频率失真实际放大器

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。

“模拟电子技术基础"课程教学大纲课程名称：模拟电子技术基础教材信息:《模拟电子电路及技术基础（第三版)》，孙肖子XX主讲教师：孙肖子（西安电子科技大学电子工程学院副教授）学时：64学时一、课程的教学目标与任务通过本课程教学使学生在已具备线性电路分析的基础上，进一步学习包含有源器件的线性电路和线性分析、计算方法。

使学生掌握晶体二极管、稳压管、晶体三极管、场效应管和集成运放等非线性有源器件的工作原理、特性、主要参数及其基本应用电路，掌握XX种放大器、比较器、稳压器等电路的组成原理、性能特点、基本分析方法和工程计算及应用技术，获得电子技术和线路方面的基本理论、基本知识和基本技能.培养学生分析问题和解决问题的能力，为以后深入学习电子技术其他相关领域中的内容,以及为电子技术在实际中的应用打下基础。

二、课程具体内容及基本要求（一)、电子技术的与模电课的学习ＭAP图（2学时）介绍模拟信号特点和模拟电路用途,电子技术简史,本课程主要教学内容，四种放大器模型的结构、特点、用途及增益、输入电阻、输出电阻等主要性能指标，频率特性和反馈的基本概念.1。

基本要求（1)了解电子技术的,本课程主要教学内容,模拟信号特点和模拟电路用途。

（２）熟悉放大器模型和主要性能指标.（3）了解反馈基本概念和反馈分类。

（二）、集成运算放大器的线性应用基础(8学时）主要介绍XX种理想集成运算应用电路的分析、计算，包括同/反相比例放大、同/反相相加、相减、积／微分、V－I和I-V 变换电路和有源滤波等电路的分析、计算，简单介绍集成运放的实际非理想特性对应用电路的影响及XX应用中器件选择的依据和方法。

１。

基本要求（1）了解集成运算放大器的符号、模型、理想运放条件和电压传输特性。

（2)熟悉在理想集成运放条件下，对电路引入深反馈对电路性能的影响，掌握“虚短”、“虚断”和“虚地”概念。

（3) 掌握比例放大、相加、相减、积/微分、V—Ｉ和I-V变换电路的分析、计算。

什么是电路中的放大器失真放大器是电子电路中常见的一个重要组件，其主要功能是将输入信号放大至需要的幅度，并将其输出。

然而，在实际应用中，放大器常常会引入一定的失真，影响信号的传输和质量。

本文将介绍什么是电路中的放大器失真，以及其产生的原因和常见类型。

一、放大器失真的定义在电路中，放大器失真指的是放大器输出信号与输入信号之间存在的非线性关系，导致输出信号形状或幅度发生改变，与原始信号存在差异。

这种失真会导致原始信号的畸变，降低信号的准确性和保真度。

二、放大器失真的原因1. 非线性特性：放大器在放大信号时，其放大增益往往会随着输入信号的变化而变化。

当输入信号较小或靠近放大器的饱和区时，放大器会表现出非线性的放大特性，导致失真现象的发生。

2. 频率响应：放大器在不同频率下的放大特性可能有所不同，其中某些频率段上的放大增益会有所衰减或变化。

这种频率响应不均导致输出信号的失真。

3. 输出载荷：放大器的输出端常常需要连接负载电阻或其他电子组件。

不正确的负载匹配或负载电阻的变化也会导致放大器输出信号的失真。

4. 温度效应：放大器在工作时会产生一定的发热，而温度的变化会引起电子器件的参数变化。

因此，温度的变化可能导致放大器工作状态发生变化，从而导致失真的发生。

三、放大器失真的类型1. 线性失真：线性失真是放大器输出信号与输入信号之间存在的线性变化关系。

例如，信号增益的非线性变化将导致放大器输出的失真。

2. 非线性失真：非线性失真是放大器输出信号与输入信号之间存在的非线性变化关系。

非线性失真可以进一步细分为各种类型，如谐波失真、交叉失真等。

谐波失真指的是输出信号中包含输入信号频率的整数倍频率成分，而交叉失真则指的是输出信号中包含输入信号频率之外的频率成分。

3. 相位失真：相位失真是指放大器输出信号的相位与输入信号的相位之间存在的差异。

相位失真会导致信号波形的畸变或时序错误。

四、放大器失真的影响放大器失真对信号的传输和质量会产生多种影响，其中包括：1. 信号失真：放大器失真会引起输入信号的形状、幅度或频谱发生变化，从而导致信号的失真。

