非线性失真的测量
失真度基础知识
(1-3-8)
KFS------正弦波的波形因数；Uav------被测电压的平均值。
3.有效值响应
a=U
(1-3-9)
式中：a------有效值电压表的示值； U------被测电压的有效值。
四.波形附加对失真度测量的影响
有效值电压表的波形误差可视为相对于基波电压
求得： U U 1 ( U 1 2 U 2 2 U n 2 )1 /2 U 11 K 2 1
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2020/11/5
25
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（二）非线性失真的测量方法 1.基波抑制法
首先，当开关S接向1的位置，用电压表测出被测信号 电压的总有效值。然后将S开关接到2的位置，即接入基 波抑制电路，将基波信号滤除，再用电压表测出除基波 外的全部谐波电压的总有效值。基波抑制电路通常采用 具有频率选择性的无源网络，例如：谐振电桥、文氏电 桥、T型电桥等，也可以用截止频率高于基波频率而低于 二次谐波频率的无源高通滤波器。
平均值之比，即
KF
U rms U av
交流电压的波峰因数Kp定义为该电压的峰值与有
效值之比，即
Kp
Up U rms
(1-3-5) (1-3-6)
对于正弦信号有：
K ps
Up U rms
1.414
K FS
U rms U av
1.11
二.交流电压表的组成形式
1.放大------检波式 2.检波------放大式
频谱分析仪有扫频和非扫频方式，但以扫频 方式应用最为广泛。频谱仪由外差接收机和示波 器组成，接收机的本振频率由扫描电压控制，以 实现扫频测量。扫描电压同时加到示波器的水平 偏转板上，于是在示波管荧光屏上便显示出被测 信号的各分量的谱线幅值，由此测出基波和各次 谐波的大小，测量框图见图1-2-2。
失真度基础知识
(1-3-2)
UN------第n次谐波电压的幅度。
2.交流电压的平均值
U av
1 T
T 0
u(t)dt
(1-3-3)
式中，T------周期函数的周期。
对于正弦信号电压，因信号有相反正、负半
周，其平均值实际上为零。但在平均值响应的电
压表中，正弦波的平均值是取全波整流后的平均
n 1
U12
1
U
2 n
n 1
Kx
U
2 n
U
2 n
n 1
n2
U
2 n
n 1
Kx
1
K
2 x
（1-2-2）
U12
同理，将（1-2-1）式分子分母同除以 ，便 有
Kx
U
2 n
/
U12
n2
U
2 n
/
U12
n 1
K
U12
U
2 n
n2
U12
K 1 K2
（1-2-3）
所以，基波抑制法测得的失真度Kx要比定
U
[ 1
2
2π 0
U
2 m
sin 2 tdt]1/ 2
[U
2 m
2
2π 0
1 2
(1 cos2
t)dt]1/ 2
U m / 2 0.707U m
对于非正弦周期性信号，可按傅里叶级数将
其分解为一系列幅度和相位不同的各次谐波的组
合，将它们代入公式（1-3-1）中化简后得：
U =（U12 + U22+…+ Un2）1/2 式中：U1------基波电压的幅度；
放大器非线性失真研究装置设计与测试
AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计时代汽车 放大器非线性失真研究装置设计与测试臧竞之 李希平杭州广安汽车电器有限公司 浙江省杭州市 311402摘 要： 基于STM32F334单片机设计制作的一个放大器非线性失真研究装置。
该设计采用晶体管放大电路将信号源放大，使用四双向模拟开关（CD4066BM）做模拟开关，利用单片机自带ADC采集电压变化，用FFT 算法实现的低频谐波失真度的测量。
使用THD的计算公式计算出线性放大器的“总谐波失真”近似值。
