放大器非线性失真研究装置设计报告

A. 在观察放大器的非线性失真时，信号源为恒流源和恒压源的两种情况有什么不同

恒流信号源可以压制晶体管的非线性，恒压源能反映晶体管非线性对于放大器输出的影响。
因此，观察放大器的非线性失真时，信号源为恒流源时是看不到非线性失真的，必须采用实际的恒压源。
反过来，确定工作点时，如果在Multisim平台上，就可以直接采用恒流源；如果在实验室或者实际电路中，信号源内阻应该临时改用较大的，采用准恒流源，避免非线性失真误判工作点位置。其实也很简单，就是在信号源输出端与放大器输入端之间串联进去一个较大的电阻，一般串联进去一个10k~20k电阻即可，在信号源较大内阻条件下整定工作点。整定完毕，在撤掉临时串联进去的电阻。

B. 在模拟电子技术实验中放大器静态工作点对放大倍数和非线性失真有何影响

在晶体管输入特性曲线上看，静态工作点越高，直流偏置电流Ib越大，则晶体管输入电阻rbe越小，放大器电压放大倍数越大，而非线性失真稍许变小。

1、基本共射放大器(固定偏置放大器，由T、Rb、Rc、RL及两只耦合电容组成)
已知β值时按照Rb=β(Rc+R'L)计算Rb，然后直接接入基极偏置电阻即可整定工作点；
不知β值时按照Uce=Ucc/(2+Rc/RL)计算集电极—发射极偏置电压，然后盲调基极偏置电阻使Uce=Ucc/(2+Rc/RL)，也能整定工作点。
工作点整定后基本共射放大器可以获得最大不失真输出电压幅度Uommax=Ucc/(2+Rc/RL)
2、分压偏置共射放大器
按照Uce=[(R'L+Re1)/(Rc+R'L+2Re1+Re2)]Ucc计算集电极—发射极偏置电压，然后盲调基极偏置电阻Rb1、Rb2之一，使Uce=[(R'L+Re1)/(Rc+R'L+2Re1+Re2)]Ucc，也能整定工作点。
分压偏置放大器Rb1、Rb2计算比较复杂，所以盲调基极偏置电阻Rb1、Rb2之一就可以。
工作点整定后分压偏置共射放大器可以获得最大不失真输出电压幅度
Uommax=[R'L/(Rc+R'L+2Re1+Re2)]Ucc
可仿真或实际实验。

C. 家用电器内的放大电路出现非线性失真的原因

三极管放大电路出现非线性失真分为饱和失真和截止失真，这和你选的静态工作点有关，如果你选择的静态工作点很低，就容易出现饱和失真，如果选择过高就会出现截止失真。另外，三极管作为放大器，工作时的电压或者电流频率必须在三极管正常工作的频率内，也就是我们所说的通频带，当工作频率低于或者高于这个通频带时，也会出现失真现象。

D. 如何调整放大器的静态工作点,放大器静态工作点对放大器倍数和非线性失真有何影响

【放大原理】

放大器的一个基本任务是将输入信号进行不失真的放大，要使放大器能正常工作，

并获得最大不失真输出电压（即最大动态范围），应将工作点选在交流负载线的中点。

如图1-1所示，若工作点选得太高（在Q2点）会引起饱和失真，选得太低（在Q3点）会引起截

止失真，而在Q1点工作时最佳，此时动态范围最大。

【方法】：

1．按图连接电路，检查无误后接上电源。

2．测量静态工作点。

先令RC=3K，在无输入信号情况下，调节上偏置电阻RP，使ICQ=1mA，然后用万用表分别测量UCEQ、UCQ、UBQ和UEQ值。并将测量结果记入表1-1中。

【影响】：

(1)保持ICQ=1mA，R c=3K，RL=1K,在放大器的输入端A加入一个频率为1KHZ的正弦信号电压,同时用示波器观察输出波形。逐步增大信号幅度直到输出波形出现失真为止，若出现上下波形失真不对称，可调节RP使输出波形不失真，继续加大输入信号幅度，直到再次出现不对称失真为止；于是再次调节RP，使失真消除，如此反复，达到最大不失真输出，此时静态工作点已选择在动态特性曲线的中心点，用毫伏表测量此时的Ui，UO值。

