模電實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、國(guó)家電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告國(guó)家電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心模擬電子技術(shù)實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)題目： 放大電路的失真研究 2013 年 6 月 3 日目 錄1、實(shí)驗(yàn)題目及要求 12、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募爸R(shí)背景 12.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.2知識(shí)點(diǎn)2.2.1飽和失真與截止失真2.2.2雙向失真2.2.3交越失真2.2.4不對(duì)稱失真3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 53.1 選取的實(shí)驗(yàn)電路及輸入輸出波形3.1.1飽和失真與截止失真3.1.2雙向失真3.1.3交越失真3.1.4不對(duì)稱失真3.2 每個(gè)電路的討論和方案比較3.2.1飽和失真與截止失真3.2.2雙向失真3.2.3交越失真3.2.4不對(duì)稱失真3.3 分析研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)3

2、.3.1飽和失真與截止失真3.3.2雙向失真3.3.3交越失真3.3.4不對(duì)稱失真4、總結(jié)與體會(huì) 114.1 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)?zāi)切┠芰Φ玫教岣撸切┙鉀Q的問(wèn)題印象深刻，有那些創(chuàng)新點(diǎn)。4.2 對(duì)本課程的意見與建議5、參考文獻(xiàn) 121、實(shí)驗(yàn)題目及要求1.1實(shí)驗(yàn)題目放大電路的失真研究1.2實(shí)驗(yàn)要求1.2.1基本要求輸入一標(biāo)準(zhǔn)正弦波，頻率2KHz，幅度50mV，輸出正弦波頻率2KHz，幅度1V。2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c知識(shí)背景2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握失真放大電路的設(shè)計(jì)和解決電路的失真問(wèn)題提高系統(tǒng)地構(gòu)思問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。（2）掌握消除放大電路各種失真技術(shù)系統(tǒng)地歸納模擬電子技術(shù)中失真現(xiàn)象。（3）具備通過(guò)現(xiàn)象分析電

3、路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提高改善電路的能力。2.2 知識(shí)點(diǎn)2.2.1非線性失真非線性失真：放大器件的工作點(diǎn)進(jìn)入了特性曲線的非線性區(qū)，使輸入信號(hào)和輸出信號(hào)不再保持線性關(guān)系，這樣產(chǎn)生的失真稱為非線性失真。非線性失真產(chǎn)生的主要原因來(lái)自2方面：晶體管等特性的非線性；靜態(tài)工作等位置設(shè)置的不合適或輸入信號(hào)過(guò)大。由于放大器件工作在非線性區(qū)而產(chǎn)生的非線性失真有4種：飽和失真、截止失真、交越失真和不對(duì)稱失真。非線性失真的特征是產(chǎn)生新的頻率分量，即產(chǎn)生輸入信號(hào)的單頻分量為基波分量的高次諧波分量2.2.1.1飽和失真與截止失真如圖1所示的電路，對(duì)于NPN 管放大電路。在發(fā)生飽和失真時(shí)，輸出波形的負(fù)半周產(chǎn)生失真，即為削底真，在發(fā)生

4、截止失真時(shí)，輸出波形的正半周產(chǎn)生失真，即為削頂失真。而對(duì)于PNP管放大電路來(lái)說(shuō)，波形失真情況恰恰相反，在發(fā)生飽和失真時(shí)，輸出波形的正半周產(chǎn)生失真，即為削頂失真，在發(fā)生截止失真時(shí)，輸出波形的負(fù)半周產(chǎn)生失真，即為削底失真圖 1圖 2圖 3飽和失真的觀察：當(dāng)將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值設(shè)置成較小值時(shí)，兩放大電路工作點(diǎn)變高，接近飽和區(qū)。適當(dāng)增大輸入信號(hào)幅度時(shí)，則出現(xiàn)飽和失真，輸出波形如圖4所示。其中上邊波形為PNP管放大電路的輸出波形，出現(xiàn)削頂失真。下邊為NPN管放大電路的輸出波形，出現(xiàn)削底失真。 圖 4截止失真的觀察：當(dāng)將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值設(shè)置成較大值時(shí)兩放大電路工作點(diǎn)變低，按近截止