通过EKT043显示触摸屏显示当前输出波形和失真度并且可以通过按键进行波形选择。
关键词：STM32F334单片机 晶体管 ADC采集 FFT算法1 系统方案论证1.1 方案描述信号源输出频率为1kHZ、峰峰值为20mV的正弦波，通过晶体管放大电路放大到峰峰值不小于2V，频率为1kHZ的无明显失真正弦波形，顶部失真波形，底部失真波形，双向失真波形，交越失真波形这5种波形[1]。
通过ADC采集电压变化，用FFT算法实现的低频谐波失真度的测量，使用THD计算公式计算出非线性失真的输出的“总谐波失真”近似值。
通过EKT043显示触摸屏显示当前输出波形和失真度。
如图1所示。
1.2 方案比较与选择1.2.1 失真度测量方法的比较与选择方案一：失真度计以模拟法为基础，采用基于基波抑制原理的基波抑制方法，通过频率选择性无源网络抑制基波，并从抑制基波后的总均方根电压和均方根谐波电压中计算失真度，基波抑制法构成的失真度测量仪可以解决频率范围为100Hz～10KHz、失真度为1×10-5～100％的总体谐波失真测量，测量准确度为±5％～±30％左右，测量较为方便。
方案二：采用快速傅立叶变换（FFT）算法对量化后的信号进行处理，得到基波和各次谐波的电压，从而计算出失真度[2]。
为了提高非整周期采样条件下失真度测量的精度，可以采用准同步法对被测信号的基波和谐波电压进行精确测量。
失真度的测量
1、函数发生器：2、示波器：3、失真度仪：4、频谱仪：
三、实验内容
信号的各次谐波为V1、V2、V3，则信号的非线性失真系数定义为：
V1基波有效值，Vn，n次谐波有效值。
仪器实际定义：
当失真度大于30%时需进行修正
1、用方波信号当失真信号进行测量。
f=10kVpp=2.0v
仪器
示波器波形
失真度仪
1、基本内容
（1）实验学号、名称；如：实验一，***
（2）实验目的；
（3）实验原理；
(4)主要仪器设备和药品；
（5）实验内容；
（6）试验方法和步骤；
（7）数据处理或分析讨论；
2、要求：
（1）用钢笔书写（绘图用铅笔）
（2）凡需用坐标纸作图的应用坐标纸
一、实验目的
1、了解非线性失真的定义及测量方法
2、掌握频率扑仪失真度仪等设备的操作方法
频谱仪
V1V2V3Fra bibliotekV4……
V10
测量值
理论值
2、用三角波信号当失真信号进行测量
f=10kVpp=2.0v
仪器
示波器波形
失真度仪
频谱仪
V1
V2
V3
V4
……
V10
测量值
理论值
3、用锯齿波当失真信号进行测量
f=10kVpp=2.0v
仪器
示波器波形
失真度仪
频谱仪
V1
V2
V3
V4
……
V10
测量值
理论值
计算测量值r与理论分析r的误差
教师评语：
1用钢笔书写绘图用铅笔2凡需用坐标纸作图的应用坐标纸一实验目的1了解非线性失真的定义及测量方法2掌握频率扑仪失真度仪等设备的操作方法二实验器材1函数发生器
频谱仪非线性失真探讨及在杂散测量中的应用
频谱仪非线性失真探讨及在杂散测量中的应用作者：暂无来源：《上海信息化》 2020年第6期文/范昱洲在进行大功率信号测量，尤其是杂散测量时，频谱仪和辅助测试设备使用方法上的细小差别，可能会使测量结果截然不同。
因此，探讨测量误差产生的原因，并研究如何减小误差，是十分有必要的。
在无线电管理工作中，工程师们通过监测手段观察并分析各种无线电频谱信号。
一个未经登记的不明无线电信号有可能来自非法设置的无线电台站，也可能来自某个合法无线电台所产生的谐波和杂散信号。
无线电监测中，通过开场测试的手段，可以定性观察不明信号；通过传导测试，则可以定量、准确地测定不明信号的来源。
无论是开场测试还是传导测试，都要用到频谱分析仪。
频谱分析仪的输入混频器是非线性器件，在满足一定条件时，自身会产生谐波和杂散。
在测试过程中，谐波和杂散信号会与大信号同时进入频谱仪，这些无用信号如果落到被测信号的频率范围内，则会对最终测试结果造成误差。
