频率失真实际放大器
单级放大器及频率特性(2)
(Vo V1 )C gd1s gm1V1 Vo (Cs G) 0
由式(6.1)可得到：
V1
Vo
Cgd1s G Cs gm1 Cgd1s
把式(6.3)代入式(6.1)，可得：
(6.2) (6.3)
Vi RS
Vo
[ RS1
(C gs1
Cgd1 )s][G gm1 C gd1s
图中Ci=Cgs1+Cgd1(1+gm1/G)
共源级的频率响应
根据KCL定理，对于上图所示的电路有：
Vo
( gm1 sC gd1 )V1 s(C Cgd1 ) G
V1
1/
1 / sCi sCi RS
Vi
由以上两式可以很简单地推导出其传输函数
为：
Av (s)
(sCi
(sC gd1 gm1 ) / RS
带宽估算（1）
为了求解其传输出函数，先忽略ro与Cdb（通过后 面的分析可以发现该假设是成立的）
将等效电路在下图中直线切开后求出右半图所示电 路的等效输入特性。
带宽估算（2）
密勒等效
假设Av（s）的零极点频率远高于要设计 的带宽，因此可以用直流值代替Av（s）
这就是所谓的“密勒等效” 在后续工作中需验证一下这个假设是否真正有效
求解方法
总述
对频率特性的研究一般是基于网络系统的传 输函数的零极点的研究。
由信号与系统的理论可知传输函数的零点决 定了系统的稳定程度，而传输函数的极点所 对应的就是系统的转折频率。
因此频率特性的研究主要是通过等效电路推 导出电路的传输函数，进而求出零、极点以 确定电路的频率特性。
以CS电路为例：电路及等效模型
总之，CL减小Vgs到Vo的增益，必然减小了Vi到Vo的增益。
三极管放大电路的频率响应
• GH=20lgAuH= 20lgAum-3dB • GL=20lgAuL= 20lgAum-3dB
• 故又称H点和L点为-3dB点，BW为-3dB带宽。
12
二、实际旳频率特征及通频带定义
• 中频区增益与通频带是放大器旳二个主要指标，而 且这两者往往又是一对矛盾旳指标，所以引进增益带宽 乘积来表征放大器旳性能：
16
三、RC电路旳频率响应
• 1、高通电路
• RC高通电路如图所示：
•
•
Au
UO
•
Ui
1 R R 1
jC
1 1
jRC
17
三、RC电路旳频率响应
• 式中为输入信号旳角频率，RC为回路旳时间常数，
令：
L
1 RC
1
fL
L 2
1
2
1
2RC
f
j
•
Au
1
1 L
1
1
f
L
1
fL jf
j
jf
fL
18
三、RC电路旳频率响应
• 上限截止频率ƒH定义为高频区放大倍数下降为中频区旳 1/2时所相应旳频率，即：
AuH
1 2
Aum
0.707 Aum
• 同理，下限截止频率ƒL为：
AuL
1 2
Aum
0.707 Aum
• 通频带为：
BW= ƒH- ƒL ƒH
11
二、实际旳频率特征及通频带定义
• 上、下限截止频率所相应旳H点和L点又称为半功率点 （因为功率与电压平方成正比）。
15
三、RC电路旳频率响应
• 与耦合电容相反，因为半导体管极间电容旳存在， 对信号构成了低通电路，即对于频率足够低旳信号相 当于开路，对电路不产生影响；而当信号频率高到一 定程度时，极间电容将分流，从而造成放大倍数旳数 值减小且产生相移。
模拟电子电路及技术基础 第二版 答案 孙肖子 第7章
(6) ui为频率为20 kHz的方波信号。
第七章 频率响应
图7-3 例7-6幅频特性
第七章 频率响应
解 由图7-3可知放大器上限频率fH=105 Hz， 下限频率fL =1 kHz， 中频增益AuI=60 dB(或103)， 最大不失真输出动态 范围为Uomax=±5 V， 所以最大输入信号uimax≤5 mV。 (1) ui为单一频率， 且在中频区， 不会有频率失真， 但 信号峰值uim=10 mV， uim>uimax， 所以输出信号被限幅， 产
当ω=0时， A(0)=200即为放大器的直流增益(或低频增益)。
A(0) A( H ) 2 当ω=ωH时， 2 1 6 10 200
, 求得
ωH=106 rad/s
第七章 频率响应
相应的上限频率为
fH
H
2π
159 .2kHz
由增益频带积的定义， 可求得
f L1 1 1 1 40Hz 3 6 2π L1 2π( Ri Ro )C1 2π(2 2) 10 10
或因为
A1ui ui2 Ri Ri 1 A1 Ai 1 1 ui1 Ro Ri 1 Ro Ri 1 j L jC1 j ( Ro Ri )C1
计。
第七章 频率响应
7.2 习题类型分析及例题精解
【例7-1】 已知放大器传输函数分别为 (1) (2) (3)
A1 ( jf ) 109 f 104 4 10 j 4 ( jf 10 )100 10 jf
