失真放大電路試驗報告

1、國家電工電子實驗教學(xué)中心模擬電子技術(shù)實驗報告實驗題目：失真放大電路的研究實驗題目及要求1 .基本要求(d)Uo(e)Uo(c)tUot(f)(1)輸入一標(biāo)準(zhǔn)正弦波， 如圖1 (a),頻率2KHz ,幅度50mV ,輸出正弦波頻率 2KHz ,幅度IV。(2)圖1 (b)是電路輸出波形，若達到要求，如何設(shè)計電路，并修改。(3)圖1 (c)是電路輸出波形，若達到要求，如何設(shè)計電路，并修改。(4)圖1 (d)是電路輸出波形，若達到要求，如何設(shè)計電路，并修改。(5)輸入一標(biāo)準(zhǔn)正弦波， 頻率2KHz,幅度5V,設(shè)計電路使之輸出圖1 (e)輸出波形,并改進。2.發(fā)揮部分(1)圖1 (f)是電路輸出失真波形

2、，設(shè)計電路并改進。(2)任意選擇一運算放大器，測出增益帶寬積fTo并重新完成前面基本要求和發(fā)揮部分的工作。(3)將運算放大器連接成任意負反饋放大器， 要求負載2k 放大器的放大倍數(shù)為 100, 將振蕩器頻率提高至 fT/100的95% ,觀察輸出波形是否失真，若將振蕩器頻率提高至 fT/100 的110% ,觀察輸出波形是否失真。(4)放大器的放大倍數(shù)保持 100,將振蕩器頻率提高至fT/100的95%或更高一點，保 持不失真放大，將純阻抗負載2k 替換為容抗負載20kF,觀察失真的輸出波形。(5)改善發(fā)揮部分(4)的輸出波形不失真，設(shè)計并完成電路。(6)其他失真研究實驗過程.1.基本要求(1

3、)輸入一標(biāo)準(zhǔn)正弦波，如圖1 (a),頻率2KHz ,幅度50mV ,輸出正弦波頻率 2KHz , 幅度1V。分析知道，滿足要求的電路很多，我們可以采用射級偏置電路：(2)設(shè)計電路使電路輸出波形為圖1 (b), (c), (d),并改進。對于射級偏置電路，當(dāng)靜態(tài)工作點太低時，導(dǎo)致輸出波形失真，則為截止失真；當(dāng)靜態(tài)工作點太高時，導(dǎo)致輸出波形失真，則為飽和失真；當(dāng)輸入信號太大時，可 能使被放大的信號同時在飽和區(qū)與截止區(qū)，這就產(chǎn)生了雙向失真。R 1 LO.飽和截止雙向失真射級偏置電路原理圖頂部失真雙向失真底部失真正常波形IB0 畫a-Tl nT2T2-TimeB7.121 msaz,121 ms0,0

4、00 5CJiannel-A-L25BV-L2MV0,W0 VcharanelLBReverseSaveTliwbase5sIe; 2D。國DMChannel ASmle二 500 mV/DtvChannelbSule: 5 V/DlvTriggerEdge:X pDSi(Div): QACY po5u(Di¥): QExt triggerLevel;Type | Sing. | C4Dr.不失真圖截止失真飽和失真雙向失真(5)設(shè)計電路使電路輸出波形為圖1 (e),并改進。分析知道，此輸出波形為交越失真。 我們可以采用乙類功率放大器，改進時使用甲乙類功率放大器。10kQR3JkflV

5、D1W14fl2N2222AQ12N3F&2R21Ok£R4 JkD交越失真及改進后的電路圖VEE.12V交越失真交越失真改進后的波形交越失真消除交越失真2.發(fā)揮部分(1)設(shè)計電路使電路輸出波形為圖i (f),并改進。圖i (f)是電路輸出失真波形，設(shè)計電路并改進。不對稱失真是由電路不對稱，而使輸入信號的正、負半周不對稱 ，這種失真稱為不對稱 失真.不對稱失真電路圖不對稱失真改進后電路圖不對稱失真不對稱失真改進后波形不對稱失真消除不對稱失真(2)選擇一運算放大器，測出增益帶寬積并重新完成前面基本要求和發(fā)揮部分的工作。fT時，可以根據(jù)定a.增益帶寬積表示增益和帶寬的乘積，因此，