本文通过一项实验，讨论并验证了这种现象，并结合业余无线电台的谐波传导测试，提出了一种实用的解决方案。
谐波测试中对频谱分析仪非线性特性的要求射频测试和测量遵循10dB原则，即测试系统的指标应优于测量限值至少10dB。
测试误差的通用计算公式为：Error+=20*lg[1+10^（A-B）/20）] （1-1a）Error-=20*lg[1-10^（A-B）/20] （1-1b）式中，Error+、Error-分别表示正负误差，A是测试系统的指标，B是测量限值。
如果A-B=10dB，即系统指标优于测量限值10dB，那么测试误差为+2.4/-3.3dB。
结合本文讨论的测试案例，假设被测业余无线电台的谐波要求在满功率发射时应小于-60dBc。
按照10dB原则，要求频谱分析仪的二次谐波至少要优于-70dBc。
通过研究目前市面上的高端频谱仪指标，发现当载频输入为-15dBm时，频谱仪的二次谐波指标典型值为-60dBc，显然不能满足测试要求。
放大器的非线性失真
放大器的非线性失真The document was prepared on January 2, 2021放大器的非线性失真非线性失真是模拟电路中影响电路性能的重要因素之一.本章先从非线性的定义入手,确定量化非线性的一个度量标准,然后研究放大器的非线性失真及其差动电路与反馈系统中的非线性,并介绍一些线性化的技术.概述非线性的定义电路非线性是指输出信号与输入信号之比不为一个常量,体现在输出与输入之间的关系不是一条具有固定斜率的直线,或体现为小信号增益随输入信号电平的变化而变化.放大器的非线性定义：当输入为正弦信号时,由于放大器管子的非线性,使输出波形不是一个理想的正弦信号,输出波形产生了失真,这种由于放大器管子参数的非线性所引起的失真称为非线性失真.由于非线性失真会使输出信号中产生高次谐波成分,所以又称为谐波失真.非线性的度量方法1 泰勒级数系数表示法：用泰勒级数展开法对所关心的范围内输入输出特性用泰勒展开来近似：)()()()(33221 +++=t x t x t x t y ααα 对于小的x ,y t≈α1x ,表明α1是x ≈0附近的小信号增益,而α2,α3等即为非线性的系数,所以确定式中的α1,α2等系数就可确定.2 总谐波失真THD 度量法：即输入信号为一个正弦信号,测量其输出端的谐波成分,对谐波成分求和,并以基频分量进行归一化来表示,称为“总谐波失真”THD .把xt=Acosωt 代入式中,则有：+++++=+++=)]3cos(cos 3[4)]2cos(1[2cos cos cos cos )(332213332221t t A t A t A t A t A t A t y ωωαωαωαωαωαωα由上式可看出,高阶项产生了高次谐波,分别称为偶次与奇次谐波,且n 次谐波幅度近似正比于输入振幅的n 次方.例如考虑一个三阶非线性系统,其总谐波失真为：2331233222)43()4()2(THD A A A A αααα++= 3 采用输入/输出特性曲线与理想曲线即直线的最大偏差来度量非线性.在所关心的电压范围0 V i,max 内,画一条通过实际特性曲线二个端点的直线,该直线就为理想的输入/输出特性曲线,求出它与实际的特性曲线间的最大偏差ΔV ,并对最大输出摆幅V o,max 归一化.即在如图所示.V图 非线性的确定单级放大器的非线性1 由于管子特性引起的非线性以共源放大器为例来说明单级放大器的非线性,如图所示是带电阻负载的共源放大器.V S +v sVo图 共源放大器图中V S 为M 1管的直流工作点,即栅源电压,而v s 则为输入的交流小信号,假定输入的交流小信号为：t cos V v m s ω= 则根据饱和萨氏方程可得其漏极电流为： 2)cos (t V V V K I m th GS N D ω+-=上式中I D0为直流输出,所以在输出端的交流信号可表示为：+++-=)]2cos(1[21cos )(22t V K t V V V K I m N m th GS N d ωω输出信号的基波与二次谐波的幅度之比为：)(42th GS mV V V A A -=ωω 由上式可以看出MOS 放大器的非线性失真是由于输出电流与输入电压的平方关系引起的,当V m 很小时,二次谐波可以忽略.2 由放大器传输特性引起的非线性带电阻负载的共源放大器的传输特性如图所示.V图 带电阻负载的共源放大器的传输特性由上图可以看出,放大器的非线性失真与输入信号大小、直流工作点偏置点有关.