放大电路的失真研究

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：

学生姓名：

学号：

任课教师：

2016 年 6 月 1 日

目录

1．实验内容与要求

（1）实验目的

（2）基本要求

2．实验方案比较及论证

（1）任务分析

查找资料信息及过程

文字说明及理论计算

（2）方案比较

基本原理阐述

至少两种解决方案

（3）具体电路设计

完整的电路原理图及文字说明

3．电路制作及测试

（1）制作过程

（2）测试方法

（3）测试数据（表格）

（4）数据分析

（5）遇到的问题与解决方法

（6）对电路的改造与创新

4．总结

(１)本人所做工作及组员之间合作情况

(２）收获与体会

(３)对本课程的建议

5．参考文献

1实验内容与要求

（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——针对工程问题，收集信息、查阅文献、分析现有技术的特点与局限性,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——依据解决方案，实现系统或模块，在设计实现环节上体现创造性。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——对设计系统进行功能和性能测试，进行必要的方案改进，提高改善电路的能力。

（2）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。（2）输入一标准正弦波，输出波形失真且失真的种类有顶部失真，底部失真，双向失真。（3）输入一标准正弦波，其输出波形为交越失真。

（4）输入一标准正弦波，其输出波形为非对称失真。

2．实验方案比较及论证

对于第一个电路

（1）任务分析

首先设计第一个电路，即射极偏置电路，我们用的是npn三极管，通过改变滑动变阻器的阻值从而改变电路的静态工作点，当静态工作点过低处在截止区时会出现顶部失真，当静态工作点过高出于饱和区时会出现底部失真，当静态工作点在正常范围内会输出正常波形。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。所以同一个电路只要扩大输入电压幅值就可以输出双向失真波形。

查找资料信息及过程：我们先是看了ppt给的提示，然后还查找了《模拟集成电路基础》然后还参考了《电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计》.

（2）方案比较

失败的方案：

失败原因：这个方案过于繁琐，而且由于电阻过多导致放大倍数不够输出的波形不理想，后来我们把不必要的电阻和电容去掉了，使电压增益符合了要求。

最终成功的方案：

（3）具体电路设计

当静态工作点过低处在截止区时会出现顶部失真，当静态工作点过高出于饱和区时会出现底部失真，当静态工作点在正常范围内会输出正常波形。信号源输入的信号过大时会出现双向失真。具体电路图如上图所示。

对于第二个电路

（1）任务分析

交越失真是由于晶体管的门限电压（即死区电压）而产生，当三极管工作在乙类互补推挽功率放大电路时，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(即门限电压，硅管约0．7V)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。为了克服交越失真的影响，设计出甲乙类互补推挽功率放大电路。通过二极管的压降0.7V克服交越失真。查找资料信息及过程：我们先是看了ppt给的提示，然后还查找了《模拟集成电路基础》然后还参考了《电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计》.

（2）方案比较

失败的方案：

错误原因：

这个方案我们仿真的时候没有问题，但是焊完了板子之后只工作了一天，第二天检查的时候就烧掉了，我们考虑应该在三极管集电极上串联电阻，避免由于电流过大而烧坏电路。

成功的方案：

（3）具体电路设计

电路如上图所示，断开开关，由于两个二极管的0.7V压降作用会克服死区电压，从而克服交越失真，连接开关二极管会被短路，由于三极管有死区电压所以在输入小信号时会出现输出为零的情况即会出现交越失真波形。

第三个电路

（1）任务分析

不对称失真是由电路不对称, 而使输出信号的正、负半周不对称所造成的失真。我们采用三个NPN型三极管与反馈电路，将正弦波X轴之上的部分减小，整合为负值，使输出的波形出现不对称失真。文件参考来自课件PPT，《模拟集成电路基础》，与《电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计》。

（2）方案比较

失败方案

失败原因：反馈不应该接在基极上而应该接在集电极上，后来我们改进了电路。

成功方案

这个电路Multisim仿真没有问题，但是实际焊之后失真并不明显，所以我们把基极的电阻改成了100K欧姆。

（3）具体电路设计

不对称失真是由电路不对称导致放大倍数不同, 而使输出信号的正、负半周不对称所造成的失真，引入反馈后可以消除不对称失真。具体电路如上图所示。

3．电路制作及测试

第一个电路

（1）制作过程：设计电路图，用Multisim仿真，焊板子，测试实验。

（2）测试方法：，用Multisim仿真和板子的测试实验。

（3）测试结果：

用Multisim

滑变电阻器阻值调节为32%时会输出正常的放大的正弦波形，当输入0.05V时，输出的正弦波幅值为0.946898V（大约为1V）。

仿真结果如下图所示：