6、我們測量增益帶寬積 義來測量，即先測量中頻增益，然后測量帶寬。增益帶寬積測量電路用示波器測得帶寬為：12kHZ,中頻增益為100dBfT =12k*100=1200kHZ圖2-16容性負載失真五加A!飽和區(qū)三、失真研究1通過圖1 (b)、(c)和(d)的失真設(shè)計，討論產(chǎn)生失真的機理，闡述解決問題的辦 法。放大區(qū)5用具九=口 止區(qū)43 >uc/v(1).雙向飽和截止失真的原理分析a.截止失真原理分析當(dāng)靜態(tài)工作點太低時，導(dǎo)致輸出波形失真，則為截止失真；b.飽和失真原理分析當(dāng)靜態(tài)工作點太高時，導(dǎo)致輸出波形失真，則為飽和失真;c.雙向失真原理分析而雙向失真是由于輸入信號太大造成的。射解決方法：截

7、止失真：使靜態(tài)工作點上移。對于射極偏置電路，方法是增加基極的電壓。既是 減小Rb1或者增大Rb2.飽和失真：使靜態(tài)工作點下移。對于射極偏置電路，方法是減小基極的電壓。既是 增大Rb1或者減小Rb2.雙向失真：減小輸入信號或者換晶體管。(2)通過圖1 (e)的失真設(shè)計，討論產(chǎn)生失真的機理，闡述解決問題的辦法。d.交越失真原理分析失真的機理：交越失真是乙類推挽放大器所特有的失真.在推挽放大器中，由2只晶體管分別在輸入信號的正、負半周導(dǎo)通 ，對正、負半周信號進行放大.而乙類放大器的特點是不給 晶體管建立靜態(tài)偏置，使其導(dǎo)通的時間恰好為信號的半個周期.但是，由于晶體管的輸入特性曲線在 VBE較小時是彎曲

8、的，晶體管基本上不導(dǎo)通，即存在死區(qū)電壓 V r .當(dāng)輸 入信號電壓小于死區(qū)電壓時 ，2只晶體管基本上都不導(dǎo)通.這樣，當(dāng)輸入信號為正弦波時 輸出信號將不再是正弦波，即產(chǎn)生了失真.因此在正、負半周交替過零處會出現(xiàn)一些失真，這個失真稱為交越失真。解決方法：消除交越失真的辦法是給晶體管建立起始靜態(tài)偏置，使它的基極電壓始終不小于死區(qū)電壓.為了不使電路的效率明顯降低 ，起始靜態(tài)偏置電流不應(yīng)太大.這樣就把乙類推挽放大 器變成了經(jīng)常使用的甲乙類推挽放大器.在上述電路中，我們可以改變靜態(tài)工作點，加大電阻阻值，產(chǎn)生0.7V壓降的靜態(tài)工作點電壓，使輸入信號即使為 0是，三極管也工作在線性區(qū)域。既是甲乙類功率放大器。

9、(3)通過圖1 (f)的失真設(shè)計，討論產(chǎn)生失真的機理，闡述解決問題的辦法。e.不對稱失真失真的機理：不對稱失真是差分輸入電路和乙類互補推挽功率放大電路所特有的失真。在差分電路 中，由于電路結(jié)構(gòu)的不對稱， 使兩個三極管對信號的放大倍數(shù)不相同而引起的。在乙類互補推挽功率放大電路，它是由于推挽管( NPN管和PNP管)特性不對稱，而使輸入信號的正、 負半周不對稱造成的。解決方法：采用負反饋，減小環(huán)內(nèi)的非線性失真。四.歸納失真現(xiàn)象失真現(xiàn)象：截止失真，飽和失真，雙向失真，交越失真，不對稱失真我們知道，所有電路相當(dāng)于一個特定的數(shù)學(xué)運算，放大電路實現(xiàn)一種幅度變化運算。 對于理想的的放大電路，其輸出信號應(yīng)當(dāng)如

10、實的反映輸入信號，即他們盡管在幅度上不同， 但波形應(yīng)當(dāng)是相同的.但是，在實際放大電路中，由于種種原因，輸出信號不可能與輸入信 號的波形完全相同，產(chǎn)生了失真.非線性失真是放大器件的工作點進入了特性曲線的非線性區(qū)，使輸入信號和輸出信號不再保持線性關(guān)系而產(chǎn)生的失真.常見非線性失真有五種：飽和失真、截止失真、雙向失真、 交越失真和不對稱失真。當(dāng)靜態(tài)工作點太低時，導(dǎo)致輸出波形失真，則為截止失真；當(dāng)靜態(tài) 工作點太高時，導(dǎo)致輸出波形失真，則為飽和失真。飽和失真、截止失真是由于靜態(tài)工作點 選擇不合適造成的，而雙向失真是由于輸入信號太大造成的。它的改進方法：飽和失真：使 靜態(tài)工作點下移。對于射極偏置電路，方法是