一般放大器的最大输出幅度是指无失真的输出.所以当偏置点不同时同一放大器的输出幅度是不同的.由于V o ＝V DD －I D R ,而放大器的电压增益为：A v =－g m R ,所以当电源电压为常数时,随着电阻R 值的增大,放大器的增益增加,但输出幅度的动态范围减小.差分电路的非线性对于差分电路,由于输入与输出间表现出一种“奇对称”的关系,即f －x=－fx ,所以对式的泰勒展开式进行简化,应只有奇次项,所有的偶次项系数为零,即输入为差分信号时差分放大器不存在偶次谐波,从而减少了非线性.V图 相同电压增益的单端放大器与差分放大器对于如图所示的差分放大器,其小信号电压增益为：)(2 R V V K R g A th GS N m v -=≈ 与共源放大器一样,假设输入信号为V m cosωt .则有：21D D o I I I -= 21GS GS id V V V -=根据饱和萨氏方程有：22221)(4 2idth GS id N id NS idN D D V V V V K V K I V K I I --=-=-从式可以看出,只有当N S id K I V /2≤时,I D1、I D2才有意义,而当V id 较小时,△I D ＝I D1－I D2和V id 才是线性的.所以一般认为在满足N S id K I V /±≤时,差分放大器是线性的.如果|V id |<<V GS －V th ,则将式中的根号下的式子展开得：)(8cos cos )(2 )(81)(2)(41)(2233222221⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡---≈---=-th GS m m th GS N th GS idth GS id N th GS idth GS di N D D V V t V t V V V K V V V V V V K V V V V V V K I I ωω 利用三角函数的性质cos 3ωt=3cosωt+cos3ωt/4对式进行进一步的简化,有：)(32)3cos(cos )(323232321th GS m m th GS m m m D D V V t V g t V V V V g I I --⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-ωω 由上式可以看出：差分放大器的非线性失真只包含有奇次谐波,而无偶次谐波分量,且当])(32[323th GS m m V V V V ->>时,其三次谐波分量与基次谐波分量的比值为： )(32/22th GS m V V V -.与式相比可发现：在提供相同的电压增益与输出摆幅的情况下,差动电路呈现的失真要比共源放大的失真要小得多.电路中器件引起的非线性前面介绍的者是假定无源组件为线性,但实际上,特别是在集成电路中,无源组件也都是非线性的.这里主要介绍电容以及用MOS 管作电阻的非线性. 1 电容的非线性电容的非线性主要体现在开关电容电路中,电容器对电压的依赖关系可能会引入相当大的非线性.如图所示的电容结构,则是一个非线性电容.