(2)调节RP，使ICQ=2mA，或CQI0，改变输入信号幅度，用示波器观察并绘下放大器输出波形的变化，分析失真的原因。

E. 设计报告

借鉴别人的：

目录
一．... 绪论... 2
二．... 设计目的... 2
三．... 设计任务与要求... 2
四．... 主要元器件... 3
五．... 设计原理与参考电路... 3
1. 前置放大电路... 3
2. 有源滤波电路... 3
3. 功率放大电路... 4
六．... 设计内容与步骤... 5
1. 分配各级放大电路的电压放大倍数... 5
2.确定各单元电路及元件参数... 6
3.在实验电路板上组装所设计的电路... 6
4. 前置放大电路的调试... 6
5. 有缘带通滤波电路的调试... 6
6. 功率放大的电路的调试... 7
7. 系统联调... 7
8. 试听... 7
七．... 市场前景分析... 8

一． 绪论
在我们的日常生活和工作中，经常会遇到这样一些问题，如在检修各种机械设备时，常常需要能依据故障设备发出的异常声响来寻找故障，这种异常声响的频谱覆盖面往往很广；又如我们在打电话时，有时往往因声音太大或干扰太大而难以听清对方讲的话，于是需要一种既能放大话音信号又能降低外来噪声的仪器。诸如以上原因，具有类似功能的实用电路实际上就是一个能识别不同频率的小信号放大系统。

二． 设计目的
1.掌握集成运算放大器的工作原理及其应用
2.掌握低频小信号放大电路和功放电路的设计方法
3.掌握有源滤波器的参数计算及设计方法
4.了解语音识别知识

三． 设计任务与要求

图2—1 语音放大电路框图
图中各基本单元电路的设计条件分别如下：
（1）前置放大器：
输入信号 Uid≤10mv
输入阻抗 Ri≥100kΩ
共模抑制比 KCMR≥60dB
（2）有源带通滤波器：
带通频率范围 300Hz~3kHz
（3）功率放大器：
最大不失真输出功率 Pom≥5W
负载阻抗 RL=4Ω
电源电压 +5V,+12V
（4）输出功率连续可调：
直流输出电压 ≤50 mV
静态电源电流 ≤100mV

四． 主要元器件
集成运算放大器 LM741
集成功放 TDA2003(另加散热器)1片
4Ω喇叭（麦克风） 1只
1/4金属膜电阻、可调电阻、电容若干

五． 设计原理与参考电路
1. 前置放大电路
前置放大电路也为测量用小信号放大电路。在测量用的放大电路中，一般用传感器送来的直流或低频信号，经放大后多用单端方式传输，在典型情况下，有用信号的最大幅度可能仅有若干豪伏，而共模噪声可能高到几伏，故放大器输入飘移和噪声等因素对于总的精度至关重要，放大器本身的共模抑制特性也是同等重要的问题。因此前置放大电路应该是一个高输入阻抗，高共模抑制比，低漂移的小信号放大电路。
2. 有源滤波电路
有源滤波电路使用有源器件与RC网络组成的滤波电路。
有缘滤波电路的种类很多，如按通道的性能划分，又分为低通（LPF）、高通（HPF）、带通（BPF）、带阻（BEF）滤波器。在本次的设计过程中采用宽带带通滤波器。
在满足LPF的通带截止频率高于HPF的通带截止频率的条件下，把相同元件压控电压源滤波器的LPF和HPF串接起来可以实现Butteworth通带响应，如图所示。用该方法构成的带通滤波器的通带较宽，通带截止频率易于调整，因此多用作测量信号噪声比（S/N）的音频带通滤波器，如在电话通令系统中，采用如图所示的滤波器，能抑制低于300Hz和高于3000Hz的信号，整个通带增益为8dB，运算放大器为741。
参考电路图：

图1.宽带BPF
3. 功率放大电路
功率放大的主要作用是向负载提供功率，要求输出功率尽可能大，转换功率尽可能高，非线性失真尽可能小。
功率放大电路的电路形式很多，有双电源供电的OCL互补对称功放电路，单电源供电的OTL功放电路，BTL桥式推挽功放电路和变压器耦合功放电路等。在本次设计过程中，采用了五端集成功放。
五端集成功放：TDA200X系列包括TDA2002/TDA2003（或D2002/D2003/D2030或MPC2002H等）为单片集成功放器件。其性能优良，功能齐全，并附有各种保护，消噪声电路，外接元件大大减少，仅有五个引出脚（端），易于安装、调试，因此也称为五端集成功效。集成功放基本都工作在接近乙类（B类）的甲乙类（AB类）状态，静态电流大都在10~50mA以内，因此静态功耗很小，但动态功耗很大，且随输出的变化而变化。五端功放的内部等效电路，主要技术指标与引脚图可参见集成电路有关手册。
下图是TDA2003的典型应用电路，图中补偿元件Rx、CX可按下式选用
RX=20R2
CX=1/2*π*R1*f0
式中：f0是-3dB带宽，通常取RX=39Ω，CX=0.033uF
参考电路图：