模拟电子技术研讨论文放大电路失真现象的研究学院：电子信息工程学院专业：通信工程学号：学生：指导教师：***2013年5月目录引言 (3)1.失真类型及产生原因 (3)1.1非线性失真 (3)1.2线性失真 (3)2.各类失真现象分析 (4)2.1截止、饱和和双向失真 (4)2.1.1截止、饱和失真理论分析 (4)2.1.2饱和失真的Mutisim仿真 (4)2.1.3双向失真分析及改善方案 (5)2.2交越失真 (5)2.2.1交越失真理论分析 (5)2.2.2传统交越失真改善方案 (6)2.2.3基于负反馈的改善方案 (6)2.3不对称失真 (7)2.3.1不对称失真概念 (7)2.3.2不对称失真理论分析 (7)2.3.3传统负反馈改善方案 (8)2.3.4多级反相放大改善方案 (8)2.4线性失真 (9)2.4.1线性失真理论分析 (9)2.4.2线性失真电路设计及改善方案仿真 (9)3.用双级反相放大改善不对称失真的电路设计 (10)4.总结 (11)【参考文献】 (12)放大电路失真现象的研究（北京交通大学电子信息工程学院，北京 100044）摘要：失真问题是模拟电子技术中的一个重要问题，系统化解决失真问题，能够给放大电路在工程中的设计提供便利。

本文简单地介绍了失真的类型，系统地介绍了各类失真现象产生的原因，同时设计了各类失真电路，给出了各类失真的改善方案，对部分失真问题进行了仿真实验。

关键词：非线性失真、线性失真、三极管放大电路、负反馈、Multisim仿真引言在放大电路中，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，时间上也可能有延迟，但波形应当是相同的。