图 一种非线性电容结构对于图中的电容,由于其电容值的大小与PX 二点的电压值即电容两端的电压有关,通常此电容可表示为：)1(2210 +++=V V C C αα 为了考虑电容非线性的影响,分析如图a 所示的开关电容电路.CV oV i0a b图 a 非线性电容的开关电容电路 b 输出曲线假设图中放大器输入电容C 1上有一初始电压为V i0,而输出电容C 2的初始电压为零,且C 1是一非线性电容,并假设C 1/C 2＝K 电路的死循环增益,C 1＝KC 01＋α1V ,则电容C 1上获得的电荷为：201000100112)1( 00i i V V V KC V KC dV V KC dV C Q i i αα+=+==⎰⎰而在放大模式终止时,电容C 2上的电荷为：2100222o o V V C V C dV C Q oα+==⎰而根据电荷守恒定理,Q 1＝Q 2,所以可令式与式相等,则可求得：)211(10120211i i o V K V K V ααα+++-=上式中平方根项下的后两项通常远小于1,因此可以对平方根项展开,有：20102)1(i i o V K K KV V α-+≈从上式可以看出输出电压V o 的非线性是由第二项产生的.2 MOS 管作为电阻的非线性如图所示,为一个有源滤波器,其中使用MOS 管作为其电阻,V VGV oV V o图 用MOS 管作为电阻的有源滤波器选择V G 的电压使MOS 管工作在线性区,因此根据萨氏方程有： DS DSth GS N d V )2V V V (K i --= 对上式进行泰勒展开得：+----=)(21))((22S D N S D th GS N d V V K V V V V K i 式中V D －V S ＝V DS ,则其等效电阻为：++--==)(21)(S D N th GS N DS d V V K V V K V i R 上式中第一项为线性电阻,第二项为非线性电阻,使滤波器电路产生非线性,所以用简单管子工作在非饱和区作电阻时使电路产生非线性,当V D ＋V S 很小时,非线性可以忽略.克服非线性的技术 原理在模拟电路中改善和克服非线性失真的方法基本上都是采用负反馈.其基本的工作原理如下：考虑放大器的非线性失真时,输出信号可以表示为：h v di v o v DA v A v 00+=式中D 为谐波失真系数,v h 为输入端的谐波信号.则一个反馈系统可用图表示.Dv图 反馈系统的对非线性的影响的原理框图由上图可得到：of v f v F v ⋅= f sf di v v v -= di v h v of v A Dv A v 00+=把式、代入式h v sf v v v of Dv A v A F A v 000)1(+=+即：vv hv vv sf v of F A Dv A F A v A v 000011+++=上式说明,非线性失真减小是用降低系统增益换来的,反馈放大器输入信号幅度与无反馈时相同,则负反馈放大器的输出信号缩小了1＋A v0F v 倍.为了便于比较,应将输出信号中的基波幅度调到与无反馈时相同,则有： s v v sf v F A v )1(0+= 把式代入到式中可得到：vv hv s v of F A Dv A v A v 0001++=由上式可以看出负反馈作用使放大器输出信号中的谐波成分减小了,若以D F表示,则有： vv F F A DD 01+=上式说明负反馈放大器非线性失真比无反馈放大器减小了1＋A v0F v 倍.上述情况也可以从放大器的传输特性曲线来理解.假定一个放大器一般放大器的开环传输特性曲线失真可以用分段线性近似,如图所示.图 传输特性曲线失真的分段线性近似表示法当v s ≤V s1时,放大器开环增益为A 1；当V s1＜v s ≤V s2时,放大器开环增益为A 2；当v s ＞V s2时,放大器开环增益为A 3.实际为传输特性的斜率,从此可以看出A 3为零,由于放大器随着输入信号的变化放大器增益的不一致,使输出波形将有失真.