图2.五端功放TDA的应用

图3.整体效果图
六． 设计内容与步骤
1. 分配各级放大电路的电压放大倍数
由电路设计要求得知，该放大器由三级组成，其总的电压放大倍数AU=AU1*AU2*AU3。应根据所要求的总放大倍数AU来合理分配各级电压放大倍数(AU1~AU3)，同时还要考虑到各级基本放大电路所能达到的放大倍数。因此在分配和确定各级电压放大倍数是，应注意以下几点;
1由输入信号Uid,最大不失真输出功率Pom,负载阻抗RL,求出总的电压放大倍数（增益）AU。
2为了提高信噪比S/N，前置放大电路的放大倍数可以适当取大些。一般来说，一级放大倍数可达几十倍。
3为了使输出波形不致饱和失真，输出信号的幅值应小于电源电压。
2.确定各单元电路及元件参数
根据已分配确定的电压放大倍数和设计已知条件，分别确定前置级、有源滤波级与输出级的电路方案，并计算和选取各元件参数。
3.在实验电路板上组装所设计的电路
检查无误后接通电源,进行调试。在调试时要注意先进行基本单元电路的测试，然后再系统联调。也可以对基本单元采取便组装边调试的方法，最后系统联调。
4. 前置放大电路的调试
（1）静态调试：调零和消除自激振荡。
（2）动态调试：
1在两输入端家差模输入电压uid（输入正弦电压，幅值与频率自选），测量输出电压uod1,观测与记录输出电压与输入电压的波形（幅值，相位关系），算出差模放大倍数Auc1.
2在输入端加共模输出电压Uic，（输入正弦电压，幅值与频率自选），测量输出电压Uoc1，算出共模放大倍数Auc1.
3算出共模抑制比KCMR。
4.用逐点法测量幅频特性，并作出幅频特性曲线，求出上下限截止频率。
5测量差模输入电阻
5. 有缘带通滤波电路的调试
（1）.静态调试：调零和消除自激振荡。
（2）.动态调试：
1输出电压的测量以及输出波形同上。
2测量幅频特性，作出幅频特性曲线，求出带通滤波电路的带宽BW2。
3在通带范围内，输入端加差模输入电压（输入正弦信号、幅值与频率自选），测量输出电压，算出通带电压放大倍数（通带增益）Au2。
6. 功率放大的电路的调试
（1）静态调试：
集成功放（如TDA200X）或用运算放大器驱动的功放电路，其静态调试均应在输入端对地短路的条件下进行。
电路静态调试：输入对地短路，观察输出有无振荡，如有振荡，采取消振措施以消除振荡。
（2）功率参数调试：
集成或分立元件电路的功率参数测试方法基本相同。测试中应注意输出信号不失真的条件下进行，因此测试过程中，必须用示波器监视输出信号。

7. 系统联调
经过以上对各级放大电路的局部调试之后，可以逐步扩大到整个系统的联调。联调时：
1令输入信号Ui=0（前置级输入对地短路），测量输出的直流输出电压。
2输入f=1kHz的正弦信号，改变ui幅值，用示波器观察输出电压uo波形的变化情况，记录输出电压Uo最大不失真幅度所对应的输入电压ui的变化范围。
3输入ui为一定值的正弦信号（在Uo不失真范围内取值），改变输入信号的频率，观察Uo的幅值变化情况，记录Uo下降到0.707Uo之内的频率变化范围。
4计算总的电压放大倍数。
8. 试听
系统的联调与各项性能指标测试完毕之后，可以模拟视听效果；去掉信号源，改接微音器或收音机的耳机输出口即可，用扬声器（8Ω的喇叭）代替RL，从扬声器即可传出说话声或收音机里播出的美妙音乐声，从视听效果来看，应该是音质清楚，无杂音，音量大，电路运行稳定为最佳设计。

七． 市场前景分析
功能介绍：本作品是由集成运算放大器组成的语音发大电路。接在收音机的耳机接口，从语音放大器的扬声器便可播出美妙的音乐声，音质清楚，无杂音、音量大，电路运行稳定。

若制作一个由功率放大器、听筒放大器、线路放大器、话筒放大器、发送/接收衰减器、电平监测器、噪声检测电路(背景噪声监测器)来构成的语音开关。
当对讲通话设备的扬声器和话筒的距离较近时，因扬声器发出的声音会被话筒再次吸收(声学耦合)，故会发生蜂鸣、回声等现象。为解决此问题，可根据输入信号的强弱判断应优先接收哪种声音，并放大发送音声的音量、降低接收声音的音量，来抑制声学耦合，防止蜂鸣出现。同时还可通过噪声检测电路检测并降低其周围的噪声，使通话更加清晰。
此类作品可用于可视门铃/对讲机，热水器遥控，会议系统或无线及其等。