1011 A2 ( s ) ( s 104 )(s 105 ) j100 f A3 ( jf ) f f 10 j 10 j 5 10 10
用方波讯号检测音频放大器失真_王本轩
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。
第五章第二节负反馈对放大器性能的影响
ωPf
其中，
ωPf =ωHf =ωH(1+ kf A ) =ωHF I
A A I = I A = fI 1+ kf A F I
(5-2-15)
二、非线性失真
利用负反馈，可以有效地改善放大器的非线性失 真。例如，若基本放大器的非线性失真使其输出 信号产生正半周幅度大、负半周幅度小的失真波 形，如图5-2-6(a)所示。
∆A S = f A f
A A f
∆A A ∆A f = A A ∆A f
(5-2-1)
若△A为小值，则上式可用偏导数表示：
A ∂A A ∂A As f S = 或 Afs = s fs S A ∂A As ∂A f f s
A A f
(5-2-2)
若设该参量用x表示，则Af(或Afs)对x的灵敏度为
5．2．2 输入和输出电阻
负反馈可以改变放大器的输入和输出电 阻，这是负反馈放大器又一个宝贵的特 性。
一、输入电阻
负反馈对输入电阻的影响与反馈网络在 放大器输入端的连接方式有关，而与输 出端的连接方式无关。 因此，在推导输入电阻表达式时，只 需画出图5 需画出图5-2-1所示两种放大器输入端的 连接图，而将放大器输出端统一用输出 信号xo表示。 信号xo表示。
x ∂A A ∂A x ∂A A x f f S = = ⋅ = SAf ⋅ SA A ∂x A ∂A A ∂x f f
x A f
(5-2-3)
根据式(5-1-4)，求得
1 1 1 1 As S = = 或 Afs = S = 1+T F 1+Ts F s
A Af
(5-2-4)
必须指出，施加不同类型反馈，只能减小相应 增益的灵敏度。例如，电流串联反馈只能减小 互导增益Agf的灵敏度，但不能降低电压增益Avf 的灵敏度，只有当RL为定值时，才能降低 Avf 的灵敏度。
放大电路失真现象及改善失真的研究报告
b)
c)双向失真
双向失真那么是由于输入信号过大，在信号正半周造成饱和失真，负半周造成截止失真，因此称为双向失真。
d)交越失真
这是一种比拟特殊的失真，它是由于输入电压较低时，因三极管截止而产生的失真。这种失真通常出现在通过零值处，如图2.7。交越失真出现在乙类放大电路中，如图2.8，这个电路由两个相互对称的PNP和NPN管组成，先分析这个电路的工作原理，当处于正半周期工作时，T1导通，T2截止，其工作等效电路如图2.8〔a〕，当处于负半周期工作时，T1截止，T2导通，其工作等效电路如图2.8〔b〕，但是由于没有直流偏置，管子的 必须在| |大于某一个数值〔即门坎电压，硅管约为0.7V，锗管约为0.2V〕时才有显著变化。当输入信号 低于这个数值时，T1和T2都截止， 和 根本为零，负载 上无电流通过，出现一段死区,输出波形对输入波形来说存在失真，也就是在过零值处出现的交越失真。
模拟电子技术研讨论文
放大电路失真现象及改善失真的研究
学院：电子信息工程学院
专业：通信工程
组长：南海蛟
组员：达川宇涵
指导教师：颖
一、引言3
二、放大电路失真类型3
2.1线性失真3
2.1.1幅度失真4
2.1.2相位失真4
2.1.3改善线性失真的方法4
2.2非线性失真6
2.2.1饱和失真6
2.2.2截止失真6
2.Байду номын сангаас.3双向失真7
2.2.4交越失真7
2.2.5谐波失真8
2.2.6互调失真8
2.2.7不对称失真8
2.2.8瞬态互调失真9
2.2.9改善非线性失真的方法9
2.3负反响对失真现象的影响11
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
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。
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多级放大器 多级放大器：把多个单级放大电路串接起来， 使输入信号 vi 经过多次放大的电路。 特点：电压放大倍数高，通频带窄。
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放大器的级间耦合方式
级间耦合：放大器级与级之间的连接，其方式有
三
种：阻容耦合、变压器耦合、直接耦合。 1.阻容耦合：级间通过电容和基极电阻连接。 由于电容C2的“隔直通交”作用，使各级静态工作 点独立；交流信号顺利通过C2输送到下一级。