当放大器加反馈后该放大器闭环时的增益分别为假定反馈系数都为F v vvo v v F A A A 10111+=vvo v v F A A A 20221+=当反馈深度足够时,则有：A v1=1/F v ,A v2=1/F v ,A V3=0因为A 3＝0.由上述关系画出闭环放大器传输特性如图中虚线所示,可以看出放大器的增益降低了,但线性范围扩展了,只有当v s >V s2时输出信号被限幅,才会失真.所以负反馈放大器在输出信号中非线性失真减小,反馈越深,负反馈放大器线性工作范围越大缓冲器最大：它是全反馈,非线性失真也越小,当放大器进入饱和区后,输出波形限幅.当放大器输入信号本身包含有谐波成分时,负反馈是无法将这种谐波成分减小的,只有加滤波器.改善放大器非线性失真的实际电路1 共源放大器线性电阻源级负反馈如图a所示,这是一个串联负反馈电路,且反馈系数为F＝R S.VoViIa b图a带电阻负反馈的共源级 b不同反馈时的漏电流与Vi的关系负反馈减小了晶体管栅源之间施加的信号的摆幅,因此使得输入－输出特性具有更好的线性.忽略体效应,共源级的等效跨导为：1Smmm RggG+=当g m R S>>1时,则G m接近于1/R S,这是一个与输入无关的值.由图b可以发现R S越大,则ID越稳定.该电路的电压增益为：G m R,由于R S与R都是线性化的,因此A v也是线性的.并且该电路的线性范围直接取决于g m R S,g m R S越大则线性范围越大.例对于一个偏置电流为I0的共源级放大电路如图所示,其输入电压摆幅使漏电流由变化到.则MOS管的跨导发生变化,引起电路的非线性失真,计算以下三种情况下小信号电压增益的变化a R S＝0,b g m R S＝2的负反馈,c g m R S＝4,其中g m是I D＝I1时的跨导.解：假定M1工作于饱和区,则有DmIg∝.则：a当R S＝0时,即不存在负反馈时,有：4.06.0,,=lmhmggb 当g m R S＝2时,由式可得：4.06.00.89)6.021()4.021(4.06.0)4.01/(4.0)6.01/(6.0,,=++=++=SmmSmmlmhmRggRggGGc 同理,当g m R S ＝4时有：4.06.00.86 )6.041()4.041(4.06.0)4.01/(4.0)6.01/(6.0,,=++=++=S m m S m m lm h m R g g R g g G G由式与式可知：当g m R S ＝2时,线性度提高了11%；而当g m R S ＝4时,线性度提高了14%.2 差分放大器的线性负载共源放大器线性电阻源级负反馈,可直接应用到差分放大器中形成差分放大器的线性负载负反馈.如图a 、b 所示.a b图 差分对中使用的源级负反馈 a 一个电阻 b 两个电阻图a 、b 中的差分输入的半电路相同,如同图a 所示.因此其负反馈的作用也与带线性电阻负反馈的共源放大器的效果一样.在图a 中, V GS 抬高了I S R S /2电压值比不带反馈的放大器,而当V id ＝0时,电阻上通过I S /2的电流,因而提高反馈深度以提高线性范围与输出压摆之间是一矛盾的关系,另外,失调与噪声都存在负反馈作用,所以对失调与噪声都有改善.而图b 中,仅用一个电阻,且电阻2R S 上无电流流过,因此失调与噪声不存在负反馈作用,所以容易产生较大的失调和噪声.在MOS 差分运算放大器中,要求R S 能很精确,但是由于工艺原因,其电阻值存在着很大误差,所以一般在制造中采用工作在很深三极管区的MOS 管作为电阻,此时的电阻呈线性特征,当V DS 很小时有：R on3=1/2K N V GS -V th .如图所示.图 通过工作在深线性区的MOSFET 实现负反馈的差分对然而,当输入摆幅较大时,不能保证M 3处于深线性区,因此它的导通电阻将会增大,从而引入了非线性.当图中的电阻R S 用两个工作于深线性区的NMOS 管来实现时,就构成了如图所示的电路.图 用两个工作在线性区的MOSFET 负反馈的差分对当V id ＝0时,M 3与M 4都处在深线性区.