最新失真放大电路研究
放大器非线性失真研究装置设计与测试
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计时代汽车 放大器非线性失真研究装置设计与测试臧竞之 李希平杭州广安汽车电器有限公司 浙江省杭州市 311402摘 要： 基于STM32F334单片机设计制作的一个放大器非线性失真研究装置。
该设计采用晶体管放大电路将信号源放大，使用四双向模拟开关（CD4066BM）做模拟开关，利用单片机自带ADC采集电压变化，用FFT 算法实现的低频谐波失真度的测量。
使用THD的计算公式计算出线性放大器的“总谐波失真”近似值。
通过EKT043显示触摸屏显示当前输出波形和失真度并且可以通过按键进行波形选择。
关键词：STM32F334单片机 晶体管 ADC采集 FFT算法1 系统方案论证1.1 方案描述信号源输出频率为1kHZ、峰峰值为20mV的正弦波，通过晶体管放大电路放大到峰峰值不小于2V，频率为1kHZ的无明显失真正弦波形，顶部失真波形，底部失真波形，双向失真波形，交越失真波形这5种波形[1]。
通过ADC采集电压变化，用FFT算法实现的低频谐波失真度的测量，使用THD计算公式计算出非线性失真的输出的“总谐波失真”近似值。
通过EKT043显示触摸屏显示当前输出波形和失真度。
如图1所示。
1.2 方案比较与选择1.2.1 失真度测量方法的比较与选择方案一：失真度计以模拟法为基础，采用基于基波抑制原理的基波抑制方法，通过频率选择性无源网络抑制基波，并从抑制基波后的总均方根电压和均方根谐波电压中计算失真度，基波抑制法构成的失真度测量仪可以解决频率范围为100Hz～10KHz、失真度为1×10-5～100％的总体谐波失真测量，测量准确度为±5％～±30％左右，测量较为方便。
方案二：采用快速傅立叶变换（FFT）算法对量化后的信号进行处理，得到基波和各次谐波的电压，从而计算出失真度[2]。
为了提高非整周期采样条件下失真度测量的精度，可以采用准同步法对被测信号的基波和谐波电压进行精确测量。
晶体管共射极单管放大电路实验报告
晶体管共射极单管放大电路实验报告一、实验目的1、掌握晶体管共射极单管放大电路的组成及工作原理。
2、学习静态工作点的调试方法，研究静态工作点对放大器性能的影响。
3、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量方法。
4、观察放大器输出波形的失真情况，了解产生失真的原因及消除方法。
二、实验原理1、晶体管共射极单管放大电路的组成晶体管共射极单管放大电路由晶体管、基极电阻、集电极电阻、发射极电阻和耦合电容等组成。
输入信号通过耦合电容加到晶体管的基极，经晶体管放大后，从集电极输出，再通过耦合电容加到负载电阻上。
2、静态工作点的设置静态工作点是指在没有输入信号时，晶体管各极的直流电流和电压值。
合适的静态工作点可以保证放大器在输入信号的作用下，输出信号不失真。
静态工作点的设置主要通过调整基极电阻和集电极电阻的阻值来实现。
3、放大器的性能指标（1）电压放大倍数：是指输出电压与输入电压的比值，反映了放大器对信号的放大能力。
（2）输入电阻：是指从放大器输入端看进去的等效电阻，反映了放大器从信号源获取信号的能力。
（3）输出电阻：是指从放大器输出端看进去的等效电阻，反映了放大器带负载的能力。
三、实验仪器及设备1、示波器2、信号发生器3、直流稳压电源4、万用表5、实验电路板6、晶体管、电阻、电容等元件四、实验内容及步骤1、按图连接实验电路仔细对照电路图，在实验电路板上正确连接晶体管共射极单管放大电路，注意元件的极性和引脚的连接。
2、静态工作点的调试（1）接通直流稳压电源，调节电源电压至合适值。
（2）用万用表测量晶体管各极的电压，计算静态工作电流。
（3）通过调整基极电阻的阻值，改变静态工作点，观察输出电压的变化，使输出电压不失真。
3、测量电压放大倍数（1）将信号发生器的输出信号接到放大器的输入端，调节信号发生器的频率和幅度，使输入信号为正弦波。
（2）用示波器分别测量输入信号和输出信号的峰峰值，计算电压放大倍数。
4、测量输入电阻（1）在放大器的输入端串联一个已知电阻。
模电论文放大电路失真现象的研究
目录一、引言 (2)二、晶体管放大电路的类型 (2)2.1共射极放大电路 (2)2.2共集极放大电路 (2)2.3共基极放大电路 (2)三、几种类型的失真 (3)3.1非线性失真 (3)3.1.1饱和失真 (3)3.1.2截止失真 (4)3.1.3交越失真 (4)3.1.4双向失真 (6)3.2晶体管放大电路非线性失真的因素概括 (6)3.2.1信号源内阻 (6)3.2.2放大器接法 (6)3.2.3负反馈 (7)3.2.4多级反相放大 (7)3.3线性失真 (7)四、总结 (8)参考文献 (9)放大电路失真现象的研究张翔翔（北京交通大学电子信息工程学院北京 100044）摘要：本文介绍了几类放大电路，然后介绍了几种晶体管放大电路几种类型的失真。
并分析了失真产生的原因，又通过具体电路的具体波形非线性失真，介绍了线性失真和非线性失真的区别，着重讲解了减少线性失真和非线性失真的方法和步骤。
一、引言失真的情况在现实生活中随处可见，指的是指一个物体、影像、声音、波形或其他资讯形式其原本形状（或其他特征）的改变现象，而且往往是不希望出现的。
在理想的放大器中，输出波形除放大外，应与输入波形完全相同，但实际上，不能做到输出与输入的波形完全一样，这种放大电路中的失真无疑会给工程增加一些麻烦，所以对其失真类型的判断和采取相应的改进措施就显得颇为必要了。
放大电路常见的失真分为线性失真和非线性失真，其中非线性失真又包括饱和失真、截止失真和交越失真。
二、晶体管放大电路的类型晶体管放大电路中的关键器件便是晶体管。
由NPN型晶体管和PNP型晶体管组成基本放大电路各有3种，即共射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路。
2.1共射极放大电路图2-1左所示为共射极放大电路的基本结构，从图中可以看到该类电路是将输入信号加到晶体管基极和发射极之间，而输出信号又取自晶体管的集电极和发射极之间，由此可见发射极为输入信号和输出信号的公共接地端，具有这种特点的单元电路便称为共射极放大电路。
功率放大器非线性失真特性研究
功率放大器非线性失真特性研究功率放大器是电子设备中一种重要的电路，可以将信号的电压或电流进行放大，并输出到外部电路中。
随着科学技术的不断发展，功率放大器的应用范围越来越广泛。
但是，功率放大器中存在着非线性失真的问题，这会对信号的传输产生负面影响。
本文将就功率放大器非线性失真特性进行深入探讨。
一、功率放大器的工作原理功率放大器主要由直流供电、输入信号放大、输出阶段等组成。
在工作时，信号被输入到输入端，并通过输入信号放大器进行放大，然后被输送到输出阶段，并从输出端输出。
在放大过程中，功率放大器需要保证输出信号与输入信号之间的线性关系，否则就会出现失真现象。
但是，有些因素会导致功率放大器出现非线性失真，如功率放大器本身的非线性特性、电容和电感等元件的非线性特性、信号的过载等。
二、功率放大器的非线性失真特性1.交叉失真交叉失真是指两个频率不同的信号在功率放大器内交叉产生失真引起的失真。
这种失真主要由功率放大器的非线性特性引起。
当两个不同频率的信号同时存在于功率放大器中时，会产生交叉相位，这会导致交叉失真的发生。
2.截止失真截止失真是指输出信号的幅度不能随着输入信号的幅度而无限制地增加。
当输入功率达到一定程度时，输出功率开始波动，无法再继续增加。
这种失真主要由功率放大器的内部电压限制引起，当电压超过一定限制时，输出信号的幅度就无法再随着输入信号的幅度而增加。
3.交调失真交调失真是指两个频率不同的信号在功率放大器内交互作用产生失真引起的失真。
当两个不同频率的信号同时作用于功率放大器时，会在放大器内产生交互作用，导致交调失真的发生。
三、功率放大器非线性失真控制方法1.负反馈负反馈是一种消除失真的方法，它可以通过将一部分输出信号输入到功率放大器的输入端进行控制，从而减小输出信号与输入信号之间的误差。
负反馈可以降低失真程度并提高整个系统的线性度，但它不能彻底消除失真。
2.滤波滤波是一种消除失真的方法，它可以将出现于功率放大器输出端的失真信号进行筛选，只保留有效信号而滤去失真信号。
单管共射放大电路实验讨论在调试过程中出现的问题
单管共射放大电路实验讨论引言单管共射放大电路是一种常见的基本放大电路，也是电子工程学习的重要内容之一。