F. 单级放大电路出现非线性失真的原因是什么如何消除失真

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。

引入负反馈以后可减小放大器的非线性失真。

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。

(6)放大器非线性失真研究装置设计报告扩展阅读

非线性失真亦称波形失真、非线性畸变，表现为音响系统输出信号与输入信号不成线性关系，由电子元器特性：曲线的非线性所引起，使输出信号中产生新的谐波成分，改变了原信号频谱，

包括谐波失真、瞬态互调失真、 互调失真等，非线性失真不仅会破坏音质，还有可能由于过量的高频谐波和直流分量烧毁音箱高音扬声器和低音扬声器。

失真对音质的影响极大。当音响设备存在非线性失真时，会造成声音浑浊，发毛、发沙、发破、发炸或者发硬，真实感变差。音响系统的非线性失真包括削波失真、谐波失真、互调失真以及瞬态失真等，音箱过载时，也同样会声音产生非线性失真。

非线性失真存在于音响系统的各个环节中，无论采取何种技术措施，想要完全消除它是不可能的。

G. 放大器的非线性失真是由于什么原因引起的

原因之一是：放大电路中的三极管是非线性元件，当其工作电流变化时，其放大倍数、输入电阻等都会发生变化，对同频率的正弦信号，当输入信号幅度不同时，放大倍数会不同；
原因之二是：放大电路中的电感元件（包括变压器）、电容元件对不同频率的信号会产生不同的阻抗和相移，当输入信号是非正弦波时，该输入信号可以分解成若干个不同频率的正弦信号，而这些信号通过含有电感、电容的电路时，电路对分解出的这些频率的反映是不同的，通过放大电路后，它们再合成起来后，与原来信号的波形会产生很大的变化。

H. 话音放大器报告怎么写

报告属性

【报告名称】 中国放大器市场发展研究报告
【报告性质】 专项调研：需方可根据需求对报告目录进行修改，经双方确认后签订正式购买协议。
【制作周期】 4—7个工作日
【报告价格】 协商定价（纸介版、电子版）
【制作机关】 中国市场调查研究中心
【购买热线】
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【提供方式】 纸介版、电子版

报告目录

第一章、中国放大器市场概述
第一节 产品市场定义
第二节 产品分类
第三节 市场特性
一、所处生命周期

二、该产品生产技术变革与产品革新
第二章、放大器市场发展概况
第一节 国际市场发展概况
一、本产品国际现状分析
二、本产品主要国家和地区概况
第二节、2009年中国放大器市场分析
一、国内总体市场分析
1、国内市场发展概况
2、我国整体市场规模及增长速度

二、国内市场发展存在的问题
第三章、2009年中国放大器市场供需调查分析
第一节 需求分析
一、需求量及其增长分析

二、需求地域结构分析

三、产品结构分析

四、客户调查分析
（1） 客户行为调查分析
（2） 客户需求调查分析
（3） 客户满意度调查分析
（4） 客户采购与渠道调查分析
第二节 供给分析
一、产量及其增长分析

二、生产区域结构分析

三、投资动态
第三节 供需平衡分析

第四节 上游原材料市场分析
第四章、国内放大器进出口现状分析
第一节 我国出口及增长情况

2006-2009年放大器出口数量及增长率

2006-2009年放大器出口金额及增长率

第二节 主要海外市场分布情况

出口国家 2009年1至12月累计 累计比去年同期±%
数量（千克） 金额（美元） 数量 金额

...

第三节 经营海外市场的主要品牌
第四节 进口分析

2006-2009年我国放大器类产品进口数量及增长率

2006-2009年我国放大器类产品进口金额及增长率

第五章、2009年中国放大器市场竞争格局与企业竞争力评价
第一节 同类产品国内企业与品牌分析
第二节 同类产品竞争格局分析
第三节 同类产品竞争群组分析

第四节 同类产品市场分额分析
第五节 主力企业市场竞争力评价
一、产品竞争力
二、价格竞争力
三、渠道竞争力
四、销售竞争力
五、服务竞争力
六、品牌竞争力
第六章、国内市场产品价格分析
第一节 价格特征分析
第二节 主要品牌产品价位分析
第三节 竞争对手的价格策略

