Verzerrung (Elektrotechnik)

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Verzerrung der Ausgangsgröße I_\mathrm D gegenüber der Eingangsgröße U_\mathrm{GS} im nicht linearen Teil der Kennlinie eines Feldeffekttransistors

Als Verzerrung bezeichnet man in der Elektrotechnik eine überwiegend nicht erwünschte Veränderung der Form im zeitlichen Verlauf einer zeitveränderlichen Wechselgröße. Sie wird vorwiegend bei periodischen Signalen beobachtet; aber auch ein einzelner Impuls kann in seiner Form geändert, eben verzerrt werden. Die Verzerrung steht im Gegensatz zur Modulation als einer gewünschten Veränderung.

In der Akustik gibt es zur Erzielung gewisser Klangeffekte auch die gewollte Verzerrung.

Man unterscheidet „lineare Verzerrungen“ und „nichtlineare Verzerrungen“.

Die nichtlineare Verzerrung, verursacht durch ein nichtlineares System, wird vorzugsweise bei einer Abweichung von einem ursprünglich sinusförmigen Signalverlauf bedeutsam. Ihre wichtigsten Verursacher sind Halbleiterbauelemente und magnetische Bauelemente (Drosseln, Transformatoren) mit nicht linearen Kennlinien, ferner Übersteuerung.

Diese Art von Verzerrung lässt sich so beschreiben, dass sich zusätzliche Sinus-Schwingungen ausbilden, die als Oberschwingungen zur ursprünglichen Grundschwingung bezeichnet werden. Deren Anteil am Gesamtsignal kann durch den Klirrfaktor angegeben werden. Die Oberschwingungen weisen ganzzahlig-vielfach höhere Frequenzen als die Grundfrequenz auf. Mathematisch wird die verzerrte Schwingung durch eine Fourierreihe dargestellt. – Ferner können durch Intermodulation zusätzlichen Frequenzen entstehen.

Verschiedene Verzerrungen eines Rechteckpulses – je nachdem, wie weit die hohen oder alle Oberschwingungen fehlen

Die lineare Verzerrung entsteht in linearen Netzwerken durch deren Frequenzgang, wenn sich Verstärker und Übertragungswege zwar linear, aber frequenzabhängig verhalten, z. B. Anteile mit hohen Frequenzen unterdrücken.

Diese Art von Verzerrung kann bei einem reinen Sinussignal nicht auftreten. Aber bei einer nicht sinusförmigen Schwingung bis hin zum Puls, wenn das Signal von Anfang an als Überlagerung von Sinusschwingungen ansehbar ist, kann sich durch lineare Verzerrung der Anteil der Oberschwingungen am Gesamtsignal verändern, wodurch sich die Form ändert.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Heinrich Schröder: Elektrische Nachrichtentechnik. Band 1: Grundlagen, Theorie und Berechnung passiver Übertragungsnetze. Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik, Berlin-Borsigwalde 1966.