在实际调试过程中，经常会出现一些问题。
本文将围绕单管共射放大电路实验的调试过程，讨论一些可能出现的问题，并提供解决方案。
实验背景单管共射放大电路是一种用于放大电压信号的电路，它由一个晶体管、若干个电阻和电容组成。
在实验中，我们通常会使用直流电源和信号发生器提供电源和输入信号，使用示波器观察输出信号。
问题讨论1. 输入信号失真在单管共射放大电路中，输入信号的失真可能会导致输出信号的畸变。
输入信号失真的主要原因有：•输入信号源的内阻过大，导致输入信号电压下降；•输入信号的频率超出放大电路的工作范围，或者输入信号的幅度过大，导致饱和或截断现象。
解决方案：•使用低内阻的输入信号源；•根据放大电路的工作范围选择合适的输入信号。
2. 晶体管工作点偏离理想值单管共射放大电路的正常工作需要一个合适的偏置点（也称为工作点），以确保晶体管工作在放大区。
偏置点的选取不当可能导致晶体管处于饱和或截断状态，不利于正常放大。
偏置点的选取可以依据以下原则：•偏置点应选取在负载线中心；•偏置点的选取需要综合考虑信号的幅度和频率，以及晶体管参数。
3. 输出信号失真输出信号的失真可能由多种原因造成，如晶体管的非线性特性、电源的噪声干扰以及电容的放大失真等。
解决方案：•使用高质量的晶体管，以减小非线性失真；•使用稳定的电源，以减小电源噪声；•使用高品质的电容器，以减小放大失真。
4. 功率损耗过大功率损耗过大可能会导致电路元件的过热甚至损坏。
解决方案：•使用适当的电阻值，以减小功率损耗；•使用散热器等降低元件温度的措施。
5. 输入和输出阻抗不匹配当输入源的阻抗与放大电路的输入阻抗不匹配时，会导致信号的反射和失真。
解决方案：•使用匹配的输入和输出阻抗；•添加适当的阻抗变换电路。
6. 温度效应对电路性能的影响晶体管的参数随温度的变化而变化，温度升高可能导致放大电路性能的变化。
(2023)两级放大电路实验报告(一)
(2023)两级放大电路实验报告(一)实验报告：(2023)两级放大电路实验目的•了解两级放大电路的基本原理及其特性；•掌握两级放大电路的设计方法和测量方法。
实验原理一、基本概念两级放大电路即由两级电子管、半导体器件或集成电路构成的放大器电路，其中第一级为前置放大器，第二级为功率放大器，两级之间具有放大倍数和阻抗匹配的功能。
二、两级放大电路的基本结构两级放大电路的基本结构如下图所示：输入信号 --> 前置放大器 --> 输出信号 --> 功率放大器 --> 输出信号三、放大倍数计算两级放大电路的总放大倍数等于前置放大器的放大倍数和功率放大器的放大倍数的乘积。
具体计算公式如下：Af = Af1 * Af2其中，Af为总放大倍数，Af1为前置放大器放大倍数，Af2为功率放大器放大倍数。
四、阻抗匹配两级放大电路中，前置放大器和功率放大器之间需要进行阻抗匹配，以保证信号传输的完整性和有效性。
实验步骤1.按照电路图连接电路，注意接线正确；2.使用万用表检查各电路元件的正常工作；3.对电路进行初步调节，调整前置放大器、功率放大器的偏置点；4.测量并记录各放大器的电压增益和频率响应曲线；5.测量输出信号的失真率及谐波失真度；6.分析实验数据，进行实验结论。
实验结果通过实验测量，得到两级放大电路的总放大倍数为100倍，频率响应曲线为20Hz~20kHz，失真率为5%，谐波失真度在-30dB以下，实验数据较为理想。
实验结论两级放大电路在信号传输时具有以下特点：•可以提高信号的幅度、电平和功率；•可以进行阻抗匹配，确保信号传输的完整性和有效性；•可以通过调节偏置点、增益等参数，对信号进行精细调节。
综上所述，两级放大电路是一种重要的信号处理电路，在实际应用中具有广泛的应用前景。
实验注意事项1.电路连接时应注意各电路元件的极性以及焊接是否牢固；2.电源电压和电流应控制在规定范围内，以免损坏电路；3.仪器设备操作时要规范使用，注意安全操作；4.实验数据采集时应注意数据的准确性和可重复性。
放大器的非线性失真
放大器的非线性失真The document was prepared on January 2, 2021放大器的非线性失真非线性失真是模拟电路中影响电路性能的重要因素之一.本章先从非线性的定义入手,确定量化非线性的一个度量标准,然后研究放大器的非线性失真及其差动电路与反馈系统中的非线性,并介绍一些线性化的技术.概述非线性的定义电路非线性是指输出信号与输入信号之比不为一个常量,体现在输出与输入之间的关系不是一条具有固定斜率的直线,或体现为小信号增益随输入信号电平的变化而变化.放大器的非线性定义：当输入为正弦信号时,由于放大器管子的非线性,使输出波形不是一个理想的正弦信号,输出波形产生了失真,这种由于放大器管子参数的非线性所引起的失真称为非线性失真.由于非线性失真会使输出信号中产生高次谐波成分,所以又称为谐波失真.非线性的度量方法1 泰勒级数系数表示法：用泰勒级数展开法对所关心的范围内输入输出特性用泰勒展开来近似：)()()()(33221 +++=t x t x t x t y ααα 对于小的x ,y t≈α1x ,表明α1是x ≈0附近的小信号增益,而α2,α3等即为非线性的系数,所以确定式中的α1,α2等系数就可确定.2 总谐波失真THD 度量法：即输入信号为一个正弦信号,测量其输出端的谐波成分,对谐波成分求和,并以基频分量进行归一化来表示,称为“总谐波失真”THD .把xt=Acosωt 代入式中,则有：+++++=+++=)]3cos(cos 3[4)]2cos(1[2cos cos cos cos )(332213332221t t A t A t A t A t A t A t y ωωαωαωαωαωαωα由上式可看出,高阶项产生了高次谐波,分别称为偶次与奇次谐波,且n 次谐波幅度近似正比于输入振幅的n 次方.例如考虑一个三阶非线性系统,其总谐波失真为：2331233222)43()4()2(THD A A A A αααα++= 3 采用输入/输出特性曲线与理想曲线即直线的最大偏差来度量非线性.在所关心的电压范围0 V i,max 内,画一条通过实际特性曲线二个端点的直线,该直线就为理想的输入/输出特性曲线,求出它与实际的特性曲线间的最大偏差ΔV ,并对最大输出摆幅V o,max 归一化.即在如图所示.V图 非线性的确定单级放大器的非线性1 由于管子特性引起的非线性以共源放大器为例来说明单级放大器的非线性,如图所示是带电阻负载的共源放大器.V S +v sVo图 共源放大器图中V S 为M 1管的直流工作点,即栅源电压,而v s 则为输入的交流小信号,假定输入的交流小信号为：t cos V v m s ω= 则根据饱和萨氏方程可得其漏极电流为： 2)cos (t V V V K I m th GS N D ω+-=上式中I D0为直流输出,所以在输出端的交流信号可表示为：+++-=)]2cos(1[21cos )(22t V K t V V V K I m N m th GS N d ωω输出信号的基波与二次谐波的幅度之比为：)(42th GS mV V V A A -=ωω 由上式可以看出MOS 放大器的非线性失真是由于输出电流与输入电压的平方关系引起的,当V m 很小时,二次谐波可以忽略.2 由放大器传输特性引起的非线性带电阻负载的共源放大器的传输特性如图所示.V图 带电阻负载的共源放大器的传输特性由上图可以看出,放大器的非线性失真与输入信号大小、直流工作点偏置点有关.一般放大器的最大输出幅度是指无失真的输出.所以当偏置点不同时同一放大器的输出幅度是不同的.由于V o ＝V DD －I D R ,而放大器的电压增益为：A v =－g m R ,所以当电源电压为常数时,随着电阻R 值的增大,放大器的增益增加,但输出幅度的动态范围减小.差分电路的非线性对于差分电路,由于输入与输出间表现出一种“奇对称”的关系,即f －x=－fx ,所以对式的泰勒展开式进行简化,应只有奇次项,所有的偶次项系数为零,即输入为差分信号时差分放大器不存在偶次谐波,从而减少了非线性.V图 相同电压增益的单端放大器与差分放大器对于如图所示的差分放大器,其小信号电压增益为：)(2 R V V K R g A th GS N m v -=≈ 与共源放大器一样,假设输入信号为V m cosωt .则有：21D D o I I I -= 21GS GS id V V V -=根据饱和萨氏方程有：22221)(4 2idth GS id N id NS idN D D V V V V K V K I V K I I --=-=-从式可以看出,只有当N S id K I V /2≤时,I D1、I D2才有意义,而当V id 较小时,△I D ＝I D1－I D2和V id 才是线性的.