11、增加基極的電壓。截止失真：使靜態(tài)工作點上 移。對于射極偏置電路，方法是減小基極的電壓。雙向失真：減小輸入信號或者換晶體管。交越失真是在乙類功率放大器(圖8)中，當(dāng)輸入信號變化時，不足以克服三極管的死區(qū)電壓，三極管不導(dǎo)通電。在正、負半周交替過零處會出現(xiàn)一些失真。它的改進方法：去除失真的原理：我們可以改變靜態(tài)工作點，加大電阻阻值或者加兩個二極管，產(chǎn)生 0.7V壓降的靜 態(tài)工作點電壓，使沒有輸入信號，三極管也工作在線性區(qū)域。既是甲乙類功率放大器。不對稱失真，就是由于工藝等因素，導(dǎo)致電路不對稱使輸出信號的正負半周信號幅度、 波形，與輸入信號不一致。它的改進方法：我們可以采用負反饋，減小反饋環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的非

12、線 性失真。線性失真是放大器的頻率特性不好，對輸入信號中不同頻率成分的增益不同或延時不同而產(chǎn)生的失真.線性失真是由于放大電路中有隔直流電容、 射極旁路電容、結(jié)電容和各種寄 生電容，使得它對不同頻率的輸入信號所產(chǎn)生的增益及相移是不同的.常見的線性失真是相位失真。五、總結(jié)與體會我們知道，放大電路相當(dāng)于一個特定的線性數(shù)學(xué)運算。 使用模擬電子技術(shù)中放 大電路，把某一輸入模擬信號經(jīng)過一個電路，進行在幅度上放大，然后輸出。對 于理想的的放大電路，具輸出信號應(yīng)當(dāng)如實的反映輸入信號， 即他們的頻譜成分 應(yīng)該相同，僅僅是幅度不同（看起來就是形狀相同，幅度不同）。但是，在實際 放大電路中，由于種種原因，輸出信號不

13、可能與輸入信號的波形完全相同，這就 是電路產(chǎn)生了失真的緣故。失真分為線性失真和非線性失真。非線性失真是放大器件的工作點進入了特性曲線的非線性區(qū)， 使輸入信號和輸 出信號不再保持線性關(guān)系而產(chǎn)生的失真。 常見非線性失真有五種：飽和失真、截 止失真、雙向失真、交越失真和不對稱失真。晶體管的靜態(tài)工作點設(shè)置較低時，由于輸入信號的疊加有可能是疊加后的波形 一部分進入截止區(qū)，這樣就會出現(xiàn)截止失真，共射極放大電路的截止失真的表現(xiàn) 是輸出電壓的頂部出現(xiàn)削波；果是輸入信號的正半周超出了動態(tài)范圍， 那么就會 進入晶體管的飽和區(qū)，造成飽和失真，對應(yīng)的輸出信號由于相位差180度的原因， 所以輸出信號的負半周的波形失真。

14、 飽和失真、截止失真是由于靜態(tài)工作點選擇 不合適造成的，而雙向失真是由于輸入信號太大造成的。它的改進方法：飽和失真：使靜態(tài)工作點下移。對于射極偏置電路，方法是增加基極的電壓。截止失真： 使靜態(tài)工作點上移。對于射極偏置電路，方法是減小基極的電壓。雙向失真：減 小輸入信號或者換晶體管。交越失真是在乙類功率放大器中，由于晶體管的門限電壓不為零，比如一般的 硅三極管，NPNH在0.7V以上才導(dǎo)通，這樣在00.7就存在死區(qū)，不能完全模 擬出輸入信號波形，PN叫小于-0.7V才導(dǎo)通，比如當(dāng)輸入的交流的正弦波時， 在-0.70.7之間兩個管子都不能導(dǎo)通，輸出波形對輸入波形來說這就存在失真， 即為交越失真。使用二極管改變靜態(tài)電平可以消除交越失真。不對稱失真，就是由于差分放大三極管參數(shù)不同等因素，導(dǎo)致電路不對稱使輸出信號的正負半周信號幅度、波形，與輸入信號不一致。它的改進