失真电路研究设计报告

1、失真电路的研究设计论文思源1106班张洪顺11251088 目录 1.非线性失真51.1饱和失真与截止失真与双向失真51.2交越失真111.3不对称失真132结论15参考文献16 摘 要：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。要设计一个好的运算放大器就必须对信号各种失真的原理有所了解。本文通过对各种失真的分析，让我们对运算放大器的现象有一个更加深入的理解。关键词：放大电路、运算放大器、晶体管、失真Study

2、 on distortion amplification circui Abstract: An ideal amplifier, the output signal shall truthfully reflect the input signal, namely they while on the range is different, there may be delay on the time, but the waveform should be the same. However, in actual amplifier, due to various reasons, the i

3、nput signal could not completely same with input signal waveform, this phenomenon is called distortion. To design a good operational amplifier must be the principle of all kinds of distortion of signal. In this article, through the analysis of various kinds of distortion, let us have the phenomenon

4、of operational amplifier to a more in-depth understanding.Key words: Operational amplifier ; distortion1. 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。2. 基本要求：3. 正弦波与常见失真波形非线性失真非线性失真：放大器件的工作点进入了特性曲线的非线性区，使输入信号和输出信号不再保持线性关系，这样产生的失真称为非线性失真

5、。非线性失真产生的主要原因来自2方面：晶体管等特性的非线性；静态工作等位置设置的不合适或输入信号过大。由于放大器件工作在非线性区而产生的非线性失真有4种：饱和失真、截止失真、交越失真和不对称失真。非线性失真的特征是产生新的频率分量，即产生输入信号的单频分量为基波分量的高次谐波分量一饱和失真与截止失真与双向失真如图1所示的电路，对于NPN 管放大电路。在发生饱和失真时，输出波形的负半周产生失真，即为削底真，在发生截止失真时，输出波形的正半周产生失真，即为削顶失真。而对于PNP管放大电路来说，波形失真情况恰恰相反，在发生饱和失真时，输出波形的正半周产生失真，即为削顶失真，在发生截止失真时，输出波形

6、的负半周产生失真，即为削底失真。1.截止失真原理 只有加到发射节上的电压高于开启电压时，发射节才有电流通过，而当发射节被加反向电压时（只要不超过其反向击穿电压），只有很小的反向电流通过，我们认为这种情况下三极管处于截止状态，而在实际应用中，我们会遇到各种各样的信号需要放大，有较强的信号，有较弱的信号，也有反向的信号，根据PN节的特性，当加到发射节上的信号为较弱的信号（小于开启电压），或者是反向信号时，发射节是截止的，三极管是不能起到放大的作用，输出的信号，也出现严重的失真，此时的失真，称为截止失真。2.饱和失真原理 在了解三极管的饱失真前，我们先了解一下三极管的饱和导通，我们知道，当三极管的的

7、发射节被加正向电压，三极管的发射节有电流通过，以NPN三极管为例，三极管的工作过程是这样的：当发射节加正向电压时，发射区通过扩散运动向基区发射电子，形成发射极电流IE；其中一小部分与基区的空穴复合，形成基极电流IB，又由于集电极加反向电压，所以从发射极出来的大部分电子在集电极电压作用下通过漂移运动到达集电极，形成集电极电流IC。当集电极上加不同电压时，有三种情况：     （1）集电节加反向电压，集电节反偏，此时，集电极有能力收集从发射极发射出的电子，三极管处于稳定的放大状态。如电路图3，三极管工作在如图5所示的放大区。  

8、  （2） 当集电极加正向电压，集电极正偏，此时，发射极发射电子由于而集电极收集电子不足，即使基极电流增大，发射极发射电子电流增大，由于集电极收集电子不足，集电极电流也不会增大，这种情况称为三极管的饱和导通，如图5所示的饱和区。饱和导通时，三极管对信号也失去了发放大作用，此时的三极管的失真称为饱和失真 。 3.截止饱和失真原理图如下4.Multisim电路图饱和失真的观察：当将放大电路基极偏置电阻Rb的阻值设置成较小值时，两放大电路工作点变高，接近饱和区。适当增大输入信号幅度时，则出现饱和失真，输出波形如图4所示。其中上边波形为PNP管放大电路的输出波形，出现削顶