所以一般认为在满足N S id K I V /±≤时,差分放大器是线性的.如果|V id |<<V GS －V th ,则将式中的根号下的式子展开得：)(8cos cos )(2 )(81)(2)(41)(2233222221⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---≈---=-th GS m m th GS N th GS idth GS id N th GS idth GS di N D D V V t V t V V V K V V V V V V K V V V V V V K I I ωω 利用三角函数的性质cos 3ωt=3cosωt+cos3ωt/4对式进行进一步的简化,有：)(32)3cos(cos )(323232321th GS m m th GS m m m D D V V t V g t V V V V g I I --⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-ωω 由上式可以看出：差分放大器的非线性失真只包含有奇次谐波,而无偶次谐波分量,且当])(32[323th GS m m V V V V ->>时,其三次谐波分量与基次谐波分量的比值为： )(32/22th GS m V V V -.与式相比可发现：在提供相同的电压增益与输出摆幅的情况下,差动电路呈现的失真要比共源放大的失真要小得多.电路中器件引起的非线性前面介绍的者是假定无源组件为线性,但实际上,特别是在集成电路中,无源组件也都是非线性的.这里主要介绍电容以及用MOS 管作电阻的非线性. 1 电容的非线性电容的非线性主要体现在开关电容电路中,电容器对电压的依赖关系可能会引入相当大的非线性.如图所示的电容结构,则是一个非线性电容.图 一种非线性电容结构对于图中的电容,由于其电容值的大小与PX 二点的电压值即电容两端的电压有关,通常此电容可表示为：)1(2210 +++=V V C C αα 为了考虑电容非线性的影响,分析如图a 所示的开关电容电路.CV oV i0a b图 a 非线性电容的开关电容电路 b 输出曲线假设图中放大器输入电容C 1上有一初始电压为V i0,而输出电容C 2的初始电压为零,且C 1是一非线性电容,并假设C 1/C 2＝K 电路的死循环增益,C 1＝KC 01＋α1V ,则电容C 1上获得的电荷为：201000100112)1( 00i i V V V KC V KC dV V KC dV C Q i i αα+=+==⎰⎰而在放大模式终止时,电容C 2上的电荷为：2100222o o V V C V C dV C Q oα+==⎰而根据电荷守恒定理,Q 1＝Q 2,所以可令式与式相等,则可求得：)211(10120211i i o V K V K V ααα+++-=上式中平方根项下的后两项通常远小于1,因此可以对平方根项展开,有：20102)1(i i o V K K KV V α-+≈从上式可以看出输出电压V o 的非线性是由第二项产生的.2 MOS 管作为电阻的非线性如图所示,为一个有源滤波器,其中使用MOS 管作为其电阻,V VGV oV V o图 用MOS 管作为电阻的有源滤波器选择V G 的电压使MOS 管工作在线性区,因此根据萨氏方程有： DS DSth GS N d V )2V V V (K i --= 对上式进行泰勒展开得：+----=)(21))((22S D N S D th GS N d V V K V V V V K i 式中V D －V S ＝V DS ,则其等效电阻为：++--==)(21)(S D N th GS N DS d V V K V V K V i R 上式中第一项为线性电阻,第二项为非线性电阻,使滤波器电路产生非线性,所以用简单管子工作在非饱和区作电阻时使电路产生非线性,当V D ＋V S 很小时,非线性可以忽略.克服非线性的技术 原理在模拟电路中改善和克服非线性失真的方法基本上都是采用负反馈.其基本的工作原理如下：考虑放大器的非线性失真时,输出信号可以表示为：h v di v o v DA v A v 00+=式中D 为谐波失真系数,v h 为输入端的谐波信号.则一个反馈系统可用图表示.Dv图 反馈系统的对非线性的影响的原理框图由上图可得到：of v f v F v ⋅= f sf di v v v -= di v h v of v A Dv A v 00+=把式、代入式h v sf v v v of Dv A v A F A v 000)1(+=+即：vv hv vv sf v of F A Dv A F A v A v 000011+++=上式说明,非线性失真减小是用降低系统增益换来的,反馈放大器输入信号幅度与无反馈时相同,则负反馈放大器的输出信号缩小了1＋A v0F v 倍.为了便于比较,应将输出信号中的基波幅度调到与无反馈时相同,则有： s v v sf v F A v )1(0+= 把式代入到式中可得到：vv hv s v of F A Dv A v A v 0001++=由上式可以看出负反馈作用使放大器输出信号中的谐波成分减小了,若以D F表示,则有： vv F F A DD 01+=上式说明负反馈放大器非线性失真比无反馈放大器减小了1＋A v0F v 倍.上述情况也可以从放大器的传输特性曲线来理解.假定一个放大器一般放大器的开环传输特性曲线失真可以用分段线性近似,如图所示.图 传输特性曲线失真的分段线性近似表示法当v s ≤V s1时,放大器开环增益为A 1；当V s1＜v s ≤V s2时,放大器开环增益为A 2；当v s ＞V s2时,放大器开环增益为A 3.实际为传输特性的斜率,从此可以看出A 3为零,由于放大器随着输入信号的变化放大器增益的不一致,使输出波形将有失真.当放大器加反馈后该放大器闭环时的增益分别为假定反馈系数都为F v vvo v v F A A A 10111+=vvo v v F A A A 20221+=当反馈深度足够时,则有：A v1=1/F v ,A v2=1/F v ,A V3=0因为A 3＝0.由上述关系画出闭环放大器传输特性如图中虚线所示,可以看出放大器的增益降低了,但线性范围扩展了,只有当v s >V s2时输出信号被限幅,才会失真.所以负反馈放大器在输出信号中非线性失真减小,反馈越深,负反馈放大器线性工作范围越大缓冲器最大：它是全反馈,非线性失真也越小,当放大器进入饱和区后,输出波形限幅.当放大器输入信号本身包含有谐波成分时,负反馈是无法将这种谐波成分减小的,只有加滤波器.改善放大器非线性失真的实际电路1 共源放大器线性电阻源级负反馈如图a所示,这是一个串联负反馈电路,且反馈系数为F＝R S.VoViIa b图a带电阻负反馈的共源级 b不同反馈时的漏电流与Vi的关系负反馈减小了晶体管栅源之间施加的信号的摆幅,因此使得输入－输出特性具有更好的线性.忽略体效应,共源级的等效跨导为：1Smmm RggG+=当g m R S>>1时,则G m接近于1/R S,这是一个与输入无关的值.由图b可以发现R S越大,则ID越稳定.该电路的电压增益为：G m R,由于R S与R都是线性化的,因此A v也是线性的.并且该电路的线性范围直接取决于g m R S,g m R S越大则线性范围越大.例对于一个偏置电流为I0的共源级放大电路如图所示,其输入电压摆幅使漏电流由变化到.则MOS管的跨导发生变化,引起电路的非线性失真,计算以下三种情况下小信号电压增益的变化a R S＝0,b g m R S＝2的负反馈,c g m R S＝4,其中g m是I D＝I1时的跨导.解：假定M1工作于饱和区,则有DmIg∝.则：a当R S＝0时,即不存在负反馈时,有：4.06.0,,=lmhmggb 当g m R S＝2时,由式可得：4.06.00.89)6.021()4.021(4.06.0)4.01/(4.0)6.01/(6.0,,=++=++=SmmSmmlmhmRggRggGGc 同理,当g m R S ＝4时有：4.06.00.86 )6.041()4.041(4.06.0)4.01/(4.0)6.01/(6.0,,=++=++=S m m S m m lm h m R g g R g g G G由式与式可知：当g m R S ＝2时,线性度提高了11%；而当g m R S ＝4时,线性度提高了14%.2 差分放大器的线性负载共源放大器线性电阻源级负反馈,可直接应用到差分放大器中形成差分放大器的线性负载负反馈.