模电交越,不对称,相位失真等等研讨
时间：2021-10-14 09:38:54 来源：网友投稿
模拟电子技术研究性教学 失真放大电路的研究 班级：自动化 1104
小组成员：贺瑶函 张小维 张慧 指导教师：
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目录 一.引言 ..................................................................... 3.. 二•失真的分类 .............................................................. 3. 三. 非线性失真 ............................................................. 4.. 1. 饱和失真、截止失真、双向失真
........................................ 4 1. 失真的原理 ................................................... 4. 2. 失真的电路图 ................................................. 4. 3. 消除失真的方法 ............................................... 6. 2. 交越失真。
.......................................................... 6. 1. 失真的原理 ................................................... 6. 2. 失真的电路图 ................................................. 7. 3 去除失真的方法 ................................................ 7. 3. 不对称失真 ............................................................ & 1. 失真的原理 ................................................... 8. 2. 失真的电路原理图 ............................................. 9 3 改进失真的原理
.............................................. 10 4. 不对称失真（二）
.................................................... 10 1. 失真的原理 .................................................. 10 2. 失真的电路原理图
........................................... 10 3 改进失真的原理
.............................................. 1.1 四. 线性失真 ............................................................... 11 1. 相位失真：
.......................................................... 11 1. 失真原理 ..................................................... 11 2. 失真的电路图 ................................................. 11 3 改进失真的原理
............................................... 12 2. 运放的失真: ......................................................... 11 1 双向失真 ...................................................... 11 2 顶部、底部失真
..............................................
11 五. 结论与总结 ............................................................. 15 六. 参考文献 ............................................................... 17
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引言 我们知道，电路相当于一个特定的数学运算，放大电路实现一种幅度变化运算。在模拟 电子技术中放大电路，我们把某一输入信号 （连续信号）经过一个电路，进行在幅度上放大， 然后输出。对于理想的的放大电路， 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，但波形应当是相同的•但是，在实际放大电路中，由于种种原因，输出信号不可 能与输入信号的波形完全相同，产生了失真•本文全面的总结了放大电路中的常见的失真， 给出了每种失真的具体电路，并给出了改进失真的办法。并用 multisim 仿真，直观地显示 了各种失真的输出变化。
1 •失真的分类 放大器产生失真的原因主要有 2 2 个：
① 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. ② 放大器的频率特性不好，对输入信号中不同频率成分的增益不同或延时不同，这样产 生的失真成为线性失真. 因此，放大器失真电路可以分为两类：非线性失真和线性失真。
非线性失真产生的主要原因来自 2 2 方面：
1. 晶体管等特性的非线性； 2. 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五种：饱和失真、截止失真、双向 失真、交越失真和不对称失真。
由于放大电路中有隔直流电容、射极旁路电容、结电容和各种寄生电容，使得它对不同 频率的输入信号所产生的增益及相移是不同的. 这样，当输入信号是非正弦波时， 即使电路 工作在线性区，也会产生失真，称为线性失真。
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三. 非线性失真 非线性失真的特点：输入正弦信号，输出将变成非正弦信号•而该非正弦信号是由基波 和一系列谐波组成的。
常见的非线性失真有五种：饱和失真、截止失真、双向失真、交越失真和不对称失真。
1. 饱和失真、截止失真、双向失真。
1. 失真的原理 晶体管，效应管是非线性元件， 在它们的输出曲线 （见图 1 1）上只有一段区域是线性的。
我们通过设置静态工作点，使晶体管，效应管工作在线性区域。但是，有可能静态工作 点太高，或者太低，或者是输入信号太大，使输出信号发生失真； 当静态工作点太低时，导致输出波形失真，贝 y y 为截止失真； 当静态工作点太高时，导致输出波形失真，则为饱和失真； 饱和失真、截止失真是由于静态工作点选择不合适造成的，而双向失真是由于输入信号 太大造成的。
当输入信号太大时，我们知道，大部分放大电路的输入信号是直流叠加上一个交流。因 此，可能使被放大的信号同时在饱和区与截止区，这就产生了双向失真。
2. 失真的电路图
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我们知道饱和失真、截止失真、双向失真能在一个电路中出现，因为饱和失真、截止失 真是由于静态工作点选择不合适造成的， 而双向失真是由于输入信号太大造成的， 因此, 我们可以用射极偏置电路来实现着三种失真。
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图 3 3 饱和失真输入输出电压波形
图 4 4 截止失真输入输出电压波形k / X f r
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截止失真 电賂
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图 6 双向失真输入输出电压波形 3. 消除失真的方法 截止失真：使静态工作点上移。对于射极偏置电路，方法是增加基极的电压。既是减小 1 Rb1 或者增大 Rb2. 饱和失真：使静态工作点下移。对于射极偏置电路，方法是减小基极的电压。既是增大 1 Rb1 或者减小 Rb2. 双向失真：减小输入信号或者换晶体管。
2 .交越失真 1. 失真的原理 交越失真是乙类推挽放大器所特有的失真 . .在推挽放大器中 ，由 2 2 只晶体管分别在 输入信号的正、负半周导通 ，对正、负半周信号进行放大 . .而乙类放大器的特点是不给 晶体管建立静态偏置 ，使其导通的时间恰好为信号的半个周期 入特性曲线在 E VBE 较小时是弯曲的 ，晶体管基本上不导通 输入信号电压小于死区电压时 ，2 2 只晶体管基本上都不导通 . .这样, ,当输入信号为正弦 波时 ，输出信号将不再是正弦波 ，即产生了失真 ..因此在正、负半周交替过零处会出现一 些失真，这个失真称为交越失真。
图 5 饱和与截止失真 取向头:真 电路 但是 ，由于晶体管的输 即存在死区电压 V r.当 f ■那当中决硏沪点
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图 7 交越失真输入输出电压波形 2. 失真的电路图 乙类偏置电路：
图 8 8 交越失真的电路图 我们通过对电路的静态直流分析，得到静态工作点，见图 9.