5、區(qū)。當(dāng)適當(dāng)增大輸入信號(hào)幅度時(shí)，則出現(xiàn)截止失真，輸出波形如圖5所示。其中上邊波形為PNP管放大電路的輸出波形，出現(xiàn)削底失真。下邊為NPN 管放大電路的輸出波形，出現(xiàn)削頂失真。圖 52.2.1.2雙向失真如圖6所示的NPN型共射級(jí)電路，當(dāng)輸出信號(hào)過(guò)大時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)飽和失真與截止失真一塊兒出現(xiàn)的失真現(xiàn)象，稱之為雙向失真。圖 6如圖6所示，信號(hào)源峰峰值為60V，如圖7所示，此時(shí)輸出如圖8所示嚴(yán)重失真，此即為雙向失真。圖 7圖82.2.1.3交越失真交越失真是由于晶體管的門坎電壓而產(chǎn)生，減小或克服交越失真是人們一直關(guān)注的課題之一。當(dāng)三極管工作在純乙類狀態(tài)時(shí)，由于輸入回路沒(méi)有加基極偏流，而管子的ib必須在U

6、be大于一定數(shù)值(即門坎電壓，硅管約06 V)后才有顯著地增加，如圖9所示圖 9所以在輸入信號(hào)電壓很低的時(shí)候，晶體管的集電極電流基本上為零，則負(fù)載所得到的電壓或電流將出現(xiàn)一段“死區(qū)”，這種現(xiàn)象稱為交越失真。交越失真的存在，使得輸出信號(hào)波形發(fā)生嚴(yán)重變形。圖 10如圖10所示為一純乙類電路，當(dāng)信號(hào)源很小時(shí)（Ube小于門閥電壓）無(wú)輸出信號(hào)。當(dāng)信號(hào)源大于一定值（Ube大于門閥電壓）時(shí)，有輸出，但出現(xiàn)嚴(yán)重的失真，如圖12所示，此即為交越失真。圖 11（信號(hào)源信號(hào)）圖 122.2.1.4不對(duì)稱失真不對(duì)稱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對(duì)稱,而使輸入信號(hào)的正、負(fù)半周不對(duì)稱。消除這種失真的

7、辦法是選用特性對(duì)稱的推挽管. 尤其是在O TL 與OCL 電路中,互補(bǔ)管應(yīng)選用同一種材料的, 就是說(shuō)都選用鍺管,或者都選用硅管,以保證其輸入特性的對(duì)稱。圖 6如圖13所示為一甲乙類推挽放大器，當(dāng)開關(guān)K在右邊時(shí)該放大器的推挽管推挽特性完全對(duì)稱，此時(shí)輸入與輸出如圖14，無(wú)失真。當(dāng)開關(guān)K在左邊時(shí)，晶體管T1串聯(lián)了一個(gè)電阻R0，相當(dāng)于T1的基射極阻抗增加了R0，若將T1,R0整體看做一個(gè)晶體管，則此時(shí)T1，T2的推挽特性不再對(duì)稱，輸入輸出如圖15所示，輸出產(chǎn)生失真，此即為不對(duì)稱失真（有推挽管的推挽特性不對(duì)稱產(chǎn)生的失真）。圖 7圖 83、實(shí)驗(yàn)過(guò)程3.1 選取的實(shí)驗(yàn)電路及輸入輸出波形3.1.1飽和失真、截

8、止失真、雙向失真電路調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的值，可得到3.1.2交越失真電路通過(guò)控制開關(guān)，可以得到3.1.3不對(duì)稱失真通過(guò)控制開關(guān)，得到以下結(jié)果3.2 每個(gè)電路的討論和方案比較3.2.1截止失真、飽和失真、雙向失真電路本實(shí)驗(yàn)，我們?cè)谀ｋ娀A(chǔ)實(shí)驗(yàn)電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。在實(shí)際測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)截止失真、飽和失真的波形比較明顯，但雙向失真不明顯。通過(guò)加大信號(hào)源電壓，雙向失真也變的明顯。3.2.2交越失真電路該實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)具\(yùn)用100歐姆電阻。但在測(cè)試中，我們發(fā)現(xiàn)電阻值太小，電流太大，導(dǎo)致易燒電阻。于是我們將100歐姆電阻改為15千歐，測(cè)試結(jié)果更加理想，電路也不再因?yàn)殡娏鬟^(guò)大而發(fā)熱。3.2.3不對(duì)稱失真設(shè)計(jì)電