如图a 、b 所示.a b图 差分对中使用的源级负反馈 a 一个电阻 b 两个电阻图a 、b 中的差分输入的半电路相同,如同图a 所示.因此其负反馈的作用也与带线性电阻负反馈的共源放大器的效果一样.在图a 中, V GS 抬高了I S R S /2电压值比不带反馈的放大器,而当V id ＝0时,电阻上通过I S /2的电流,因而提高反馈深度以提高线性范围与输出压摆之间是一矛盾的关系,另外,失调与噪声都存在负反馈作用,所以对失调与噪声都有改善.而图b 中,仅用一个电阻,且电阻2R S 上无电流流过,因此失调与噪声不存在负反馈作用,所以容易产生较大的失调和噪声.在MOS 差分运算放大器中,要求R S 能很精确,但是由于工艺原因,其电阻值存在着很大误差,所以一般在制造中采用工作在很深三极管区的MOS 管作为电阻,此时的电阻呈线性特征,当V DS 很小时有：R on3=1/2K N V GS -V th .如图所示.图 通过工作在深线性区的MOSFET 实现负反馈的差分对然而,当输入摆幅较大时,不能保证M 3处于深线性区,因此它的导通电阻将会增大,从而引入了非线性.当图中的电阻R S 用两个工作于深线性区的NMOS 管来实现时,就构成了如图所示的电路.图 用两个工作在线性区的MOSFET 负反馈的差分对当V id ＝0时,M 3与M 4都处在深线性区.假设V id 为负值,即V G1＜V G2,由于V D4＝V G4－V GS2,晶体管M 4处在线性区,而M 4则因为其漏极电压大于栅源电压,最终将进入饱和区.因此,即使一个负反馈器件进入饱和区,电路仍能保持相对线性.在设计时,令W/L 1,2≈7W/L 3,4,则可得到较宽的线性范围.但是在图中,当M 3、M 4进入饱和区时,电阻增加,在管子上的压降增大,使电路脱离了线性区.3 改变输入对管的输入特性来克服放大器的非线性强制输入对管始终工作在深的线性区,如图所示,图中运放A 1、A2使得：V A ＝V B ≈V b,且不受输入电平变化的影响,而且要求V b <<V GS1－V th1,因此输入对管M 1、M 2始终工作于深线性区.13V b图 输入器件工作在线性区的差分对该电路的特点为：1 由于M 1、M 2工作于深线性区,故它们的跨导较小,且为：g m1=g m2=2K N1V DS =2K N1V b . 所以这种线性范围的扩大是以增益的降代为代价的.2 因为M 1、M 2的工作状态与V i 的共模电平有关,所以输入共模电平必须严格控制,并跟踪V b ,以便确定I D1和I D2.3 M 3,M 4与两个辅助放大器在输出端会产生很大的噪声.4 利用器件特性的互补法其思路是将放大器看作由一个电压－电流V/I转换器后面再接一个电流－电压I/V转换器构成.这样在理想情况下,电压－电流转换时的非线性用其后的电流－电压的非线性相互抵消,从而产生线性的放大器.但在实际中,由于存在着各种其它非理想效应都会在电路中产生非线性,从而减小了放大器的线性工作范围.。
放大器非线性失真研究装置的设计
放大器非线性失真研究装置的设计
韩芝侠;武轩;陈友友;雷雨
【期刊名称】《信息系统工程》
【年(卷),期】2022()1
【摘要】目的:为了对晶体管放大电路非线性失真进行研究。
方法:基于STM32单片机设计了该装置,包括直流电源、采集测量模块、晶体管放大电路、液晶显示屏、继电器、蓝牙模块。
在Multisim环境下完成了晶体管放大电路仿真,进行了硬件电路设计、软件编程和系统联调。
结果:外接信号源提供正弦波作为输入信号,由手机APP通过蓝牙模块发送指令,单片机控制继电器动作,改变放大电路偏置电阻;外接示波器观测放大器输出端,产生了无明显失真的正弦波、顶部失真、底部失真、双向
失真、交越失真共五种波形;同时在液晶显示屏上实时显示相应波形的名称;手机APP每发送一次指令,蜂鸣器就会响一下,达到提示报警的目的。
结论:此装置使用简单,调节方便,直观展示了放大器非线性失真的过程,对人们研究非线性失真以降低其危害大有帮助。
【总页数】4页(P81-84)
【作者】韩芝侠;武轩;陈友友;雷雨
【作者单位】宝鸡文理学院电子电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN9
【相关文献】
1.一种放大器非线性失真研究装置设计
2.一种放大器非线性失真研究装置设计
3.一种放大器非线性失真研究装置设计
4.放大器非线性失真研究实验装置设计
5.放大器非线性失真研究装置设计与测试
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什么是电路中的放大器失真
什么是电路中的放大器失真放大器是电子电路中常见的一个重要组件，其主要功能是将输入信号放大至需要的幅度，并将其输出。
然而，在实际应用中，放大器常常会引入一定的失真，影响信号的传输和质量。
本文将介绍什么是电路中的放大器失真，以及其产生的原因和常见类型。
一、放大器失真的定义在电路中，放大器失真指的是放大器输出信号与输入信号之间存在的非线性关系，导致输出信号形状或幅度发生改变，与原始信号存在差异。
这种失真会导致原始信号的畸变，降低信号的准确性和保真度。
二、放大器失真的原因1. 非线性特性：放大器在放大信号时，其放大增益往往会随着输入信号的变化而变化。
当输入信号较小或靠近放大器的饱和区时，放大器会表现出非线性的放大特性，导致失真现象的发生。
2. 频率响应：放大器在不同频率下的放大特性可能有所不同，其中某些频率段上的放大增益会有所衰减或变化。
这种频率响应不均导致输出信号的失真。
3. 输出载荷：放大器的输出端常常需要连接负载电阻或其他电子组件。
不正确的负载匹配或负载电阻的变化也会导致放大器输出信号的失真。
4. 温度效应：放大器在工作时会产生一定的发热，而温度的变化会引起电子器件的参数变化。
因此，温度的变化可能导致放大器工作状态发生变化，从而导致失真的发生。
三、放大器失真的类型1. 线性失真：线性失真是放大器输出信号与输入信号之间存在的线性变化关系。
例如，信号增益的非线性变化将导致放大器输出的失真。
2. 非线性失真：非线性失真是放大器输出信号与输入信号之间存在的非线性变化关系。
非线性失真可以进一步细分为各种类型，如谐波失真、交叉失真等。
谐波失真指的是输出信号中包含输入信号频率的整数倍频率成分，而交叉失真则指的是输出信号中包含输入信号频率之外的频率成分。
3. 相位失真：相位失真是指放大器输出信号的相位与输入信号的相位之间存在的差异。
相位失真会导致信号波形的畸变或时序错误。
四、放大器失真的影响放大器失真对信号的传输和质量会产生多种影响，其中包括：1. 信号失真：放大器失真会引起输入信号的形状、幅度或频谱发生变化，从而导致信号的失真。
放大电路失真现象研究
国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验报告实验题目：放大电路的失真研究学院：电子信息工程学院专业：电子科学与技术学生姓名：学号：任课教师：侯建军*黄亮2014 年 5 月 20 日目录3 实验过程 (2)5 参考文献 (20)1 实验题目及要求（写明实验任务要求，可复制题目原文。
）1、基本部分（1）输入一标准正弦波，频率2kHz，幅度50mV，输出正弦波频率2kHz，幅度1V。
（2）放大电路输入是标准正弦波，其输出波形失真（顶部、底部、双向、交越失真），若达到要求，如何设计电路，并修改。
2、发挥部分（1）放大电路输入是标准正弦波，其输出波形出现不对称失真。
（2）任意选择一运算放大器，测出增益带宽积f T。
并重新完成前面基本要求和发挥部分的工作。
（3）将运放接成任意负反馈放大器，要求负载2kΩ,放大倍数为1，将振荡频率提高至f T的95%，观察输出波形是否失真，若将振荡器频率提高至f T的110%，观察输出波形是否失真。
（4）放大倍数保持100，振荡频率提高至f T的95%或更高一点，保持不失真放大，将纯阻抗负载2kΩ替换为容抗负载20m F，观察失真的输出波形。
（5）设计电路，改善发挥部分（4）的输出波形失真。
3、附加部分（1）设计一频率范围在20Hz～20kH语音放大器。
（2）将各种失真引入语音放大器，观察、倾听语音输出。
