北京交通大学-模电实验-放大电路的失真研究

国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验报告实验题目：放大电路的失真研究学院：电子信息工程学院专业：通信工程学生姓名：学号：任课教师：白双佟毅2014年5月27日1/20目录1实验题目及要求..................................................................................................................21.1基本要求................................................................................................................................21.2发挥部分................................................................................................................................31.3附加部分................................................................................................................................32实验目的与知识背景...........................................................................................................42.1实验目的...............................................................................................................................42.2知识点..................................................................................................................................43实验过程..............................................................................................................................43.1选取的实验电路及输入输出波形........................................................................................43.1.1共射放大电路（不失真、截止失真、饱和失真、双向失真）.................................43.1.2乙类功率放大电路及甲乙类互补推挽功率放大电路（交越失真及其消除）..........83.1.3差分放大电路（不对称失真及其消除）.....................................................................93.1.4运算放大电路（测量增益带宽积，频率失真及改善）..........................................113.1.5语音放大器（输出语音信号，加入失真）...............................................................143.2每个电路的讨论和方案比较............................................................................................143.2.1共射放大电路（不失真、截止失真、饱和失真、双向失真）...............................143.2.2乙类功率放大电路及甲乙类互补推挽功率放大电路（交越失真及其消除）........143.2.3运算放大电路（测量增益带宽积，频率失真及改善）..........................................153.3分析研究实验数据............................................................................................................153.3.1截止、饱和、双向失真的原理...................................................................................153.3.2交越失真的原理...........................................................................................................173.3.3不对称失真的原理.......................................................................................................173.3.4失真分析.......................................................................................................................174总结与体会........................................................................................................................184.1通过本次实验那些能力得到提高，那些解决的问题印象深刻，有那些创新点。.....184.2对本课程的意见与建议....................................................................................................185参考文献............................................................................................................................192/201实验题目及要求（写明实验任务要求，可复制题目原文。）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。本实验要求设计并焊接电路，产生各种失真并讨论消除失真的办法。1.1基本要求（1）输入一标准正弦波，频率2KHz，幅度50mV，输出正弦波频率2KHz，幅度1V。（2）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出波形失真。设计电路并改进。讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。（3）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出波形失真。设计电路并改进。讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。思考：NPN型组成的共射放大电路和PNP型组成的共射放大电路在截止和饱和失真方面的不同。（4）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出波形失真。设计电路并改进。讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。思考：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。3/20（5）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出波形失真。设计电路并改进。讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。1.2发挥部分（1）下图放大电路输入是标准正弦波，其输出波形失真。设计电路并改进。讨论产生失真的机理，阐述解决问题的办法。（2）任意选择一运算放大器，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）将运放接成任意负反馈放大器，要求负载2kΩ,放大倍数为1，将振荡频率提高至fT的95%，观察输出波形是否失真，若将振荡器频率提高至fT的110%，观察输出波形是否失真。（4）放大倍数保持100，振荡频率提高至fT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20μF，观察失真的输出波形。（5）设计电路，改善发挥部分（4）的输出波形失真。1.3附加部分（1）设计一频率范围在20Hz～20kHz的语音放大器。（2）将各种失真引入语音放大器，观察、倾听语音输出。4/202实验目的与知识背景2.1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。2.2知识点（1）三极管的输入输出特性曲线、三极管静态工作点的计算及其对放大电路的影响。（2）截止失真、饱和失真、双向失真、交越失真及不对称失真产生的原理及其消除办法。（3）射极偏置电路、乙类功率放大电路、甲乙类互补推挽功率放大电路、差分放大电路及电压串联负反馈电路的特点及其可能产生的失真。（4）增益带宽积的测量。频率失真产生的原理及其消除办法。（5）语音放大器的设计及制作。3实验过程3.1选取的实验电路及输入输出波形3.1.1共射放大电路（不失真、截止失真、饱和失真、双向失真）实验电路及仿真波形如下图。其中输入信号幅值为50mV，频率为2KHz。上波形为输入波形，下波形为输出波形。此时输出波形不失真，电位器的电阻大小为50%。5/20调节电位器使电阻减小为23%，可以观察到底部失真。电路中使用的三极管为NPN型，则底部失真又叫饱和失真。饱和失真的仿真波形如图。调节电位器使电阻增大为65%，可以观察到顶部失真。电路中使用的三极管为NPN型，则顶部失真又叫截止失真。截止失真的仿真波形如图。将输入信号幅值增大到为500mV，频率仍为2KHz。可以观察到双向失真。此时电位器的电阻大小为50%。仿真波形如图。6/20实验得到的示波器波形如图。正常波形。饱和失真。7/20截止失真。双向失真。8/203.1.2乙类功率放大电路及甲乙类互补推挽功率放大电路（交越失真及其消除）实验电路如下图。其中输入信号幅度为2.5V，频率为2KHz。当开关闭合时，电路为乙类功率放大电路，产生交越失真。仿真波形及实验波形如下图。当开关断开时，电路为甲乙类互补推挽功率放大电路，会消除乙类功率放大电路产生的交越失真，输出正常波形。仿真波形及实验波形如下图。9/203.1.3差分放大电路（不对称失真及其消除）实验电路如下图。其中输入信号幅度为50mV，频率为2KHz。当开关断开时，电路会产生不对称失真，输出上下峰值不等的不对称正弦波形。仿真波形波形如下图。可以看出，红色的输出波形产生了上下不对称的失真。实验波形如下图。10/20当开关闭合时，电路中加入了电压串联负反馈，消除了之前产生的不对称失真，输出了正常波形。仿真波形波形如下图。可以看出，红色输出波形是上下对称的。实验波形如下图。11/203.1.4运算放大电路（测量增益带宽积，频率失真及改善）实验电路如下图。其中输入信号幅度为50mV，频率为2KHz。当开关J2接在R5端时，输出峰峰值约为10V的不失真正弦波。如图。此时中频增益为：10050210mVVUUAioU12/20将频率逐渐调