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

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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,I C=βI B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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图1

这种失真是因由于工作点取的太高,输入正半周信号时,三极管进入饱和区而产生的失真,所以称为饱和失真。

消除失真的方法

对由NPN管子组成的共发射极放大器,当输出信号的负半周产生失真时,因共发射极放大器的输出和输入倒相（如图2）,

输入波形输出波形

图2

说明是输入信号为正半周时电路产生了失真。输入的正半周信号与静态工作点电压相加,将使放大器的工作点进入饱和区,所以,这种情况的失真为饱和失真,消除的办法是降低静态工作点的数值，将其选在交流负载线的中点。这种判断的方法仅适用于由NPN型三极管组成的放大器,对于由PNP型三极管组成的放大器,因电源的极性相反,所以结论刚好与NPN型的相反。

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截止失真产生的原因

下图所示为工作点太低的情况,由图可知,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I B=0,I C=0,输出电压U0=U CE=Vcc将不随输入信号而变化,产生输出波形的失真。

这种失真是因工作点取的太低,输入负半周信号时,三极管进入截止区而产生的失真,所以称为截止失真。

图3

消除截止失真的方法

同样对由NPN管子组成的共发射极放大器来说,当输出信号的正半周产生失真时,说明输入信号为负半周时电路产生了失真,输入负半周信号与静态工作点电压相减,将使放大器的工作点进入截止区,所以,这种情况的失真为截止失真,消除的办法是提高电路静态工作点的数值是指到达交流负载线的中点。这种判断的方法也仅适用于由NPN型三极管组成的放大器,对于由PNP型三极管组成的放大器,同样因电源的极性相反,所以结论刚好与NPN型的相反。

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产生双向失真的原因

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。

消除双向失真的方法

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。

四、交越失真

交越失真产生的原理

单管乙类功放电路仅在半个周期内有电流通过, 尽管减小了管耗, 有利于提高输出效率, 但使输入信号的半个波形被削掉, 存在严重的波形失真。如果用两个管子, 使之都作在乙类放大状态, 但是一个在正半周期, 而另一个工作在负半周期, 同时使这两个输出波形都能加到负载上, 从而使负载得到一个完整的波形, 这样就能解决效率与失真的矛盾。电路原理图如图

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