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用方波讯号检测音频放大器失真王本轩lkfherman 网上收录2012-2-12用正弦波信号作信号源，送到音频放大电路输入端，然后用示波器观察并比较放大电路输出、输入端的波形，以大致判断放大电路的失真情况，是大家非常熟悉并经常采用的方法、实际工作中发现人眼观察方波信号的畸变比观察正弦波信号的畸变更敏感，因此用方波信号作信号源有独特的优点。
实践证明也确是如此。
下面就介绍一下检查方法。
检查频率失真大家知道，一个方波信号合成的见（图一）。
因此，如果用方波信号源，就等于给彼测放大电路同时输入许多频率不同的正弦波，而放大电路能否同等地把这些频率不同的正弦波加以放大，就是放大电路能否同等地把这些频率不同的正弦波加以放大，结果引起输出波形失真。
因此，我们只要用示波器观察放大电路输出方波的失真情况，就能很方便地大致判断出电路的失真情况。
（图二）是用方波信号发生器和示波器测试音频放大器失真的方框图。
图中方波信号发生器可以选用商品信号发生器或脉冲信号发生器。
自制也很简单。
方波信号发生器的信号电压和重复频率数值的选择，和使用正弦波信号时一样、测试时音频范围可分为三档，音频低档可在50~100赫内选一点，音频中档可在500~2500赫内选一点，音频高档可在5~20千赫内选一点。
常使用的三个频率为100极、1000赫、10千赫。
（图三）是用这三个频率输入路后，由示波器观察到的三个输出波形。
下面就具体讲讲如何从这些波形来分析判断电路的失真情况。
一个方波的前后沿高度等于放大电路增益的标尺，而方波的平顶部分则相当于某一测试范围的测量频率的标尺。
一个具有频率失真的被测放大电路，就等于一个使某些频率信号升高而将另外某些频率信号压低的电路。
当把一个方波信号输入到具有频率失真的被测电路时，方波平顶部分这把〝频率尺子〞就会被待测电路给以歪曲而变得走样。
很明显，待测放大电路的高音频特性不佳，靠近前沿的平顶部分就会被衰减、结果方波的平顶部分就会变为〝不平〞，成为前低后高的形状。
运算放大器波形失真原因运算放大器是一种常用的电子设计元件，用于放大电压、电流或功率等信号。
它的重要应用包括电视和音频设备、通信系统、计算机硬件等。
然而，在实际应用中，我们可能会遇到波形失真的问题，即放大后的信号波形出现畸变。
波形失真可能由多种原因引起，下面我将对其进行详细的讨论。
1.频率响应不平坦：运算放大器通常具有一个指定的增益带宽积（GBW），定义为放大器的开环增益乘以其3dB截止频率。
当输入信号频率超过GBW时，放大器的放大倍数会下降，导致波形失真。
这种失真称为高频截断失真，通常会使波形变得平坦或产生振荡。
2.非线性增益响应：运算放大器的放大特性应当是线性的，即输入信号和输出信号之间存在简单的比例关系。
然而，操作放大器通常会导致非线性增益响应，使输出信号失真。
非线性增益响应可能由于放大器本身的非线性特性，如饱和效应、漏斗效应等引起。
3.输入电平范围限制：运算放大器通常有一个最大可接受输入电压范围。
当输入信号超过这个范围时，放大器可能会进入饱和状态，导致输出失真。
此外，输入电平过低可能导致动态范围不足，使得较小的信号无法被恢复出来。
4.输入和输出阻抗不匹配：运算放大器通常有一个指定的输入和输出阻抗，这些阻抗决定了放大器与其它电路之间的信号传递效率。
当输入和输出阻抗不匹配时，会产生信号反射和功率损耗，进而引起波形失真。
5.温度变化：运算放大器的性能常常受温度变化的影响。
温度变化会改变放大器的特性，如增益、偏置电压等，从而导致波形失真。
这种失真可能是瞬时的、周期性的或渐进性的。
6.噪声影响：运算放大器通常会引入一定的噪声。
噪声的存在可能使放大信号的波形变得不清晰，特别是在低信号水平下。
噪声可以来自放大器自身的热噪声、外部环境的干扰等。
解决波形失真问题的方法通常包括以下几个方面：1.选用合适的运算放大器：根据设计需求，选择具有合适特性的运算放大器，如增益带宽积、线性增益响应、输入输出阻抗等。
选用合适的运算放大器可以降低波形失真的风险。
简述基本放大电路中,放大信号的波形出现失真的原因及其消
除方法
在基本放大电路中，放大信号的波形出现失真的原因主要有两个方面：非线性失真和频率响应失真。
1. 非线性失真：非线性失真是指放大器输出的波形不精确地复制了输入信号的形状。
这是因为放大器的非线性特性会导致输出信号中包含原始信号所没有的额外谐波成分。
该失真的消除方法包括：
- 使用线性放大器：选择具有较高线性特性的放大器，尽量减少非线性失真；
- 使用负反馈：将一部分放大器的输出信号送回输入端，对放大器进行修正，减少非线性失真；
- 使用补偿电路：通过加入适当的补偿电路，可以抵消放大器中的非线性特性，减轻非线性失真。