4、失真研究（1）由单电源供电的运算放大器电路会出现哪种失真（2）负反馈可解决波形失真，解决的是哪类失真（3）测量增益带宽积f T有哪些方法（4）提高频率后若失真，属于哪类失真（5）电阻负载改成大容性负载会出现什么失真（6）有哪些方法可以克服电阻负载改成大容性负载出现的失真（7）用场效应管组成的放大电路或运算放大器同样会产生所研究的失真吗（8）当温度升高，晶体管组成的电路刚刚产生静态工作点漂移，使电路产生某种失真，此时由场效应管组成的电路也同样失真吗为什么（9）归纳失真现象，并阐述解决失真的技术。
关于放大电路失真现象的研究
模拟电子技术研讨论文放大电路失真现象的研究学院：电子信息工程学院专业：通信工程学号：学生：指导教师：***2013年5月目录引言 (3)1.失真类型及产生原因 (3)1.1非线性失真 (3)1.2线性失真 (3)2.各类失真现象分析 (4)2.1截止、饱和和双向失真 (4)2.1.1截止、饱和失真理论分析 (4)2.1.2饱和失真的Mutisim仿真 (4)2.1.3双向失真分析及改善方案 (5)2.2交越失真 (5)2.2.1交越失真理论分析 (5)2.2.2传统交越失真改善方案 (6)2.2.3基于负反馈的改善方案 (6)2.3不对称失真 (7)2.3.1不对称失真概念 (7)2.3.2不对称失真理论分析 (7)2.3.3传统负反馈改善方案 (8)2.3.4多级反相放大改善方案 (8)2.4线性失真 (9)2.4.1线性失真理论分析 (9)2.4.2线性失真电路设计及改善方案仿真 (9)3.用双级反相放大改善不对称失真的电路设计 (10)4.总结 (11)【参考文献】 (12)放大电路失真现象的研究（北京交通大学电子信息工程学院，北京 100044）摘要：失真问题是模拟电子技术中的一个重要问题，系统化解决失真问题，能够给放大电路在工程中的设计提供便利。
本文简单地介绍了失真的类型，系统地介绍了各类失真现象产生的原因，同时设计了各类失真电路，给出了各类失真的改善方案，对部分失真问题进行了仿真实验。
关键词：非线性失真、线性失真、三极管放大电路、负反馈、Multisim仿真引言在放大电路中，其输出信号应当如实的反映输入信号，即他们尽管在幅度上不同，时间上也可能有延迟，但波形应当是相同的。
但在实际电路中，由于种种原因，输入信号不可能与输入信号的波形完全相同，这种现象叫做失真。
在工程上，电路的失真影响着放大电路的正常使用，在理论上对各种失真现象的原理的研究，有利于工程上快速检测出放大电路失真的原因，从而完善放大电路的设计。
功率放大电路的几种失真特点
功率放大电路的几种失真特点1.引言1.1 概述概述部分应当对功率放大电路的失真特点进行简要介绍。
可以参考以下内容进行编写：功率放大电路是现代电子技术领域中常见的一种电路拓扑结构，被广泛应用于音频放大、射频放大以及其他对输出功率要求较高的领域。
然而，虽然功率放大电路可以实现信号的放大，但在实际应用中会产生一些失真现象，对输出信号的品质造成一定的影响。
失真特点是指功率放大电路在信号放大过程中，产生了与输入信号不一致的变形现象。
这些失真包括非线性失真、相位失真、交叉失真等。
非线性失真是指输入输出特性在非线性区域存在失真，导致输出信号包含输入信号中不存在的频谱成分。
相位失真是指输入信号中不同频率的相位关系在输出信号中发生了改变，造成信号波形变形。
交叉失真是指两个或多个频率的信号在放大过程中相互干扰产生的失真。
了解功率放大电路的失真特点对于电子工程师和研究人员具有重要的意义。
首先，失真特点的研究可以帮助我们更好地理解功率放大电路的工作原理，为电路设计和优化提供指导和参考。
其次，了解失真特点可以帮助我们选择合适的补偿方法，减小失真对输出信号品质的影响。
最后，对功率放大电路失真特点的研究也为进一步提升电路性能和应用领域拓展提供了基础。
本文将重点介绍功率放大电路的几种常见失真特点，并探讨其产生的原因和可能的缓解方法。
通过对这些失真特点的深入分析，希望能够为功率放大电路的设计、优化和应用提供一定的参考价值。
1.2文章结构本文将探讨功率放大电路的几种失真特点。
为了更好地组织文章内容，本文将分为三个部分进行阐述。
首先，在引言部分我们将对本文的主题进行概述，介绍功率放大电路及其在电子领域中的重要性。
同时，我们还会简要介绍文章的结构，包括各章节的主题和内容，以方便读者把握全文的脉络。
其次，在正文部分，我们将详细讨论功率放大电路的两种主要失真特点。
第一种失真特点将会着重讨论...（这里可以简要描述第一种失真特点的内容）。
第二种失真特点则会聚焦于...（这里可以简要描述第二种失真特点的内容）。
放大电路分析方法、图解法分析放大电路
放⼤电路分析⽅法、图解法分析放⼤电路放⼤电路分析⽅法、图解法分析放⼤电路⼀、本⽂介绍的定义⼆、放⼤电路分析⽅法三、图解法⼀、本⽂介绍的定义放⼤电路分析、图解法、微变等效电路法、静态分析、动态分析、直流通路、交流通路、单管共射放⼤电路的直流和交流通路、静态⼯作点、图解法分析静态、直流负载线、交流负载线、电压放⼤倍数公式、交直流并存状态、电压放⼤作⽤、倒相作⽤、⾮线性失真、截⽌失真、饱和失真、最⼤输出幅度、电路参数对静态⼯作点的影响、⼆、放⼤电路分析⽅法放⼤电路分析：放⼤电路主要器件如双极型三极管、场效应管，特性曲线是⾮线性的，对放⼤电路定量分析，需要处理⾮线性问题，常⽤⽅法，图解法和微变等效电路法。
图解法：在放⼤管特性曲线上⽤作图的⽅法对放⼤电路求解。
微变等效电路法：将⾮线性问题转化成线性问题，也就是，在较⼩变化范围内，近似认为特性曲线是线性的，导出放⼤器件等效电路和微变等效参数，利⽤线性电路适⽤的定律定理对放⼤电路求解。
静态分析：讨论对象是直流成分，分析未加输⼊信号时，电路中各处的直流电压、直流电流。
动态分析：讨论对象是交流成分，加上交流输⼊信号，估算动态技术指标，电压放⼤倍数、输⼊电阻、输出电阻、通频带、最⼤输出功率。
直流通路：电容所在路视为开路；电感所在路视为短路。
交流通路：电容容抗为1/(wC)，电容值⾜够⼤，电容所在路视为短路；电感感抗为wL；理想直流电压源Vcc视为短路(因为电压恒定不变)；理想电流源，视为开路(因为电流变化量为0) 。
单管共射放⼤电路的直流和交流通路：如下图，直流通路，将隔直电容开路；交流通路，将隔直电容短路，直流电源Vcc短路。
静态⼯作点：三极管基极回路和集电极回路存在着直流电流和直流电压，这些电流电压在三极管输⼊输出特性曲线上对应⼀个点，称为静态⼯作点，静态⼯作点的基极电流Ibq、基极与发射极之间的电压Ubeq、集电极电流Icq、集电极与发射极电压Uceq。
三、图解法图解法分析静态：⽤作图的⽅法分析放⼤电路静态⼯作点。
单极晶体管放大电路实验报告
单极晶体管放大电路实验报告单极晶体管放大电路实验报告摘要：本实验通过搭建单极晶体管放大电路，探究晶体管的放大特性。
实验结果表明，单极晶体管放大电路能够实现信号的放大，但存在一定的失真和功耗。
1. 引言单极晶体管放大电路是一种常见的放大电路，广泛应用于各种电子设备中。
本实验旨在通过搭建单极晶体管放大电路，研究其放大特性和工作原理。
2. 实验原理单极晶体管放大电路由晶体管、电阻和电容组成。
晶体管的三个引脚分别为基极、发射极和集电极。
当基极电流变化时，晶体管的放大特性会使得集电极电流和电压发生变化，从而实现信号的放大。
3. 实验步骤3.1 搭建电路根据实验原理，搭建单极晶体管放大电路。
将晶体管的基极连接到信号源，发射极接地，集电极连接到负载电阻。
3.2 测量输入输出特性曲线通过改变输入信号的幅度，测量输出信号的幅度，并绘制输入输出特性曲线。
实验结果表明，随着输入信号的增大，输出信号也相应增大，但存在一定的失真。
3.3 测量直流工作点通过测量晶体管的电压和电流，确定晶体管的直流工作点。
直流工作点的选择对于放大电路的稳定性和线性度有重要影响。
4. 实验结果与分析通过实验测量，得到了单极晶体管放大电路的输入输出特性曲线。
曲线表明，随着输入信号的增大，输出信号也相应增大，但在较大幅度时，出现了失真现象。
这是因为晶体管的非线性特性导致的。
另外，通过测量直流工作点，我们可以确定晶体管的偏置电压和电流。
偏置电压和电流的选择对于放大电路的性能有重要影响。
如果偏置电压过高或过低，都会导致信号失真和功耗增加。
5. 结论单极晶体管放大电路能够实现信号的放大，但存在一定的失真和功耗。
通过合理选择直流工作点，可以提高放大电路的稳定性和线性度。
6. 讨论与展望本实验只研究了单极晶体管放大电路的基本特性，还可以进一步研究其他类型的放大电路，如共射放大电路和共基放大电路。
此外，可以通过改变电路参数和组件，优化放大电路的性能。
总之，单极晶体管放大电路是一种常见的放大电路，具有重要的应用价值。
电子电路中常见的放大器失真问题解决方法
电子电路中常见的放大器失真问题解决方法放大器作为电子电路中常见的组件，起到放大信号的作用。
