Điện tử Tuyến tính

Trong điện tử, vùng hoạt động tuyến tính của một thiết bị, ví dụ như một transistor, là nơi mà một biến phụ thuộc (như dòng collector của transistor) là tỷ lệ thuận với một biến độc lập (như dòng base). Điều này đảm bảo rằng một đầu ra analog là một mô phỏng chính xác của tín hiệu đầu vào, thông thường với biên độ cao hơn (khuếch đại). Một ví dụ điển hình của thiết bị tuyến tính là một bộ khuếch đại âm thanh trung thực cao, khuếch đại tín hiệu mà không được thay đổi dạng sóng của nó. Những ví dụ khác là bộ lọc tuyến tính, bộ điều chỉnh tuyến tính, và khuếch đại tuyến tính nói chung.

Trong hầu hết các khoa học và công nghệ, phân biệt với toán học, ứng dụng, một cái gì đó có thể được mô tả như là tuyến tính nếu nó có đặc tính là gần như nhưng không hẳn là một đường thẳng; và tuyến tính có thể chỉ có giá trị trong khoảng làm việc nào đó - ví dụ, một bộ khuếch đại âm thanh độ trung thực cao có thể bị méo dù chỉ là một tín hiệu nhỏ, nhưng đủ nhỏ để có thể chấp nhận được (chấp nhận được nhưng tuyến tính không hoàn hảo); và có thể bị méo rất nặng nếu tín hiệu vào vượt quá một giá trị nhất định, khiến nó vượt ra khỏi phần xấp xỉ tuyến tính của hàm truyền.[4]

Tích phân tuyến tính

Bài chi tiết: tích phân tuyến tính

Đối với một thiết bị điện tử (hoặc thiết bị vật lý khác) có thể chuyển đổi một đại lượng này sang một đại lượng khác, Bertram S. Kolts viết:[5][6]

“Có ba định nghĩa cơ bản cho tích phân tuyến tính được sử dụng phổ biến: tuyến tính độc lập, tuyến tính dựa trên điểm zero, và tuyến tính cực hoặc điểm kết thúc. Trong mỗi trường hợp, tuyến tính xác định hiệu suất làm việc thực tế của thiết bị trong một phạm vi hoạt động quy định xấp xỉ là một đường thẳng. Độ tuyến tính thường được đo trong quan hệ với độ lệch, hoặc phi tuyến, từ một đường thẳng lý tưởng và nó thường được biểu diễn theo toàn thang phần trăm, hoặc ppm (phần triệu). Thông thường, đường thẳng thu được bằng cách thực hiện một mẫu bình phương nhỏ nhất của dữ liệu. Ba định nghĩa khác nhau về cách thức mà các đường thẳng là xác định liên quan đến hiệu suất thực tế của thiết bị. Ngoài ra, tất cả ba trong số các định nghĩa này bỏ qua bất kỳ độ lợi, hoặc sai số độ lệc có thể có mặt trong các đặc tính hiệu suất thực tế của thiết bị.Nhiều lần một đặc tính kỹ thuật của thiết bị sẽ đơn giản là tuyến tính, mà không có lời giải thích khác đối với loại tuyến tính dự định. Trong các trường hợp một đặc điểm kỹ thuật được thể hiện đơn giản là tuyến tính, nó được giả định là tuyến tính độc lập.

Tuyến tính độc lập có lẽ là định nghĩa tuyến tính thường được sử dụng nhất và thường được tìm thấy trong các thông số kỹ thuật đối với DMM (đồng hồ đo điện chỉ thị số) và ADC(Biến đổi Analog sang số), cũng như các thiết bị như volt kế. Tuyến tính độc lập được định nghĩa là độ lệch tối đa của hiệu suất thực tế nằm trên một đường thẳng, để giảm thiểu độ lệch cực đại. Trong trường hợp đó không có những ràng buộc đặt trên các vị trí của đường thẳng và nó có thể nằm ở bất cứ nơi nào cần thiết để giảm thiểu độ lệch giữa nó và đặc tính hiệu suất của thiết bị.

Tuyến tính dựa trên Zero buộc các giá trị ngưỡng dưới của đường thẳng bằng với giá trị ngưỡng dưới thực tế của đặc tính của thiết bị, nhưng nó cho phép đường thẳng đó quay để giảm thiểu độ lệch cực đại. Trong trường hợp này, do vị trí của đường thẳng bị hạn chế bởi yêu cầu các giá trị ngưỡng dưới của đường thẳng và đặc tính của thiết bị phải trùng khít nhau, phi tuyến dựa trên định nghĩa này nói chung sẽ lớn hơn so với tuyến tính độc lập.

Đối với tuyến tính điểm cuối, không phép sự linh hoạt nào đặt vào vị trí của đường thẳng để giảm thiểu các sai lệch. Đường thẳng phải được đặt như vậy để mỗi điểm cuối của nó được trùng hợp với giá trị ngưỡng trên và dưới thực tế của thiết bị. Điều này có nghĩa rằng phi tuyến được đo theo định nghĩa này thường sẽ lớn hơn so với đo bằng định nghĩa tuyến tính độc lập, hoặc định nghĩa tuyến tính dựa trên zero. Định nghĩa này của tuyến tính thường được áp dụng trong các bộ ADC, DAC và nhiều loại cảm biến khác.

Đôi khi ta cũng gặp một định nghĩa tuyến tính thứ tư, tuyến tính tuyệt đối. Tuyến tính tuyệt đối là một biến thể của tuyến tính điểm cuối, trong đó cho phép có sự linh hoạt trong vị trí của đường thẳng, tuy nhiên trong trường hợp này độ lợi và sai số bù đắp của thiết bị thực tế được chứa trong đo lường tuyến tính, làm cho phương pháp này trở thành phương biện pháp khó đo nhất đối với hiệu suất của thiết bị. Đối với tuyến tính tuyệt đối các điểm cuối của đường thẳng được xác định bởi các giá trị lý ngưỡng trên và ngưỡng dưới lý tưởng cho thiết bị, chứ không phải là các giá trị thực tế. Sai số tuyến tính trong trường hợp này là độ lệch cực đại của hiệu năng thực tế của so với lý tưởng.

”