放大电路的失真研究
——模拟电子技术实验教学案例参赛作品
黄亮、佟毅、李赵红
导师：***
北京交通大学电子信息工程学院国家电工电子实验教学示范中心
2013年5月28日
1.放大电路的失真研究
（模拟电子技术实验）
黄亮  佟毅  李赵红
2013年4月9日
1.1电路背景
电路输出波形失真引起信号不能正确的传输，解决失真问题是电路设计工程师面对的一个重要问题。输出波形失真可发生在基本放大、功率放大和负反馈放大等电路中，输出波形失真有截止失真、饱和失真、双向失真、交越失真，以及输出产生的谐波失真和不对称失真等。
1.2实验目的
掌握失真放大电路的设计和解决电路的失真问题可以提高学生系统地构思问题和解决问题的能力。通过失真放大电路实验可以系统地归纳模拟电子技术中失真现象和掌握消除各种失真技术，培养学生通过现象分析电路结构特点，进而改善电路的能力。
1.3技术指标及设计要求
    1.3.1基本要求
 
    （1）输入标准正弦波，如图1.1（a），频率2kHz，幅度50mV，输出正弦波频率2kHz，幅度1V。
（2）图1.1（b）是电路输出波形，若达到要求，如何设计电路，并修改。
（3）图1.1（c）是电路输出波形，若达到要求，如何设计电路，并修改。
（4）图1.1（d）是电路输出波形，若达到要求，如何设计电路，并修改。
（5）输入标准正弦波，频率2kHz，幅度5V，设计电路使之输出图1.1（e）输出波形，并改进。
1.3.2发挥部分
（1）图1.1（f）是电路输出失真波形，设计电路并改进。
（2）任意选择运算放大器，测出增益带宽积fT。并重新完成前面基本要求和发挥部分的工作。
（3）将运算放大器连接成任意负反馈放大器，要求负载2kΩ,放大器的放大倍数为100，将振荡器频率提高至fT/100的95%，观察输出波形是否失真，若将振荡器频率提高至fT/100的110%，观察输出波形是否失真。
（4）放大器的放大倍数保持100，将振荡器频率提高至fT/100的95%或更高一点，保持不失真放大，将纯阻抗负载2kΩ替换为容抗负载20 F，观察失真的输出波形。
（5）改善发挥部分（4）的输出波形不失真，设计并完成电路。
（6）其他失真研究
1.3.3失真研究
（1）通过图1.1（b）、（c）和（d）的失真设计，讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。
（2）通过图1.1（e）的失真设计，讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。
（3）通过图1.1（f）的失真设计，讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。
（4）讨论npn型三极管组成的共射放大电路和pnp型三极管组成的共射放大电路在截止和饱和失真方面的不同。
（5）讨论共基放大电路、共集放大电路与共射放大电路在截止和饱和失真方面的不同。
（6）负反馈可解决波形失真，解决的是哪类失真？ 
（7）双电源供电的功率放大器改成单电源供电会出现哪种失真？如何使单电源供电的功率放大器不失真？
（8）由单电源供电的运算放大器组成电路会出现哪种失真？
（9）测量增益带宽积fT有哪些方法？
（10）提高频率后若失真，属于哪类失真？
（11）电阻负载改成大容性负载会出现什么失真？
（12）有哪些方法可以克服电阻负载改成大容性负载出现的失真？
（13）用场效应管组成的放大电路或运算放大器同样会产生所研究的失真吗？
（14）当温度升高，三极管组成的电路刚刚产生静态工作点漂移，使电路产生某种失真，此时由场效应管组成的电路也同样失真吗？为什么？
（15）归纳失真现象，并阐述解决失真的技术。
1.4评分标准
1.4.1基本要求
类型
序号
测试项目
满分
测试记录
评分
备注
设
计
要
求
（1）
图1（b）失真
10
有（  ）无（  ）
图1（c）失真
10
有（  ）无（  ）
图1（d）失真
5
有（  ）无（  ）
输出正弦波
10
不失真
（2）
图1（e）失真
10
有（  ）无（  ）
输出正弦波
5
不失真
（3）
失真研究（1）、和（2）
10
论述清楚
总分
60
1.4.2发挥部分
类型
序号
测试项目
满分
测试记录
评分
备注
设
计
要
求
（1）
图1（f）失真
5
有（  ）无（  ）
输出正弦波
5
不失真
（2）
增益带宽积fT
5
对
（3）
提高频率失真
5
有（  ）无（  ）
（4）
容性负载
5
multisim示波器在哪
有（  ）无（  ）
（5）
改善电路
10
对
（4）
其他
5
总分
40
1.5实验特点
(1) 给出不同输出波形失真现象，逆向设计放大电路并改进，体现系统性。
(2) 归纳模拟电子技术放大电路失真问题和解决方法，展开思路，体现开放性。
加深知识点和技术：
(1) 射极偏置电路、乙类、甲乙类功率放大电路和负反馈电路。
(2) 截止失真、饱和失真、双向失真、交越失真等。
(3) 克服各种失真的技术。
1.6实验原理
1.6.1 截止、饱和和双向失真
实验采用射极偏置电路实现截止、饱和和双向失真，仿真电路如图1.2所示。设输入信号ui为正弦波，并且工作点选择在输入特性曲线的直线部分，使其输入电流ib也为正弦波。
图1.2 共射放大电路

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