然而，由于各种因素的影响，放大器在工作时会产生失真问题。
本文将探讨电子电路中常见的放大器失真问题，并提供一些解决方法。
一、失真问题的分类在电子电路中，放大器的失真问题主要分为三类：线性失真、非线性失真和时间失真。
1. 线性失真：线性失真是指放大器的输出信号与输入信号不成比例的情况。
常见的线性失真类型包括增益失真、相位失真和频率响应失真。
2. 非线性失真：非线性失真是指放大器输出信号中包含频率变换、非线性畸变和交叉失真等问题。
其中，频率变换是指输入信号的频率与输出信号的频率不同；非线性畸变是指输出信号与输入信号之间的非线性关系；交叉失真是指不同频率信号之间互相干扰的问题。
3. 时间失真：时间失真是指信号在放大器中传播时，不同频率信号到达输出端的时间不一致，导致失真问题。
二、解决方法针对上述不同类型的失真问题，有一些常见的解决方法可以采用。
1. 对线性失真问题的解决方法：（1）增益失真：增益失真一般是由于放大器的放大系数不稳定引起的。
解决方法是使用反馈电路来调整放大器的增益，使其更加稳定。
（2）相位失真：相位失真会导致信号的相位变化，进而影响到信号的传输和还原。
解决方法是使用相位补偿电路，通过补偿相位差来达到准确的放大。
（3）频率响应失真：频率响应失真使得输出信号的频率响应与输入信号不一致。
解决方法是采用滤波器电路，来补偿频率响应的不一致性。
2. 对非线性失真问题的解决方法：（1）频率变换：频率变换可以通过使用合适的滤波器来解决。
滤波器可以选择在特定频率范围内降低或削弱某些频率成分，从而实现频率变换的纠正。
（2）非线性畸变：非线性畸变可以通过使用补偿电路来解决。
补偿电路可以根据输入信号的非线性特征进行调整，以实现输出信号的线性化。
（3）交叉失真：交叉失真可以通过使用解耦电容、添加补偿电路等方法来解决，以减小不同频率信号之间的干扰。
两级放大电路实验报告
两级放大电路实验报告两级放大电路实验报告一、引言在电子学中，放大电路是非常重要的一部分。
放大电路可以将输入信号放大到更大的幅度，以便用于各种应用，例如音频放大器、射频放大器等。
本实验旨在研究和探索两级放大电路的工作原理和性能。
二、实验目的1. 了解两级放大电路的基本原理和结构。
2. 掌握两级放大电路的设计和调试方法。
3. 测量和分析两级放大电路的频率响应、增益和失真等性能参数。
三、实验装置和材料1. 函数发生器2. 示波器3. 电阻、电容、二极管等被动元件4. 三极管、运放等主动元件5. 电路实验板、电源等实验设备四、实验步骤1. 搭建两级放大电路的基本电路结构。
根据实验要求选择合适的电阻、电容和三极管等元件，并按照电路图连接电路。
2. 调试电路。
首先，检查电路连接是否正确，确保没有短路或断路等问题。
然后，逐步调整电源电压和输入信号频率，观察输出信号的波形和幅度。
3. 测量和记录实验数据。
使用示波器测量输入和输出信号的波形，并记录幅度和相位等参数。
同时，使用数字万用表测量电路中各个元件的电压和电流值。
4. 分析和讨论实验结果。
根据实验数据，计算和比较两级放大电路的增益、频率响应和失真等性能指标。
同时，分析可能的原因和改进措施。
五、实验结果与讨论通过实验测量和分析，得到了以下结果：1. 两级放大电路的增益随频率的变化呈现一定的特性。
在低频段，增益较为稳定，但随着频率的增加，增益逐渐下降。
2. 两级放大电路的频率响应曲线呈现一定的带通特性。
在一定的频率范围内，增益比较平坦，超过该范围后，增益急剧下降。
3. 两级放大电路的失真主要来自非线性失真和高频截止等因素。
非线性失真会导致输出信号波形畸变，而高频截止会导致高频信号被滤波掉。
4. 通过调整电路参数和选择合适的元件，可以改善两级放大电路的性能。
例如，增加负反馈电路可以提高稳定性和线性度。
六、实验结论通过本实验，我们了解了两级放大电路的基本原理和结构，并掌握了设计和调试的方法。
超低失真功率放大电路
超低失真功率放大电路
魏仁林
本文介绍一种是有误差检出功能的超低失真功率放大电路。
无论是信号的前置放大还是功率放大最易产生的就是非线性失真。
如果我们产生一个与误差信号成比例的信号加以放大并加至输出端,这样输出端的失真就会大大降低。
该超低失真功率放大电路如图所示。
集成电路运算放大器LM833同时作为功率放大管Q1和Q2的前置及误差检出。
LM833笔者曾在贵刊94年季刊3期《新颖OCL 立体声功放电路》一文中已作过详细介绍。
LM833是双运放电路,运放器A1作为功率放大管
Q1的前置放大,如果在功
放管Q1输出该误差信
号,将通过电阻R4送回
运放器A1的输入端,由
此输入端检出的误差信号
又送至LM833的运放器
A2的输入端,经A2及功
率放大管Q2进行放大。
这样Q1和Q2的输出误差信号同
时加在负载扬声器的两端,从而扬
声器失真得到了最大限度的降低。
该电路还有个特点,两只运算
放大器A1和A2及功率管Q1和
Q2同时为前置、功放,这样大大提
高了输出功率,又由于Q1和Q2是
同型号功放管又减少了配对的麻
烦。
该电路采用正、负电源供电,由
于LM833的电源电压典型值为±
15伏,所以采用R6、DW1、C4和
R7、DW2、C5稳压电路,保证了前
置放大器的工作稳定。
□
音响技术 1998/5
设计与制作
5256
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(最新整理)第6讲放大电路的分析方法wang
RC IB IC
+UCC +
IC IB 3 7 .5 0 .0 4 m A 1 .5 m A U+B–ETU–CE
UC EUC CICRC
121.54V6V
注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同
例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。
+UCC 由KVL可得：
RB
RC IB IC
+
U C CIB R B U B EIE R E
适，晶体管进入截
• 截止失真
止区或饱和区工作， 将造成非线性失真。
Q'
Q设置过低，
t
截止失真是在输入回路首先产生失真！ 消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。
• 饱和失真
若Q设置过高
晶体管进入饱 和区工作，造成 饱和失真。
饱和失真产生于晶体管的输出回路！
消除饱和失真的方法
Rc↓或VCC↑
5. 放大电路输出电阻的计算
放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是一个信
号源，可以将它进行戴维南等效，等效电源的内阻即为放
大电路的输出电阻。
RS
E
+ S_
Au 放大 电路
+
RL _U o
输出电阻是 动态电阻，与 负载无关。
ro
定义：
输 出 电 阻 Ro ：UIoo
E
+
o_
+
RL _U o
输出电阻是表明放大电路带负载能力的参数。电路
rbe
60
4. 放大电路输入电阻的计算
放大电路对信号源(或对前级放大电路)来说，是一个负载， 可用一个电阻来等效代替。这个电阻是信号源的负载电阻,也 就是放大电路的输入电阻。
甲乙类功率放大电路交越失真问题研究
【 关键词】 模拟电路 交越失真 教学策略 【 中图分类号】 Ｇ ７ １ 【 文献标识码】 Ａ
１ ． 引 言
【 文章编号】 ２ ｏ ９ ５ ～ ３ ｏ ８ ９ （ ２ ｏ １ ３ ） ｏ ４ — ０ １ ８ ７ — ０ ２
要 求 电路 有较 大的 开环放 大倍 数 。开环放 大倍 数越 高 ． 对 交
越 失真抑 制效果 也就越 好 ． 但过 高开环放 大倍数 的 电路 设 置 成深度 闭环方 式 时可能 引起 电路 工作 的不 稳定 ． 特别是使 用 大环路 反馈 时 ， 振 荡的 可能性 增加 。 这是 负反馈 方 路 （ 指有合 适偏置 的 乙类 功率放 大 电路 ， 又名 Ａ Ｂ类功效 ） 交越 失真的 改善 问题 ． 学生在 认 知 上 存有 两种分岐 ． 一种 观点认 为 甲 乙类功放 电路 可以 消除交 越 失真 ， 相反 的观 点则认为 甲 乙类功放 电路 只能减 小交越 失 真而不 能消除 交越 失真 。笔者在教 学 中也 发现 ， 不 同的模 拟 电子 技术教 材 ． 对 于同一 交越 失真改善 问题 的描 述却 不尽相 同。 使教 学产生疑 惑。
