功放参数指标(下)

　　瞬态互调失真（Transient Intermodulation Distortion），得称TIM失真。是什么时候被发现的笔者搞不清楚，但是TIM测量方法则迟至70年代才公开发表。由於瞬态互调失真与负回输密切相关，所以在讨论瞬态互调失真时就需要先从负回输说起。负回输（Negative Feedback）是一种广泛应用於各类工程技术领域，简音而实用的控制技术，负回输本来是属於控制技术中的闭环控制（Close Loop Control）系统的一个环节，但因为应用广泛，所以常常被用作闭环控制的代名词。负回输实际上是一种普遍存在於人们日常生活中的自然规律，举例来说，当我们驾驶汽车的时候，如果发现汽车偏离得驶路线，我们就会向相反方向扭动方向盘，使汽车驶回正确路线。在这里我们的眼睛就是充当负回输通道的作用，负责把输出值（汽车得驶方向）回馈给挖掘器（大脑） ，然后控制器将输出值和设定值（正确方向）互相比较（相减），然后根据比较后的误差，发出修正讯号（扭方向盘）去纠正由此可见，负回输的作用是将输出值倒相（变为负数），随后将之回馈至输入端，和设定值相减，得出误差讯号，然后控制器就会根据误差大小作出修正。

　　在电子放大线路中，由於零件的对称，温度的变化，噪音的干扰以及其他种种原因，使读号的被放大的同时，无可避免地被加入各种各样的失真，而负回输则能有效地降低这些失真。举一个简单的例子来说，如放大器在放大一个正弦波讯号时，加入了一个失真的方波讯号，这个正弦加方波的讯号会被负回输线路反相，然后加馈至输入端，和原来的正弦波相减，使原来的讯号幅度变小之除还含有一个相反的方波，这个新的讯号在经过放大器时同样会被再次加入一个失真的方波讯号，由於讯号里面已有一个相反的方波，这样正反方波便会互相抵消，使输出讯号只含有正弦波，这就明显地降低了失真。不过负回输的缺点也是很明显的，因为负回输令输入讯号和回馈的输出讯号相减，降低了讯号电平，如果要使输出讯号相沽，降低了讯号电平，如果要使输出讯号被放大到足够的强度，放大器的放大率（增益）便要加大，所幸的是这并非难事，尢其是晶体管机。如果我们将负回输量加大，使输出讯号降低到和输入讯号电平相同的程度，即完全没有放大，这种放大器线路有一个特殊的名称，叫缓冲放大器（Buffer Amplifier）。虽然讯号没有被放大，但因为放大器一般都是输入阻抗高，输出阻抗低。所以缓冲放大器常被用作阻抗匹配之用。

　　既然负回输能有效地降低失真，但为会么又会引起瞬态互调失真呢？原来问题出在时间上，其中又以晶体管机最为严重。和真空管相比，晶体管有坚因耐用，体积小，重量轻放大率高等优点，其缺点是工作特性不稳定，易受温度等因素影响而产生失真甚至失控。解决办法之一是采用高达50至60dB左右的深度负回输。反正晶体管的放大率很高，牺牲一些无所谓，由於采用了大深度的负回输，大幅度减少了失真，所以晶体管机很容易获得高超的技术规格。不过麻烦也就因此而起，为了减少由深度负回佃所引起的高频寄生振荡，晶体管放大器一般要在前置推动级晶体管的基极和集电极之间加入一个小电容，使高频段的相位稍为滞后，称为滞后价或称分补价，可是无论电容如何细小，总需要一定时间来充电，当输入讯号含有速度很高的瞬态脉冲时，小电容来不及充电，也就是说在这一刹那线路是处於没有负回输状态。由於输入讯号没有和负回输讯号相减，造成讯号过强，这些过强讯号会讼放大线路瞬时过载（Overload）。因为晶体管机负回输量大，讯号过强程度更高，常常达到数十倍甚至数百倍，结果使输出讯号削波（Clipping）。这就是瞬态互调失真，因为在晶体管线路最多出现，所以也被称为“原子粒”声。

　　顺带一提的是，这种负回输时间延迟问题在工业控制系统中也常常遇到，称为纯延迟（Dead Time）问题，其起因绝大部份是因为感应器（Sensor）安装位置太远。例如在一个恒温热水器中，瘟度探测被安装在远离发热顺的位置，结果是当探测器感应到水温足够时，在发热器附近的水温早就已经过热了。这样的控制结果必然是水温在过热和过冷之间大幅摆动，称为控制超调（Overshoot）或系统振荡。纯延迟至今仍然是困扰自动控制技术的一大难题，有关解决方法的论文由五十年代至今少说也有上千篇，但始终找不到一个简单而行之有效的办法。

虽然负回输出现时间延迟不好对付，但要解决也不是没有办法，我们可以干脆让它出现，或即使其出现也不至於造成太大的破坏，方法有多种，例如只用小量大环路负回输，这样即命名