失真電路研究設(shè)計(jì)報(bào)告

1、失真電路的研究設(shè)計(jì)論文思源1106班張洪順11251088 目錄 1.非線性失真51.1飽和失真與截止失真與雙向失真51.2交越失真111.3不對(duì)稱失真132結(jié)論15參考文獻(xiàn)16 摘 要：一個(gè)理想的放大器, 其輸出信號(hào)應(yīng)當(dāng)如實(shí)的反映輸入信號(hào), 即他們盡管在幅度上不同, 時(shí)間上也可能有延遲, 但波形應(yīng)當(dāng)是相同的. 但是, 在實(shí)際放大器中, 由于種種原因, 輸入信號(hào)不可能與輸入信號(hào)的波形完全相同, 這種現(xiàn)象叫做失真。要設(shè)計(jì)一個(gè)好的運(yùn)算放大器就必須對(duì)信號(hào)各種失真的原理有所了解。本文通過對(duì)各種失真的分析，讓我們對(duì)運(yùn)算放大器的現(xiàn)象有一個(gè)更加深入的理解。關(guān)鍵詞：放大電路、運(yùn)算放大器、晶體管、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. 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題提高系統(tǒng)地構(gòu)思問題和解決問題的能力。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. 具備通過現(xiàn)象分析電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提高改善電路的能力。2. 基本要求：3. 正弦波與常見失真波形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

5、。非線性失真產(chǎn)生的主要原因來自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一飽和失真與截止失真與雙向失真如圖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管放大電路來說，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

6、的負(fù)半周產(chǎn)生失真，即為削底失真。1.截止失真原理 只有加到發(fā)射節(jié)上的電壓高于開啟電壓時(shí)，發(fā)射節(jié)才有電流通過，而當(dāng)發(fā)射節(jié)被加反向電壓時(shí)（只要不超過其反向擊穿電壓），只有很小的反向電流通過，我們認(rèn)為這種情況下三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，而在實(shí)際應(yīng)用中，我們會(huì)遇到各種各樣的信號(hào)需要放大，有較強(qiáng)的信號(hào)，有較弱的信號(hào)，也有反向的信號(hào)，根據(jù)PN節(jié)的特性，當(dāng)加到發(fā)射節(jié)上的信號(hào)為較弱的信號(hào)（小于開啟電壓），或者是反向信號(hào)時(shí)，發(fā)射節(jié)是截止的，三極管是不能起到放大的作用，輸出的信號(hào)，也出現(xiàn)嚴(yán)重的失真，此時(shí)的失真，稱為截止失真。2.飽和失真原理 在了解三極管的飽失真前，我們先了解一下三極管的飽和導(dǎo)通，我們知道，當(dāng)三極管的的

7、發(fā)射節(jié)被加正向電壓，三極管的發(fā)射節(jié)有電流通過，以NPN三極管為例，三極管的工作過程是這樣的：當(dāng)發(fā)射節(jié)加正向電壓時(shí)，發(fā)射區(qū)通過擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)向基區(qū)發(fā)射電子，形成發(fā)射極電流IE；其中一小部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成基極電流IB，又由于集電極加反向電壓，所以從發(fā)射極出來的大部分電子在集電極電壓作用下通過漂移運(yùn)動(dòng)到達(dá)集電極，形成集電極電流IC。當(dāng)集電極上加不同電壓時(shí)，有三種情況：     （1）集電節(jié)加反向電壓，集電節(jié)反偏，此時(shí)，集電極有能力收集從發(fā)射極發(fā)射出的電子，三極管處于穩(wěn)定的放大狀態(tài)。如電路圖3，三極管工作在如圖5所示的放大區(qū)。  

8、  （2） 當(dāng)集電極加正向電壓，集電極正偏，此時(shí)，發(fā)射極發(fā)射電子由于而集電極收集電子不足，即使基極電流增大，發(fā)射極發(fā)射電子電流增大，由于集電極收集電子不足，集電極電流也不會(huì)增大，這種情況稱為三極管的飽和導(dǎo)通，如圖5所示的飽和區(qū)。飽和導(dǎo)通時(shí)，三極管對(duì)信號(hào)也失去了發(fā)放大作用，此時(shí)的三極管的失真稱為飽和失真 。 3.截止飽和失真原理圖如下4.Multisim電路圖飽和失真的觀察：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

9、失真。下邊為NPN管放大電路的輸出波形，出現(xiàn)削底失真。 5.飽和失真仿真圖和實(shí)際示波器產(chǎn)生圖形截止失真的觀察：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。6.截止失真仿真圖和實(shí)際示波器產(chǎn)生圖形雙向失真的觀察：增大輸入信號(hào)，使得輸入波形通過電路上下兩端都被削平，產(chǎn)生如下圖所示的雙向失真波形圖。7.雙向失真仿真圖和實(shí)際示波器產(chǎn)生圖形2 交越失真1.交越失真原理 T1和T2分別為NPN型管和PNP

10、型管，兩管的基極和發(fā)射極相互連接在一起，信號(hào)從基極輸入，從射極輸出，RL為負(fù)載。由于該電路無基極偏置，所以vBE1 = vBE2 = vi 。當(dāng)vi =0時(shí)，T1、T2均處于截止?fàn)顟B(tài)，所以該電路為乙類放大電路。這個(gè)電路可以看成是由圖XX_01b、c兩個(gè)射極輸出器級(jí)合而成?？紤]到BJT發(fā)射結(jié)處于正向偏置時(shí)才導(dǎo)電，因此當(dāng)信號(hào)處于正半周時(shí)，vBE1 = vBE2 >0 ，則T2截止，T1承擔(dān)放大任務(wù)，有電流通過負(fù)載RL；而當(dāng)信號(hào)處于負(fù)半周時(shí)，vBE1 = vBE2 <0 ，則T1截止，T2承擔(dān)放大任務(wù)，仍有電流通過負(fù)載RL；這樣，一個(gè)在正半周工作，而另一個(gè)在負(fù)半周工作，兩個(gè)管子互補(bǔ)對(duì)方的

11、不足，從而在負(fù)載上得到一個(gè)完整的波形，稱為互補(bǔ)電路?；パa(bǔ)電路解決了乙類放大電路中效率與失真的矛盾。為了使負(fù)載上得到的波形正、負(fù)半周大小相同，還要求兩個(gè)管子的特性必須完全一致，即工作性能對(duì)稱。所以圖XX_01a所示電路通常稱為乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路。 2. Multisim電路圖3. 交越失真仿真圖和實(shí)際示波器產(chǎn)生波形三非對(duì)稱失真1.非對(duì)稱是真原理不對(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, 就是說都選用鍺管,或者都選用硅管,以保證其輸入特性的對(duì)

12、稱。2. Multisim電路圖3.非對(duì)稱失真仿真圖和實(shí)際示波器產(chǎn)生波形結(jié)論本次實(shí)驗(yàn)焊了幾個(gè)電路板，改良過好幾次，最終有了定局。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娴姆椒ā＝鉀Q一個(gè)問題最重要的是要掌握引起這個(gè)問題的最根本的原理，只有這樣才能做到萬變不離其宗，當(dāng)類似的問題以千變?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，互相沒有聯(lián)系起來。而在現(xiàn)實(shí)中一個(gè)問題往往是很多問題的匯集，不可能僅僅靠一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就能解