失真放大电路研究

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