但在实际电路中，由于种种原因，输入信号不可能与输入信号的波形完全相同，这种现象叫做失真。

在工程上，电路的失真影响着放大电路的正常使用，在理论上对各种失真现象的原理的研究，有利于工程上快速检测出放大电路失真的原因，从而完善放大电路的设计。

功率放大电路的几种失真特点1.引言1.1 概述概述部分应当对功率放大电路的失真特点进行简要介绍。

可以参考以下内容进行编写：功率放大电路是现代电子技术领域中常见的一种电路拓扑结构，被广泛应用于音频放大、射频放大以及其他对输出功率要求较高的领域。

然而，虽然功率放大电路可以实现信号的放大，但在实际应用中会产生一些失真现象，对输出信号的品质造成一定的影响。

失真特点是指功率放大电路在信号放大过程中，产生了与输入信号不一致的变形现象。

这些失真包括非线性失真、相位失真、交叉失真等。

非线性失真是指输入输出特性在非线性区域存在失真，导致输出信号包含输入信号中不存在的频谱成分。

相位失真是指输入信号中不同频率的相位关系在输出信号中发生了改变，造成信号波形变形。

交叉失真是指两个或多个频率的信号在放大过程中相互干扰产生的失真。

了解功率放大电路的失真特点对于电子工程师和研究人员具有重要的意义。

首先，失真特点的研究可以帮助我们更好地理解功率放大电路的工作原理，为电路设计和优化提供指导和参考。

其次，了解失真特点可以帮助我们选择合适的补偿方法，减小失真对输出信号品质的影响。

最后，对功率放大电路失真特点的研究也为进一步提升电路性能和应用领域拓展提供了基础。

本文将重点介绍功率放大电路的几种常见失真特点，并探讨其产生的原因和可能的缓解方法。

通过对这些失真特点的深入分析，希望能够为功率放大电路的设计、优化和应用提供一定的参考价值。

1.2文章结构本文将探讨功率放大电路的几种失真特点。

为了更好地组织文章内容，本文将分为三个部分进行阐述。

首先，在引言部分我们将对本文的主题进行概述，介绍功率放大电路及其在电子领域中的重要性。

同时，我们还会简要介绍文章的结构，包括各章节的主题和内容，以方便读者把握全文的脉络。

其次，在正文部分，我们将详细讨论功率放大电路的两种主要失真特点。

第一种失真特点将会着重讨论...（这里可以简要描述第一种失真特点的内容）。

第二种失真特点则会聚焦于...（这里可以简要描述第二种失真特点的内容）。

电子电路中常见的放大器失真问题解决方法放大器作为电子电路中常见的组件，起到放大信号的作用。

然而，由于各种因素的影响，放大器在工作时会产生失真问题。

本文将探讨电子电路中常见的放大器失真问题，并提供一些解决方法。

一、失真问题的分类在电子电路中，放大器的失真问题主要分为三类：线性失真、非线性失真和时间失真。

1. 线性失真：线性失真是指放大器的输出信号与输入信号不成比例的情况。

常见的线性失真类型包括增益失真、相位失真和频率响应失真。

2. 非线性失真：非线性失真是指放大器输出信号中包含频率变换、非线性畸变和交叉失真等问题。

其中，频率变换是指输入信号的频率与输出信号的频率不同；非线性畸变是指输出信号与输入信号之间的非线性关系；交叉失真是指不同频率信号之间互相干扰的问题。

3. 时间失真：时间失真是指信号在放大器中传播时，不同频率信号到达输出端的时间不一致，导致失真问题。

二、解决方法针对上述不同类型的失真问题，有一些常见的解决方法可以采用。

1. 对线性失真问题的解决方法：（1）增益失真：增益失真一般是由于放大器的放大系数不稳定引起的。

解决方法是使用反馈电路来调整放大器的增益，使其更加稳定。

（2）相位失真：相位失真会导致信号的相位变化，进而影响到信号的传输和还原。

解决方法是使用相位补偿电路，通过补偿相位差来达到准确的放大。

（3）频率响应失真：频率响应失真使得输出信号的频率响应与输入信号不一致。

解决方法是采用滤波器电路，来补偿频率响应的不一致性。

2. 对非线性失真问题的解决方法：（1）频率变换：频率变换可以通过使用合适的滤波器来解决。

滤波器可以选择在特定频率范围内降低或削弱某些频率成分，从而实现频率变换的纠正。

（2）非线性畸变：非线性畸变可以通过使用补偿电路来解决。

补偿电路可以根据输入信号的非线性特征进行调整，以实现输出信号的线性化。

（3）交叉失真：交叉失真可以通过使用解耦电容、添加补偿电路等方法来解决，以减小不同频率信号之间的干扰。

5W单声道D类防失真音频功率放大器1主要特性●防失真功能，软件或者硬件设置工作模式●输出功率：3.0W(4Ω负载)3.8W(3Ω负载)5.0W(2Ω负载)●工作电压范围：3V～5.25V●0.2%THD（0.5W输出功率、5V电源、4Ω负载）●优异的全带宽EMI抑制能力●优异的“上电，掉电”噪声抑制●高达85%的效率●高PSRR：-78dB（217Hz）●过流保护、过热保护、欠压保护●SOP8封装2应用领域1蓝牙、WiFi音响2数码产品3功能说明NS4158B是一款带防失真功能，超低EMI，无需滤波器，5W高效率的单声道音频功放。

独特的防失真功能可以通过检测输出信号的失真，动态调整系统增益，不仅有效防止过载输出对喇叭的损坏，同时带来舒适的听觉感受。

实际应用可以通过软件或者硬件设置放大器工作在防失真模式和普通模式。

软件是通过一线脉冲控制，硬件是通过电平控制。

应用非常灵活。

NS4158B采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。

其输出无需滤波器的PWM调制结构及反馈电阻内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。

NS4158B在5V的工作电压时，能够向2Ω负载提供5W的输出功率。

NS4158B内置过流保护、过热保护及欠压保护功能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。

并且利用扩频技术充分优化全新电路设计,高达85%以上的效率更加适合低电压，高功率输出的音频系统。

NS4158B提供SOP8封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。

4典型应用电路6极限工作参数●电源电压范围 2.8V ~5.5V ●输入电压范围-0.3V ~VDDV ●ESD 电压(HBM)4000V ●工作温度范围-40℃~+85℃●存储温度范围-65℃~+150℃●最大结温+150℃●焊接温度（10s 内）+220℃●θJC /θJA （SOP-8）20/80o C/W 注：超过上述极限工作参数范围可能导致芯片永久性的损坏。

放大器的线性失真与非线性失真概念的理解
一个理想的放大器，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，时间上也可能有延迟，但波形应当是相同的．但是，在实际放大器中，由于种种原因，输入信号不可能与输入信号的波形完全相同，这种现象叫做失真．放大器产生失真的原因主要有2 个：
①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．
②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．
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4 种：饱和失真、截止失真、交越失真和不对称失真。

当电路有非线性失真时，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，这就是非线性失真的特点．一个电路非线性失真的大小，常用非线性失真系数r 来衡量．r 的定义
为：输出信号中谐波电压幅度与基波电压幅度的百分比．显然r 的值越小，电路的性能也就越好．
其次，由于放大电路中有隔直流电容、射极旁路电容、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。

另外一种说法：。