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可分为三个频段： （1）中频段 信号频率在f L 和 f H 之间，放大倍数基本 不随信号频率而变化。 中频放大倍数| Avo |：中频段的放大倍数。 上限频率 f H 和下限频率 f L ：| Av |下降到0.707 | Avo| 时所对应的两个频率。 通频带BW： BW f H f L
rbe1 Rb1 // rbe1 ri1 Rb1 r be1 rbe1 Rb1
// rbe2 ri2 Rb2
rbe2 Rb2 rbe2 rbe2 Rb2
Rc1 ri2 RL1 Rc1 ri2 RL2 Rc2 RL Rc2 RL
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阻容耦合多级放大器
交流通路
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阻容耦合多级放大器
Rb11 Rb21 Rb11 // Rb21 Rb1 Rb11 Rb21
Rb12 // Rb22
Rb12 Rb22 Rb2 Rb12 Rb22
第一级的输入电阻 为 第二级的输入电阻为 第一级交流负载为 第二级交流负载为
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项目三 电子助听器的制作
(课次1）
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教学目标：
1、了解电子助听器的工作原理图； 2、知道多级放大器中“耦合”的概念； 3、掌握多级放大器的组合形式及其特点； 4、对多级放大电路动静态的简单分析。
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电子助听器的电路图
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两点间的频率范围缩小了。 结论，多级放大器的放大倍数提高了，但通频带比 每个单级放大器的通频带窄。级数越多，通频带越窄。
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2.多级放大器的频率特性
两级放大器的通频带： 两级放大器中频段的电压放大倍数为 o Avo1 Avo2 Av 两级放大器中频段的电压放大倍数为
1 1 o Avo1 Avo 2 0.5 Avo1 Avo 2 0.5 Av 2 2
可见，两级放大器的 f L 和 f H 两点间的频率范围比 f L 和 f H
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（2）低频段 信号频率小于 f L ，放大倍数随频 率下降而减小。 在低频段，放大倍数下降的主要原因是耦合电容 和射极旁路电容的容抗增大、分压作用增大。 （3）高频段 信号频率大于 f H ，放大倍数随频 率升高而减小。 在高频段，放大倍数下降的主要原因是晶体管结 电容的容抗减小、分流作用增大；另外，频率升 高 β 值降低。
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阻容耦合多级放大器
RL1 第一级电压放大倍数 Av1 1 r be1 RL2 第二级电压放大倍数 Av 2 2 r be2
两级电压放大倍数应为 因 所以 得
Vo2 Vo2 Vi2 Av Vi1 Vi2 Vi1
Vi2 Vo1 Vo2 Vo1 Av Av 2 Av1 Vi2 Vi1 Av Av1 Av 2
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结论：
两级放大器的电压放大倍数等于单级电压放 大倍数的乘积。 同理，n级放大器的放大倍数为
Av Av1 Av 2 Av3 Avn
注意，分析多级放大器的放大倍数时要考虑后级 对前级的影响。即把后级的输入电阻作为前级负载 来考虑。
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阻容耦合放大器的频率特性
动画
阻容耦合放大器的频率特性
Hale Waihona Puke 江苏省泗阳中等专业学校1.放大器的频率特性
理想放大器：对于不同频率的信号具有相同的 放大倍数。 频率失真：实际放大器，对不同频率的信号， 放大倍数不一样,则被放大后的信号要出现失真。 （低频特性差；高频特性差；） 由于放大器频率特性不好而引起的失真称为 频率失真。 对比：饱和失真、截止失真（非线性失真）