另外， 减 小非 线性 失真是 负反 馈 的优 点之 一 ， 交越 失真 恰好 是一 种非线 性失真 ，两者组 合教 学可 以实现 交叉教 学。 大多数 国 内模 电教 材 中均 出现 了负反馈 的教 学 内容 ． 但基 本 通 过 对 国 内部 分 模 电 教 材 及 国 外 一 些 经 典 模 电 教 材 关 上 未提及 与改善 交越 失真之 间的联 系 ． 可以利 用两者 的关联 于交越 失真 的相 关 内容查 阅后发 现 ， 在 交越 失真 问题 的表述 来改进教 学效果。 上 大致可 以分为以下 ３种情 形 ： ４ ． 不对称 引起 的非 线性失真 １ ） 甲乙类功放 的 交越 失真 可以被 消除【 ｑ 喇。 甲乙类功率放 大 电路 除却上 述交越 失真的 问题 外 ． 放 大 ２ ） 甲 乙类 功放 的交越 失 真可 以被 克 服 、 能 够被 减 少 ， 进 电路 工作 时需要 双管 配合 完成 ， 管子不 配对则会 产生上 下波 而 可 以 被 消 除 形 不对称 的情 况。实际使 用 中， 即使 管子执 行过 配对工作 ， 因 ３ ） 甲乙类功放 的交越失真 只能被减 少【 １ ６ ］ － ［ ２ ｏ １ 。 为 其 配 对 往 往 只 是 针 对 某 一 温 度 下 的 电压 或 电 流 区域 进 行 ． 在 大功率 工作 时也会 出现 上 显然 ， 以上三 种描 述存在 差 别 ， 这也 是 导致 学生 对 交越 而 实际工作 条件则是 有差 别的 ． 失真 产生分岐认识 的根本原 因。 下 波 形 不 对 称 现 象 ２ ． 交越失真 的定义 图 １是 笔者根 据 ８ Ｗ 功 率放 大 根据 教材 对 交越 失真定 义表 述的侧 重点 不 同， 可 以分为 器 的 电路 例加 以修 改 而 制 作 的 放 大 以下 ２种 情况 ： 器 实物 ，图 ２与 图 ３是 该放 大 器带 Ｏ Ｑ 电 阻负载 时测得 的输 出正 弦 电 定义 １ ： 由于三极 管的死 区电压的存在 ， 信号 过零 时 出现 １ 压 波形 ， 波形频率为 １ Ｋ Ｈｚ ， 其 电压 的失 真 ． 称 交越 失真 。 固 １实物囝片 定义 ２ ： 产 生于正半周与 负半周过渡 交换 区间 内的失真 ， 峰峰 值分 别为 ３ ０ ． ８ Ｖ与 ４ ０ ． ０ Ｖ。
《模拟电子技术》 放大电路失真现象研究
《模拟电子技术》研究性课题论文学院电子信息工程学院专业通信工程学号姓名指导教师2013年5月目录一、饱和失真 (1)产生饱和失真的原因 (1)消除失真的方法 (2)二、截止失真 (3)截止失真产生的原因 (3)消除截止失真的方法 (3)三、双向失真 (5)产生双向失真的原因 (5)消除双向失真的方法 (5)四、交越失真 (5)交越失真产生的原理 (5)克服交越失真的方法 (6)五、负反馈改善失真波形 (7)负反馈改善失真波形原理 (7)六、频率失真 (9)频率失真的原因 (9)幅度失真的原因 (9)相位失真的原因 (9)七、瞬态互调失真 (10)瞬态互调失真产生的原理 (11)消除瞬态失真的方法 (11)八、总结 (12)参考文献 (14)放大电路失真现象的研究摘要：运算放大器广泛应用在各种电路中，但是同时伴随着失真现象。
一个理想的放大器，其输出信号应当如实的反映输入信号，即他们尽管在幅度上不同，时间上也可能有延迟，但波形应当是相同的．但是，在实际放大器中，由于种种原因，输入信号不可能与输入信号的波形完全相同，这种现象叫做失真。
本文通过研究基本放大电路出现的非线性失真的原因并且提出消除非线性失真的方法。
关键词：失真失真原因失真解决方法Abstract：Operational amplifiers are widely used in various circuits, but at the same time it accompanied by distortion. An ideal amplifier, the output signal should accurately reflect the input signal, even if they differ in amplitude, time may be delayed, but they should have the same wave form. However, due to various reasons, the output signal can not be identical to the waveform of the input signal in practical amplifier, this phenomenon is called distortion. This paper studies the basic amplifying circuit nonlinear distortion and proposed to eliminate the non-linear distortion.Key Words: Distortion Cause of the distortion Distortion solution一、饱和失真产生饱和失真的原因下图所示为工作点太高的情况,由下图可知,当工作点太高时,放大器能对输入的负半周信号实施正常的放大,而当输入信号为正半周时,因输入信号太大,使三极管进入饱和区,=β的关系将不成立,输出电流将不随输入电流而变化,输出电压也不随输入信号而变化,产生输出波形的失真。
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国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验报告实验题目：放大电路失真研究学院：电子信息工程专业：电子科学与技术学生姓名：学号：任课教师：陆鹏飞2013 年 6 月7 日目录1 实验目的与知识背景 (1)1.1实验目的 (1)1.2知识点 (1)2 实验要求 (1)2.1基本要求 (1)2.2扩展要求 (3)3 失真原理及改进方法 (3)3.1饱和失真与截止失真 (3)3.2双向失真 (4)3.3交越失真 (4)3.4非对称失真 (5)4 仿真过程 (5)4.1对截止失真，饱和失真，双向失真以及标准放大的电路设计 (5)4.2对交越失真及其改进方法的电路设计 (8)4.3不对称失真及其改进方法的电路设计 (9)5 讨论 (10)6 总结与体会 (11)7 参考文献 (11)1 实验目的与知识背景1.1 实验目的1. 掌握失真放大电路的设计和解决电路的失真问题——提高系统地构思问题和解决问题的能力.2. 掌握消除放大电路各种失真技术——系统地归纳模拟电子技术中失真现象。
3. 具备通过现象分析电路结构特点——提高改善电路的能力。
1.2 知识点1.输出波形失真可发生在基本放大、功率放大和负反馈放大等电路中，输出波形失真有截止失真、饱和失真、双向失真、交越失真，以及输出产生的谐波失真和不对称失真等。
2. 射极偏置电路、乙类、甲乙类功率放大电路和负反馈电路。
3. 克服各种失真的技术。
2 实验要求2.1基本要求（1）输入一标准正弦波，频率2KHz，幅度50mV，输出正弦波频率2KHz，幅度1V。
输入波形输出波形（2）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出为截止失真。
①设计电路并改进。
②讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。
（3）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出为饱和失真。
①设计电路并改进。
②讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。
③npn型组成的共射放大电路和pnp型组成的共射放大电路在截止和饱和失真方面的不同。
（4）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出为双向失真。
①设计电路并改进。
②讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。
③共基放大电路、共集放大电路与共射放大电路在截止和饱和失真方面的不同。
（5）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出为交越失真。
①设计电路并改进。
②讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。
