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1、模电交越不对称相位失真等等的研讨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： 日期：一 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

2、multisim仿真，直观地显示了各种失真的输出变化。二失真的分类 放大器产生失真的原因主要有2个： 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

3、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。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）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

4、生失真；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。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。图1 晶体三极管的输出特性曲线 2.失真的电路图我们知道饱和失真、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。图2 射极偏置电路

5、图3 饱和失真输入输出电压波形图4 截止失真输入输出电压波形图5 饱和与截止失真图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 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

6、. 但是, 由于晶体管的输入特性曲线在VBE 较小时是弯曲的, 晶体管基本上不导通, 即存在死区电压V r . 当输入信号电压小于死区电压时, 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 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

7、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0.7V压降的静态工作点电压，使输入信号即使为0是，三极管也工作在线性区域。既是甲乙类功率放大器。图11 改进后的交越失真电路 图12 仿真电路图13 改进后的交越失真电路静态工作点分析 图14 改进后的波形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.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

8、 （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:图19 不对称失真电路改进电路 图20 不对称失真电路改进后的波形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21 失真电路 图22 失真波形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:

9、图23 改进后的电路 图24 改进后的波形四线性失真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25 相位失真电路我们运用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：图29 改进后的电路原理图我们运用multisim波特仪仿真电路相

10、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：图32 改进相位失真后的波形2.运放失真：（1）双向失真的电路图图33 双向失真电路图34 双向失真的波形（2）顶部、底部失真的电路图图35 失真的电路图图36 底部失真的波形图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

11、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

12、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

13、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。 六参考文献 1张勇,郝宁眉. Multisim在单管放大电路分析教学中的应用J. 电脑知识与技术. 2009 (31) 2肖渊. 基于Multisim的放大电路设计及仿真研究J. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2009 (04) 3李健明,彭仁明. 基于Multisim放大电路的仿真分析J. 四川理工学院学报(自然科学版).2006 (04) 4卢超. 负反馈放大电路的仿真分析J. 现代电子技术. 2005 (16) 5雷芳,曾浩. Multism在电子电路教学中的应用J. 科技资讯. 2007 (25)