9、路時(shí)，我們將開關(guān)和反饋電路并聯(lián)。后來(lái)才發(fā)現(xiàn)這樣會(huì)造成短路。于是我們將反饋電路與開關(guān)串聯(lián)起來(lái)。但在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，信號(hào)源的電壓必須很小，否則輸出就會(huì)成為方波，造成失真。調(diào)整好信號(hào)源電壓，很順利的出現(xiàn)了不對(duì)稱失真。3.3 分析研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)3.3.1截止失真、飽和失真、雙向失真電路當(dāng)500千歐滑動(dòng)變阻器接入電路阻值為5%時(shí)，輸出出現(xiàn)截止失真。當(dāng)接入電路阻值為30%時(shí)，輸出出現(xiàn)飽和失真。當(dāng)接入電路阻值為10%時(shí)，輸出不失真。當(dāng)接入電路阻值為50%時(shí)，輸出出現(xiàn)雙向失真。3.3.2交越失真當(dāng)二極管被短接，輸出出現(xiàn)交越失真。當(dāng)二極管均工作時(shí)，輸出不失真。3.3.3不對(duì)稱失真當(dāng)負(fù)反饋電路正常工作時(shí)，輸出不失真

10、。當(dāng)負(fù)反饋電路斷開時(shí)，輸出出現(xiàn)不對(duì)稱失真。4 總結(jié)與體會(huì)4.1 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)?zāi)切┠芰Φ玫教岣?，那些解決的問(wèn)題印象深刻，有那些創(chuàng)新點(diǎn)。根據(jù)以上對(duì)產(chǎn)生失真原因的分析, 可采用以下措施, 以減少失真：合理選擇工作點(diǎn), 使前置級(jí)工作于交流負(fù)載線的中部, 功放管有足夠的起始偏置, 推挽管很好的配對(duì), 從而在大信號(hào)時(shí)不產(chǎn)生飽和失真和截止失真, 小信號(hào)時(shí)不產(chǎn)生交越失真, 同時(shí)也不產(chǎn)生不對(duì)稱失真,為防止對(duì)瞬時(shí)強(qiáng)信號(hào)造成的失真, 應(yīng)使音響設(shè)備有一定的功率貯備?？傊?，沒(méi)有十全十美的電路，對(duì)于同一個(gè)放大電路，減小其失真的方法有很多種，設(shè)計(jì)放大電路時(shí)要根據(jù)需要在放大效果與失真度之間做恰當(dāng)?shù)娜∩?，進(jìn)而選擇適當(dāng)?shù)娜コд?/p>

11、的方法。解決一個(gè)問(wèn)題最重要的是要掌握引起這個(gè)問(wèn)題的最根本的原理，只有這樣才能做到萬(wàn)變不離其宗，當(dāng)類似的問(wèn)題以千變?nèi)f化的形式出現(xiàn)時(shí)，不會(huì)被表面形式迷惑。而要做到這一點(diǎn)就必須把所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通，形成一套體系、一套系統(tǒng)。在以往的學(xué)習(xí)中，通常會(huì)遇到某一部分比較感興趣、某一部分比較難，因而所學(xué)到的東西往往是參差不齊，而且是一段一段的，互相沒(méi)有聯(lián)系起來(lái)。而在現(xiàn)實(shí)中一個(gè)問(wèn)題往往是很多問(wèn)題的匯集，不可能僅僅靠一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就能解決。所以在學(xué)習(xí)中必須開闊視野，擴(kuò)展自己的知識(shí)面，將所學(xué)的知識(shí)的點(diǎn)互相連接起來(lái)，形成一套完整的系統(tǒng)，只有這樣才能做到高屋建瓴，才能運(yùn)用所學(xué)解決現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題。設(shè)計(jì)電路時(shí)，我們都經(jīng)過(guò)了認(rèn)真的仿真。但實(shí)際測(cè)量時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)有許多問(wèn)題仿真都無(wú)法體現(xiàn)出來(lái)。比如電流過(guò)大等。導(dǎo)致實(shí)際情況與仿真結(jié)果相差較大。4.2 對(duì)本課程的意見與建議 實(shí)際動(dòng)手操作比書本上來(lái)的印象深刻得多。我們通過(guò)自己親自動(dòng)手，克服種種困難，