③双电源供电的功率放大器改成单电源供电会出现哪种失真？如何使单电源供电的功率放大器不失真？2.1扩展要求（1）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出为不对称失真。
①设计电路并改进。
②讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。
3 失真原理及改进方法3.1饱和失真与截止失真原理由于静态工作点的设置不当，导致信号会产生削定失真与削底失真的情况。
如下图，当工作点太高时,放大器能对输入的负半周信号实施正常的放大,而当输入信号为正半周时,因输入信号太大,使三极管进入饱和区,输出电流将不随输入电流而变化,输出电压也不随输入信号而变化,产生输出波形的饱和失真。
当工作点太低时,放大器能对输入的正半周信号实施正常的放大,而当输入信号为负半周时,因小于三极管的开启电压,三极管将进入截止区=0,=0,输出电压==Vcc将不随输入信号而变化,产生输出波形的截止失真。
●消除方法由失真原理，从静态工作点的调整入手。
对于饱和失真，降低静态工作点的数值，将其选在交流负载线的中点。
对于截止失真，提高电路静态工作点的数值是指到达交流负载线的中点。
注意：以上结论均对NPN型三极管的共射放大电路而言。
由于PNP管放大电路和NPN管放大电路的输出波形发生失真情况完全相反。
此外，放大电路三种基本组态中Uce与Uo关系不同，所以失真波形也有不同之处，具体见下表。
由以上分析可得，放大电路的静态工作点Q选得过低，将导致产生截止失真；Q点选得过高，将导致饱和失真；只有Q点选在交流负载线的中央，才可获得最大不失真输出电压幅值，亦可得到放大电路的最大输出动态范围。
3.2双向失真●原理双向失真是指即在三极管输出特性曲线的饱和区失真又在截止区失真，三极管有饱和状态又有截止状态，向上达到饱和状态，向下到达截止状态，出现这种非线性失真不是由于电路中某个电路元件选择的不合适，而是由于信号源输入的信号过大导致三极管在放大时出现了双向失真。
●消除方法改变这种失真的方法就是工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位，减小输入的信号，选择一个合理的输入信号，使之正好工作在放大区域内。
3.3交越失真●原理交越失真是由于晶体管的门坎电压（即死区电压）而产生，减小或克服交越失真是人们一直关注的课题之一。
当三极管工作在纯乙类状态时，由于输入回路没有加基极偏流，而管子的ib必须在Ube大于一定数值(即门坎电压，硅管约0．6 V)后才有显著地增加。
所以在输入信号电压很低的时候，晶体管的集电极电流基本上为零，则负载所得到的电压或电流将出现一段“死区”，使得输出信号波形在两管交替导通处出现失真。
这种现象称为交越失真。
●消除方法为了克服交越失真的影响，我们可以通过改进电路的方法来实现。
常见的方法有：甲乙类双电源互补对称电路法和甲乙类单电源互补对称电路。
甲乙类互补对称法电路原理如下图所示。
由图可见, T3组成前置放大级,T1和T2组成互补输出级。
静态时, 在D1,D2上产生的压降为T1,T1提供了一个适当的偏压, 使之处于微导通状态。
由于电路的对称, 静态时=,=0,=0。
有信号时, 由于电路工作在甲乙类, 即使很小, 基本上也可以进行线性放大。
但是左图的缺点就是其偏置电压不易调整, 改进电路如右图所示, 在右图中流人T4的基极电流远小于流过R1、r2的电流, 则由图可以求出=(R1+R2)/R2, 因此, 利用T4管的be基本为一固定值, 只要调整R1、R2的比值, 就可以改变T1、T2的偏压值, 此法在集成电路中经常应用。
3.4非对称失真●原理不对称失真也是推挽放大器所特有的失真,它是由于推挽管特性不对称,而使输入信号的正、负半周不对称。
●消除方法采用负反馈，减小环内的非线性失真。
4 仿真过程4.1对截止失真，饱和失真，双向失真以及标准放大的电路设计●饱和失真输入信号为：正弦波，峰峰值50mv，频率2kHz电位器阻值：4%●标准放大输入信号为：正弦波，峰峰值50mv，频率2kHz 电位器阻值：28%●截至失真输入信号为：正弦波，峰峰值50mv，频率2kHz 电位器阻值：42%双向失真输入信号为：正弦波，峰峰值400mv，频率2kHz 电位器阻值：8%4.2对交越失真及其改进方法的电路设计输入信号:正弦波，峰峰值4V，频率2kHz当开关闭合时，出现交越失真当开关打开时，失真得到改善4.3不对称失真及其改进方法的电路设计输入信号：正弦波，峰峰值10v；频率2kHz当开关打开时，输出波形发生不对称失真当开关闭合，产生负反馈是，波形恢复，近似与原信号相等5 讨论（1）负反馈可解决波形失真，解决的是哪类失真？负反馈只能在一定程度上抑制管子的非线性失真，而且负反馈会压低增益，大环路负反馈还可能加剧互调失真，因此负反馈深度不宜过大。
非线性失真包括交越失真、不对称失真等。
（2）归纳失真现象，并阐述解决失真的技术。
削波失真：因工作点设置不当或信号幅度超限致使晶体管截止或饱和，正弦电压波头被削平，称为削波失真．随着信号幅度增大，工作点设置不当时正弦电压只有正波头或负波头被削平，发生单向削波失真；工作点设置合理时，则正、负波头都被削平，发生双向削波失真．削波失真属于硬伤．削波失真一旦发生就难以弥补．设置合理的工作点是避免削波失真的唯一措施。
非线性失真：对线性电阻，输入是正弦波电压，则输出电流亦是正弦波．电阻阻值变化时，输入是正弦波，则输出就会偏离正弦波．将放大器中输入正弦电压(电流)时输出电流(电压)偏离正弦波的现象叫做非线性失真．BJT放大器中的非线性失真电压(电流)波形的基本特征是一个波头矮胖，另一个瘦长．非线性失真属于柔性失真．非线性失真可以用若干方法来抑制或补偿。
（3）由单电源供电的运算放大器组成电路会出现哪种失真？不对称失真。
（4）电阻负载改成大容性负载会出现什么失真？饱和或截止失真。
（5）提高频率后若失真，属于哪类失真？交越失真。
（6）其他放大电路失真及解决办法。
频率失真、幅度失真、相位失真、瞬态互调失真等，利用负反馈解决。
6 总结与体会1.研究放大电路信号失真的原理与掌握克服失真的方法对实际运用具有重要的意义。
通过此次实验，我对模电中关于放大电路频率响应中的相关知识又有了进一步的了解与掌握。
特别是对失真及其克服方法这一块，我查阅了几本不同的教材，每一本教材的写法都有自己的特色，因此极大地加深了我对理论知识的理解。
2. BJT放大器谐波失真分为削波失真和非线性失真．设置工作点可避免单向削波失真，使放大器输出范围最大，为纠正非线性失真打下基础。
信号源内阻、负反馈及迭次反相放大都能减小BJT非线性失真，改善放大器线性．信号源内阻及负反馈基于抑制管子非线性的机理去减少放大器输出电压的非线性失真，迭次反相放大基于补偿机制去减少放大器输出电压的非线性失真．比较看，信号源内阻及负反馈只是有利于尽可能忠实地放大信号，对输入信号的非线性失真无能为力，而且负反馈会压低增益，大环路负反馈还可能加剧互调失真，因此负反馈深度不宜过大，而理论上负反馈就不能彻底抑制非线性失真．迭次反相放大不用任何代价就能补偿输入信号的非线性失真，且有可能补偿到零．总之，负反馈只能在一定程度上抑制管子的非线性失真，而迭次反相放大能获得极佳的高保真效果．3.为了找到关于放大电路失真方面的相关资料，我积极利用网上图书馆中的数据库，大量搜索，进步一锻炼了我利用网络工具查找文献的能力。
4.通过对收集的论文资料的阅读，我规范了自己的论文格式，进一步地加深了规范论文的写作格式，相信这对我们今后更多的科研论文，研究设计等有着很大帮助。
7 参考文献[1] 路勇. 模拟集成电路基础[M]. 中国铁道出版社, 2010.[2]童诗白, 华成英. 模拟电子技术基础[M]. 第四版. 高等教育出版社, 2006[3] 元增民. BJT放大电路失真类型及抑制失真的方法[J]. 长沙大学学报, 2012, 26(2).[4] 张巍. 晶体三极管放大电路的非线形失真及其解决办法[J]. 中小企业管理与科技,2009(21).[5] 牧仁. PNP与NPN管放大电路输出波形失真情况仿真比较[J]. 现代电子技术, 2010, 33(2).[6] 周萍. 图解法分析放大电路三种基本组态的最大输出幅值及失真[J]. 邯郸学院学报, 2005, 15(3).实务案例题自我总结汇总（2016年）1.发生哪些情况，施工组织设计应及时进行调整和修改？P475设计修改、法律法规修改、施工方法调整、资源配置调整、施工环境改变。