假设V id 为负值,即V G1＜V G2,由于V D4＝V G4－V GS2,晶体管M 4处在线性区,而M 4则因为其漏极电压大于栅源电压,最终将进入饱和区.因此,即使一个负反馈器件进入饱和区,电路仍能保持相对线性.在设计时,令W/L 1,2≈7W/L 3,4,则可得到较宽的线性范围.但是在图中,当M 3、M 4进入饱和区时,电阻增加,在管子上的压降增大,使电路脱离了线性区.3 改变输入对管的输入特性来克服放大器的非线性强制输入对管始终工作在深的线性区,如图所示,图中运放A 1、A2使得：V A ＝V B ≈V b,且不受输入电平变化的影响,而且要求V b <<V GS1－V th1,因此输入对管M 1、M 2始终工作于深线性区.13V b图 输入器件工作在线性区的差分对该电路的特点为：1 由于M 1、M 2工作于深线性区,故它们的跨导较小,且为：g m1=g m2=2K N1V DS =2K N1V b . 所以这种线性范围的扩大是以增益的降代为代价的.2 因为M 1、M 2的工作状态与V i 的共模电平有关,所以输入共模电平必须严格控制,并跟踪V b ,以便确定I D1和I D2.3 M 3,M 4与两个辅助放大器在输出端会产生很大的噪声.4 利用器件特性的互补法其思路是将放大器看作由一个电压－电流V/I转换器后面再接一个电流－电压I/V转换器构成.这样在理想情况下,电压－电流转换时的非线性用其后的电流－电压的非线性相互抵消,从而产生线性的放大器.但在实际中,由于存在着各种其它非理想效应都会在电路中产生非线性,从而减小了放大器的线性工作范围.。
线性失真和非线性失真
线性失真和非线性失真线性失真线性失真定义线性失真时，输出信号中不会有输入信号中所没有的新的频率分量，各个频率的输出波形也不会变化。
这种幅度的失真或者相位的失真是由该电路的线性电抗元件对不同频率的响应不同而引起的，所以叫线性失真。
由于是射频器件对不同频率的信号处理结果上的偏差，又叫频率失真。
线性失真主要是由滤波器等无源器件产生的。
具体的讲，线性失真就是射频器件输出的幅值变化特性和相位偏移特性对不同频率的输入有很大的不同。
很多射频信号，由很多不同的频率分量组成，输出端的合成信号在幅值和相位上与输入相比就会有一定程度的失真。
线性失真解析在设计或选择无源射频器件的时候，要重点关注它的频率使用范围，在这个范围内对不同频率的信号输入和输出的线性关系应尽量一致，以减小线性失真的影响。
通常放大电路的输入信号是多频信号，如果放大电路对信号的不同频率分量具有不同的增益幅值或者相对相移发生变化，就使输出波形发生失真，前者称为幅度失真，后者称为相位失真，两者统称为频率失真。
线性失真产生的原因频率失真是由电路的线性电抗元件引起的，故又称线性失真，其特征是输出信号中不产生输入信号中所没有的新的频率分量。
所有的放大器，在理论上都不可能成为无失真传输系统。
放大器，如果忽略低频截止频率的影响（因为高频截止频率往往远远低频截止频率）为一低通滤波器。
如果不忽略低频截止频率影响（因为低频对音频来说很重要），则为一带通滤波器。
由于晶体管为一电阻电容的混合参数所构成的器件（如各种形式参数模型所反应），由于电容的容抗中含有频率参数，不同的频率对应于不同的容抗，所以放大器不可能做到对其通频带内的所有信号放大倍数为常数。
非线性失真非线性失真定义非线性失真亦称波形失真、非线性畸变，表现为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。
非线性失真解析一个理想的放大器，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。
有线电视基础理论知识之三：非线性失真指标CCSO
有线电视基础理论知识：非线性失真指标C/CSO和C/CTB的计算系统非线性失真的产生及分析：有线电视系统是由众多设备和部件组成的，一般来说,有源设备中由于包含非线性器件或电路,必定会不同程度地呈现出非线性特性。