2. 频率响应失真：频率响应失真是指放大器对不同频率的信号放大程度不同，导致输出信号的波形形状发生变化。
该失真的消除方法包括：
- 设计合适的放大器截止频率：根据需要放大的信号频率范围，选择合适的截止频率，使得放大器具有平坦的频率响应； - 使用频率补偿电路：通过加入补偿电路，在放大电路中对不同频率进行补偿，使得输出信号的频率响应更加平坦；
- 选择合适的电容和电感元件：在放大电路中选择合适的电容和电感元件，以满足不同频率的信号传输要求，减少频率响应的失真。
通过以上方法的综合应用，可以减少放大信号波形的失真，使得放大
电路输出的波形更加准确地复制了输入信号的形状。
功率放大器的性能指标有哪些？功率放大器的性能指标很多,有输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗、阻尼系数等，其中以输出功率、频率响应、失真度三项指标为主。
1．输出功率输出功率是指功放输送给负载的功率,以瓦（W)为基本单位。
功放在放大量和负载一定的情况下,输出功率的大小由输入信号的大小决定。
过去，人们用额定输出功率来衡量输出功率，现在由于高保真度的追求和对音质的评价不一样，采用的测量方法不同，因此形成了许多名目的功率称呼，应当注意。
（1) 额定输出功率(RMS）额定输出功率是指在一定的谐波失真指标内，功放输出的最大功率。
应该注意,功放的的负载和谐波失真指标不同,额定输出功率也随之不同。
通常规定的谐波失真指标有1%和10％。
由于输出功率的大小与输入信号有关，为了测量方便,一般采用连续正弦波作为测量信号来测量音响设备的输出功率。
通常测量时给功放输入频率为1000Hz的正弦信号，测出等阻负载电阻上的电压有效值(V），此时功放的输出功率（P）可表为P=V2/RL式中：RL为扬声器的阻抗这样得到的输出功率，实际上为平均功率。
当音量逐渐开大时，功放开始过载，波形削顶，谐波失真加大。
谐波失真度为10%时的平均功率,称为额定输出功率,亦称最大有用功率或不失真功率.（2)最大输出功率在上述情况下不考虑失真的大小，给功放输入足够大的信号，并将音量和音调电位器调到最大时，功放所能输出的最大功率称为最大输出功率。
额定输出功率和最大输出功率是我国早期音响产品说明书上常用的两种功率.通常最大输出功率是额定功率的2倍。
但是，在放音时却有这样的情况,两台最大有用功率及扬声器灵敏度都差不多的功放在试听交响乐节目时，当一段音乐从低潮过去以后突然来一突发性打击乐器声，可能一台功放能在瞬间给出相当大的功率，给人以力度感，另一台功放却显得底气不足。
为了标志功放这种瞬间的突发输出功率的能力，除了测量上述的最大有用功率和最大输出功率之外，有必要测量功放的音乐输出功率和峰值输出功率。
１５ 放大器失真 问：我看了你们的放大器产品说明，对失真技术指标我有些弄不懂。
有 的放大 器是用二次和三次谐波失真，另外一些用总谐波失真（ＴＨＤ）或总谐波失真加噪声（ＴＨＤ＋Ｎ），还 有的用两个单一频率互调失真（ＩＭＤ）和三阶互调失真，能否请你解释一下？ 答：因为放大器是应用范围很广的常用器件，所以为了满足应用需要不断 研制出一 些新的放大器，因而自然会涉及到一些专用指标。
正如你所指出的那样，失真可以用各种方 法来定义，对于特殊的应用，技术指标与用户对失真的定义有关。
尽管有一些指标主要与规 定的频率范围和应用场合有关，但还是有一些失真指标是相当通用的。
实际上存在着一些标准化的基本定义，所以让我们首先讨论一下。
谐波失真是这样度量 的：在规定的电路中，用一个频谱上是很纯的正弦波加到放大器上，然后观察输出 的频谱。
在输出端观察到的失真大小通常与下面几个参数有关：待测放大器在小信号和大 信号条件下的非线性、输入信号的幅值和频率、放大器输出端施加的负载、放大器的电源电 压 、印制线路板的布局、接地和电源去耦等。
因此你可以看出，任何关于失真的技术指标如果 没有确切规定的测试条件是完全没有意义的。
谐波失真的测量可以根据频谱分析仪的输出频谱，观察二次、三次、四次…等谐波相对 基波信号的幅值来完成。
谐波失真通常表示成一个比率，其单位为％，ｐｐｍ，ｄＢ 或ｄＢＣ。
例 如０１００１５％的失真相当于１５ ｐｐｍ 或－９６１５ ｄＢＣ。
单位 ｄＢＣ仅仅表示谐波电平比“载波 ”频率（即基波）低多少 ｄＢ。
谐波失真可以用每一个分量来分别表示（通常仅仅用二次和三次谐波）。
或者把它们所有 分量组合成一个方和根（ｒｓｓ），从而给出总谐波失真（ＴＨＤ）为： ＴＨＤ＝Ｖ２２＋Ｖ２３＋Ｖ２４＋…Ｖ２ｎＶＳ 这里，ＶＳ＝信号幅值（有效值Ｖ） Ｖ２＝二次谐波幅值（有效值Ｖ） Ｖｎ＝ｎ次谐波幅值（有效值Ｖ） 在ＴＨＤ中所含的谐波数目可能是不同的，但通常用前五次谐波就足够了。