企业规模 企业举例 价格策略
企业1
企业2
企业3

第七章、国内放大器市场渠道分析
第一节 销售渠道形式
第二节 渠道市场结构

第三节 销售渠道要素对比
第四节 对竞争对手渠道的策略研究
第五节 各区域市场主要代理商情况

公司 代理品牌 区域

第八章、国内主要生产企业盈利能力比较分析
第一节 2006-2009年行业利润总额分析
一、2006-2009年行业利润总额分析
二、不同规模企业的利润总额比较分析
三、不同所有制企业的利润总额比较分析
第二节 2006-2009年销售毛利率分析
第三节 2006-2009年销售利润率分析
第四节 2006-2009年总资产利润率分析
第五节 2006-2009年净资产利润率分析
第六节 2006-2009年产值利税率分析

第九章、国内10家放大器生产企业分析
第一节 放大器企业财务分析
一、 企业基本情况
二、 企业资产负债分析
三、 企业经费用分析
四、 企业收入及利润分析
五、 企业营业外支出分析
六、 企业工业中间投入及现金流分析

第十章、影响2009-2012年中国放大器市场发展因素
第一节 有利因素
第二节 不利因素

第十一章、2009-2012年放大器市场发展前景预测
第一节 国际市场发展前景预测
第二节 我国放大器市场资源配置的前景
第三节 市场空间分析
第四节 市场中长期预测
一、2009-2012年经济增长与该产品需求预测
二、2009-2012年该产品总产量预测
第五节2009-2012年中国放大器市场发展趋势分析
一、产品发展趋势
二、价格变化趋势
三、渠道发展趋势
四、用户需求趋势
五、服务发展趋势

中国市场调查研究中心提供

I. 非线性失真的简介

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Nonlinear distortion大器中，由于种种原因，输出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。 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。
在共发射极放大电路中，设输入信号V i 为正弦波，并且工作点选择在输入特性曲线的直线部分，这样它的输入电流ib 也将是正弦波。如果由于电路元件参数选择不当，使静态工作点( Q 点)电流ICQ比较高，则对输入电流的负半周，基极总电流iB 和集电极总电流iC 都减小，使集电极电压V C 升高，形成输出电压的正半周,这个输出电压仍然是正弦波，没有失真。但是在输入电流的正半周中，当iB 由iBQ = 30μA 增加到40μA 时，iCQ随之由ICQ 增大到iCmax ，这样形成的输出电压的负半周的底部被削，不再是正弦波，产生了失真。 这种由于放大器件工作到特性曲线的饱和区产生的失真，称为饱和失真。
相反，如果静态工作点电流ICQ 选择的比较低，在输入电流正半周时，输出电压无失真。但是，在输入电流的负半周，晶体管将工作到截止区，从而使输出电压的正半周的顶部被削，产生了失真。这种失真是由于放大器工作到特性曲线的截止区产生的，称为截止失真。
如果所使用的放大器件是PNP 型的，则饱和失真时将出现削顶，而截止失真将出现削底。若输入信号幅度过大，有可能同时出现饱和失真和截止失真。不难看出，为避免产生这2种失真，静态工作点Q 应位于交流负载线的中点,并要求输入信号幅度不要过大。
交越失真（Crossover distortion) 是乙类推挽放大器（class B amplifier) 所特有的失真。在推挽放大器中，由2 只晶体管分别在输入信号的正、负半周内导通，对正、负半周信号进行放大。而乙类放大器的特点是不给晶体管建立静态直流偏置，使其导通的时间恰好为信号的半个周期。但是，由于晶体管的输入特性曲线在V B E较小时是弯曲的，晶体管基本上不导通，即存在死区电压V r=0.7V。当输入信号电压小于死区电压Vr 时， 两只晶体管基本上都不导通。这样，当输入信号为正弦波时，输出信号将不再是正弦波，即产生了交越失真. 这种失真是由于2 只晶体管在交替工作时“交接”不好而产生的,称为交越失真. 消除交越失真的办法是给晶体管建立起始静态偏置，使它的基极电压始终不小于死区电压。为了不使电路的效率明显降低,起始静态偏置电流不应太大。 这样就把乙类推挽放大器变成了经常使用的甲乙类推挽放大器。不对称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对称，而使输入信号的正、负半周不对称，这种失真称为不对称失真。消除办法是选用特性对称的推挽管。尤其是在O TL 与OCL 电路中，互补管应选用同一种材料的，就是说都选用锗管，或者都选用硅管，以保证其输入特性的对称。
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。

J. 放大器的非线性失真在哪些情况下可能出现

静态工作点不合理，输入信号幅度过大，频率过低或过高等等。