так, чтобы не искажать полезный переменный сигнал. Выбор рабочей точки напрямую влияет на коэффициент усиления и уровень нелинейных искажений усилителя, что лежит в основе их классификации.

Однако постоянная составляющая часто является нежелательной, так как может вызывать искажения или другие нарушения в работе схем. Постоянный ток не проходит через трансформаторы и конденсаторы, поэтому для его блокировки и выделения только переменной составляющей сигнала применяют разделительные трансформаторы или последовательно включённые конденсаторы. В обработке сигналов для устранения смещения в реальном времени используют фильтры верхних частот. Для оцифрованных сигналов смещение можно убрать, вычтя среднее амплитудное значение из каждого отсчёта. Очень низкочастотные колебания иногда ошибочно воспринимаются как смещение, но корректно называются «медленно меняющимся постоянным током» или «дрейфом базовой линии».

1. 1. Системы связи

В системах передачи данных через каналы с ёмкостной связью или трансформаторами используют сигналы с нулевой постоянной составляющей. Это предотвращает ошибки, которые могут возникать, когда длинная последовательность единиц создаёт постоянное напряжение, заряжающее разделительный конденсатор и приводящее к ошибочному считыванию сигнала. Для обеспечения этого свойства большинство линейных кодов (например, коды с избыточностью или попарно-сбалансированные коды) разрабатываются специально для формирования сигналов без постоянной составляющей.

1. 1. Аудиотехника

В аудиозаписи постоянное смещение — это нежелательный эффект, возникающий обычно из-за неисправного или некачественного оборудования на этапе захвата звука. Оно смещает центр звуковой волны, что может привести к двум основным проблемам: либо к клиппингу (обрезанию) самых громких участков сигнала, либо к возникновению неслышимых низкочастотных искажений. Эти искажения могут стать слышимыми при последующем сжатии аудио, например, в формат MP3.

В историческом контексте постоянное подмагничивание применялось в ранних магнитофонах для снижения нелинейных искажений при записи. Также постоянное смещение может подаваться на управляющую сетку лампы в усилителях низкой частоты для регулировки выходной мощности.

1. 1. Выбор частоты

В генераторах, управляемых напряжением (например, в радиопередатчиках), выбор несущей частоты осуществляется именно с помощью напряжения смещения постоянного тока. При частотной модуляции (FM) переменная составляющая управляющего сигнала складывается с этим смещением. Более того, частотная манипуляция может быть реализована исключительно за счёт переключения уровня постоянного смещения.

1. 1. Математическое представление

Концепция постоянной составляющей применима не только к электрическим сигналам, но и к любому волновому представлению. Она также используется в двумерных преобразованиях, таких как дискретное косинусное преобразование, лежащее в основе алгоритма сжатия JPEG.

1. См. также

Фантомное питание

1. Примечания

1. Литература

«Коды с нулевым постоянным током, или, как их часто называют, без постоянной составляющей, имеют долгую историю, и их применение, безусловно, не ограничивается практикой записи».

Ссылки[править | править код]