图 9 交越失真电路的静态工作点分析图 图 10 交越失真现象
3. 去除失真的方法
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消除交越失真的办法是给晶体管建立起始静态偏置 ，使它的基极电压始终不小于死区电压 为了不使电路的效率明显降低 ，起始静态偏置电流不应太大 •这样就把乙类推挽放大器变 成了经常使用的甲乙类推挽放大器 • 在上述电路中，我们可以改变静态工作点，加大电阻阻值，产生 V 0.7V 压降的静态工作点电 压，使输入信号即使为 0 0 是，三极管也工作在线性区域。既是甲乙类功率放大器。
3. 不对称失真 1• 失真的原理: 不对称失真是由电路不对称 ，而使输入信号的正、负半周不对称 ，这种失真称为不对称失 真. .
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图 13
改进后的交越失真电路静态工作点分析
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图 15 不对称失真输入输出电压波形
2• 失真的电路原理图;
电路原理图: 图 16
不对称失真电路 图 17
（正弦信号）不对称失真波形 图 18
（矩形波信号）不对称失真波形
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图 21
失真电路 3. 改进失真的原理: 采用负反馈，减小环内的非线性失真。我们采用交流电压串联负反馈。
电路图 ：
4. 不对称失真（二）
1. 失真的原理 不对称失真是由电路不对称 ，而使输入信号的正、负半周不对称 ，这种失真称为不对称失 真. . 上面的不对称失真电路由于输入信号太弱， 而且有些元件没有买的。
因此，我又设计了一个 不对称失真电路。
2. 失真的电路原理图 电路原理图:
图 19
不对称失真电路改进电路 4 图 20 不对称失真电路改进后的波形 图 2 22 失真波形
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3• 改进失真的原理 采用负反馈，减小环内的非线性失真。我们采用交直流混合电流并联负反馈。
电路图 ：
四. 线性失真 1. 相位失真：
( 1 )失真原理 由于电路中有源器件的等效电容 (结电容)，电路中的电感，电容使信号在传输和放大过程 中发生了时间延迟，即相位的延迟。
( 2 )失真的电路图 失真电路图：
图 23
改进后的电路 n m Oi.■: "liswvpr 就图 24 改进后的波形
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我们运用 multisim
波特仪仿真电路相位特性，得到如下:
图 26 用彼特仪得到的幅频特性图 图 7 27 用彼特仪得到的相频特性 为了显示效果，我们采用输入信号为矩形波，来观察相位失真，结果如下：
图 28 矩形波的失真波 (3 )改进失真的原理 去除失真的方法：采用深度负反馈，减小电阻，除去电容。电路图为:
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我们运用 multisim
波特仪仿真电路相位特性，得到如下: 图 30 用彼特仪得到的幅频特性 图 31
用彼特仪得到的相频特性 为了显示效果，我们采用输入信号为矩形波，来观察相位失真，结果如下: r Oscill oscope-XSC 1 Time Channel Channel_B O.OQO $ -20 2.920 pV -Z50 942 u¥ (J.000 3 -202320 pV -230.^2 UV a . OQO
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Scale; JOO us/Div h pos. (Div): 0 回逼亟」亟 图 32 改进相位失真后的波形
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2. 运放失真: (1 )双向失真的电路图 图 34 双向失真的波形
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(2 )顶部、底部失真的电路图 图 35 失真的电路图 图 36 底部失真的波形
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图 7 37 底部失真的波形
五. 结论与总结 我们知道，所有电路相当于一个特定的数学运算， 放大电路实现一种幅度变化运算。
对 于理想的的放大电路，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，但 波形应当是相同的. 但是，在实际放大电路中，由于种种原因，输出信号不可能与输入信号 的波形完全相同，产生了失真. 非线性失真是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 再保持线性关系而产生的失真.常见非线性失真有五种：饱和失真、截止失真、双向失真、 交越失真和不对称失真。
当静态工作点太低时，导致输出波形失真，则为截止失真；当静态 工作点太高时，导致输出波形失真， 则为饱和失真。饱和失真、截止失真是由于静态工作点 选择不合适造成的， 而双向失真是由于输入信号太大造成的。
它的改进方法：饱和失真：使 静态工作点下移。对于射极偏置电路，方法是增加基极的电压。截止失真：
使静态工作点上 移。对于射极偏置电路，方法是减小基极的电压。双向失真：减小输入信号或者换晶体管。
交越失真是在乙类功率放大器（图 8 8）中，当输入信号变化时，不足以克服三极管的死 区电压，三极管不导通电。在正、负半周交替过零处会出现一些失真。它的改进方法：去除
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失真的原理：我们可以改变静态工作点，加大电阻阻值或者加两个二极管，产生 V 0.7V 压降 的静态工作点电压，使没有输入信号，三极管也工作在线性区域。既是甲乙类功率放大器。
不对称失真，就是由于工艺等因素，导致电路不对称使输出信号的正负半周信号幅度、 波形，与输入信号不一致。它的改进方法：我们可以采用负反馈， 减小反馈环内产生的非线 性失真。
线性失真是放大器的频率特性不好，对输入信号中不同频率成分的增益不同或延时不同 而产生的失真.线性失真是由于放大电路中有隔直流电容、 射极旁路电容、结电容和各种寄 生电容，使得它对不同频率的输入信号所产生的增益及相移是不同的. 常见的线性失真是相 位失真。
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