如电缆放大器、光收发机等，这些有源器件都会产生非线性失真，这些非线性失真的结果会在系统上产生很多新的频率分量，称之为产物。
如果这些产物落在播出频道带内，就会对这些频道的图象产生干扰，如图象拉丝、网纹干扰、“雨刷”干扰、“串象”等，根据对图象的干扰表现方式，非线性失真可分为交扰调制干扰（又称交调失真）和相互调制干扰（又称互调失真）两类。
所谓交扰调制干扰是当CATV系统同时传送两个载频不同的调幅波时，通过系统的有源器件会使这两个射频信号相互作用而使电视机通带内的有用信号受到通带外的干扰信号的调制而形成的干扰。
其特点是：1、当收到有用信号时，才出现干扰，有用信号消失则干扰信号也消失。
2、干扰信号远大于有用信号时，会造成“阻塞”（此时电视机看不到任何图象）。
3、干扰频率与信号频率的间隔可以是任意的。
4、只有调幅信号才会产生交调干扰。
5、当两个以上的输入信号之一的幅度大到足以使放大器工作到饱和状态时就可能产生交调干扰。
所以，交调干扰的大小，反映了放大器处理信号的线性能力（即放大器的动态范围）。
所谓相互干扰或相互调制，是由两个以上的频率成分差拍（加或减）后产生新的频率分量，这些新的频率分量和任一输入信号的频率都不同，但当它落在某一输入信号的频带中间就会形成相互干扰。
相互干扰在图象上表现为一种网纹干扰。
互调干扰和交调干扰一般是同时发生的。
任何一个有非线性失真的设备（如放大器），在正常的使用情况下，它的输出电压和输入电压的关系可用下式近似表示：U0=K1Ui+K2Ui2+K3Ui3其中K2Ui2称为二阶项，K3Ui3称为三次项。
上式中U0是输出电压，Ui是输入电压。
现在假设有两个信号A 和B同时输入，那末输入信号的表达式：Ui=ACOSω1t+BCOSω2t 输出电压：U0=K1(A COSω1t+BCOSω2t)+k2(ACOSω1t+BCOSω2t)2+K3(ACOSω1 t+BCOSω2t)3上式的第一项是我们需要的信号，它将输入信号Ui放大了K1倍。
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非线性失真的测量
佶算器件的线性度，有如下两种测量方案。
·直接画出传输特性曲线。
812H-1C-C-12V因为出现非线性失真的定义为，传输特性曲线不是一条直线。
我们可以测出其偏离直线的程度。
但这种方法的实际效果不佳，因为符合高性能音频电路要求的传输特性，其偏离程度很小，以致难于从测量本身所造成的误差中分辨出来。
·在器件的输出端，看一看有哪些频率成分是输入信号所没有的。
这种测量很灵敏，也容易实施。
常用的测量办法具体又分两种。
从第二种测量方案引出的最直接办法是，向被测器件输入单一频率的正弦波信号。
在器件的输出端，原预计可以看到这个正弦波信号。
可是，如果器件产生了非线性失真，那么，除了原输入频率的正弦波信号外，还会出现这个频率的谐波信号。
这种测量办法应用很普遍，因为容易将输出端的基频信号滤掉，只剩下谐波——这些谐波可单个测量，也可以累加在一起测量。
累加测量时，所测到的就是总谐波失真（Total Harmonic Distortion，简称THD）。
更为复杂的测量办法是，向被测器件输入两个正弦波信号。
同样地，预计只看到这两个正弦波信号出现在输出端。
可是，器件产生的非线性失真使得两个正弦波相互调制，从而生成了相加的频率成分和相减的频率成分。
在肘频设计中，这种互调失真测量的应用很普遍。
因为测量时，比较容易调谐到所生成的频率位置上。
但对于音频信号，实现起来就没那么容易了。
测总谐波失真与测互调失真这两种办法，没有谁会比对方测得更准确。
也就是说，并没有高下之分。
认识到这一点，是常重要的。
这两种测量都是仅从某一个侧面，反映器件传输特性的非线性问题。
要紧的是，如何进行测量，以及应如何理解运用测得的结果。