9、失真。下边为NPN管放大电路的输出波形，出现削底失真。 5.饱和失真仿真图和实际示波器产生图形截止失真的观察：当将放大电路基极偏置电阻Rb的阻值设置成较大值时两放大电路工作点变低，按近截止区。当适当增大输入信号幅度时，则出现截止失真，输出波形如图5所示。其中上边波形为PNP管放大电路的输出波形，出现削底失真。下边为NPN 管放大电路的输出波形，出现削顶失真。6.截止失真仿真图和实际示波器产生图形双向失真的观察：增大输入信号，使得输入波形通过电路上下两端都被削平，产生如下图所示的双向失真波形图。7.双向失真仿真图和实际示波器产生图形2 交越失真1.交越失真原理 T1和T2分别为NPN型管和PNP

10、型管，两管的基极和发射极相互连接在一起，信号从基极输入，从射极输出，RL为负载。由于该电路无基极偏置，所以vBE1 = vBE2 = vi 。当vi =0时，T1、T2均处于截止状态，所以该电路为乙类放大电路。这个电路可以看成是由图XX_01b、c两个射极输出器级合而成。考虑到BJT发射结处于正向偏置时才导电，因此当信号处于正半周时，vBE1 = vBE2 >0 ，则T2截止，T1承担放大任务，有电流通过负载RL；而当信号处于负半周时，vBE1 = vBE2 <0 ，则T1截止，T2承担放大任务，仍有电流通过负载RL；这样，一个在正半周工作，而另一个在负半周工作，两个管子互补对方的

11、不足，从而在负载上得到一个完整的波形，称为互补电路。互补电路解决了乙类放大电路中效率与失真的矛盾。为了使负载上得到的波形正、负半周大小相同，还要求两个管子的特性必须完全一致，即工作性能对称。所以图XX_01a所示电路通常称为乙类互补对称电路。 2. Multisim电路图3. 交越失真仿真图和实际示波器产生波形三非对称失真1.非对称是真原理不对称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对称,而使输入信号的正、负半周不对称。消除这种失真的办法是选用特性对称的推挽管. 尤其是在O TL 与OCL 电路中,互补管应选用同一种材料的, 就是说都选用锗管,或者都选用硅管,以保证其输入特性的对

12、称。2. Multisim电路图3.非对称失真仿真图和实际示波器产生波形结论本次实验焊了几个电路板，改良过好几次，最终有了定局。根据以上对产生失真原因的分析, 可采用以下措施, 以减少失真：合理选择工作点, 使前置级工作于交流负载线的中部, 功放管有足够的起始偏置, 推挽管很好的配对, 从而在大信号时不产生饱和失真和截止失真, 小信号时不产生交越失真, 同时也不产生不对称失真,为防止对瞬时强信号造成的失真, 应使音响设备有一定的功率贮备。总之，没有十全十美的电路，对于同一个放大电路，减小其失真的方法有很多种，设计放大电路时要根据需要在放大效果与失真度之间做恰当的取舍，进而选择适当的去除失真的方法。解决一个问题最重要的是要掌握引起这个问题的最根本的原理，只有这样才能做到万变不离其宗，当类似的问题以千变万化的形式出现时，不会被表面形式迷惑。而要做到这一点就必须把所学的知识融会贯通，形成一套体系、一套系统。在以往的学习中，通常会遇到某一部分比较感兴趣、某一部分比较难，因而所学到的东西往往是参差不齐，而且是一段一段的，互相没有联系起来。而在现实中一个问题往往是很多问题的汇集，不可能仅仅靠一个知识点就能解