放大电路的频率失真
放大电路的频率响应
放大电路的频率响应（1）频率响应的基本概念a）影响放大电路频率响应的主要因素放大电路中电抗性元件的阻抗是频率的函数，它们使电路的放大倍数随信号频率的变化而变化。
其中耦合电容和旁路电容影响放大电路的低频特性；晶体管的结电容和分布电容影响放大电路的高频特性。
b）频率响应及其主要指标频率响应是放大电路输入正弦波小信号的条件下，测量或分析其Au ~ f、~ f的关系，并用fL、fH、fbw定量描述其频率特性的方法。
其中Au ~ f为幅频特性，~ f为相频特性。
它是在频率的范畴内讨论放大电路的频率特性，所以称为频域法，也称为稳态法。
上限截止频率fH和下限截止频率fL定义为信号频率变化时，电路增益的幅值下降到0.707Aum所对应的频率，其中Aum为中频时电路增益的幅值。
当信号频率上升时，增益下降到0.707Am所对应的频率称为上限频率fH；当信号频率降低时，增益下降到0.707Am所对应的频率称为下限频率fL。
频带宽度fbw定义为上、下限截止频率之差值，即fbw=fH－fL。
当fHfL 时，fbw≈fH。
增益带宽积GBP定义为中频增益与带宽乘积，即GBP=Aumfbw≈AumfH。
该指标综合表征了增益与频带宽度的指标。
c）线性失真当放大电路输入非正弦波信号，且电路无非线性失真（饱和、截止失真）时，由于放大电路对输入信号中不同频率重量具有不同的放大力量和相移，产生输出波形的失真，称为线性失真，也称为频率失真。
线性失真包括幅度失真和相位失真。
d）瞬态响应及其主要指标当放大电路输入阶跃信号时，放大电路输出信号随时间变化的特性就是瞬态响应，也称为阶跃响应。
它是以时间作参量来描述放大电路的频率特性，所以又称为时域法。
上升时间tr和平顶降落率δ是表征瞬态响应的指标。
在单极点的状况下，理论和实践均证明上升时间tr与上限频率fH之间的关系可近似表述为fH tr≈0.35。
（2）频率响应的分析计算方法a）晶体管高频等效电路h参数微变等效电路是晶体管的低频等效电路，仅适用低频小信号分析；混合π型等效电路是考虑了晶体管结电容效应的物理模型，具有较大的通用性，可适用于高频信号的分析。
放大电路的失真研究
放大电路的失真研究——模拟电子技术实验教学案例参赛作品黄亮、佟毅、李赵红导师：***北京交通大学电子信息工程学院国家电工电子实验教学示范中心2013年5月28日目录1.放大电路的失真研究 (3)1.1电路背景 (3)1.2实验目的 (3)1.3技术指标及设计要求 (3)1.4评分标准 (5)1.5实验特点 (6)1.6实验原理 (6)1.7方案比较 (11)1.8实验数据分析 (12)1.9实践能力 (13)参考文献： (13)1. 放大电路的失真研究（模拟电子技术实验） 黄亮 佟毅 李赵红 2013年4月9日1.1电路背景电路输出波形失真引起信号不能正确的传输，解决失真问题是电路设计工程师面对的一个重要问题。
输出波形失真可发生在基本放大、功率放大和负反馈放大等电路中，输出波形失真有截止失真、饱和失真、双向失真、交越失真，以及输出产生的谐波失真和不对称失真等。
1.2实验目的掌握失真放大电路的设计和解决电路的失真问题可以提高学生系统地构思问题和解决问题的能力。
通过失真放大电路实验可以系统地归纳模拟电子技术中失真现象和掌握消除各种失真技术，培养学生通过现象分析电路结构特点，进而改善电路的能力。
1.3技术指标及设计要求 1.3.1基本要求（1）输入标准正弦波，如图1.1（a ），频率2kHz ，幅度50mV ，输出正弦波频率2kHz ，幅度1V 。
（2）图1.1（b ）是电路输出波形，若达到要求，如何设计电路，并修改。
（3）图1.1（c ）是电路输出波形，若达到要求，如何设计电路，并修改。
（a ）（b ）（c ）（d ）（e ） （f ）图1.1（4）图1.1（d）是电路输出波形，若达到要求，如何设计电路，并修改。
（5）输入标准正弦波，频率2kHz，幅度5V，设计电路使之输出图1.1（e）输出波形，并改进。
1.3.2发挥部分（1）图1.1（f）是电路输出失真波形，设计电路并改进。
（2）任意选择运算放大器，测出增益带宽积f T。
什么是电路中的失真
什么是电路中的失真电路中的失真是指信号经过电路传输或处理后，出现了与输入信号不同的非线性响应或改变，导致输出信号在频谱、相位或振幅等方面发生不一致的情况。
失真在电路设计和信号处理中是一个重要的概念，它对信号质量和信息传输的准确性有着直接的影响。
失真可以来自于多种因素，包括电子组件的非线性特性、电路的频率响应、信号传输的噪声、电源的稳定性等。
在电子设备中，常见的失真形式有谐波失真、交调失真、相位失真、幅度失真等。
谐波失真是指信号在经过电路或设备时，输出中产生了非输入频率的谐波成分。
这种失真会导致信号频谱的扩展和额外的频率成分的增加，从而使原始信号的波形发生畸变。
例如，在音频放大器中，音频信号经过放大后，可能会带来原始信号之外的高次谐波成分，使音质变得模糊或失真。
交调失真是指两个或多个频率的信号在一个电路中交叉耦合或相互调制的结果。
这种失真会导致信号的频谱产生新的频率成分，从而破坏原始信号的时域特性。
常见的交调失真现象是振荡频率和音频信号之间的干扰，这会导致信号失真、噪声增加和信息丢失。
相位失真是指信号在电路中传输过程中，不同频率成分的相位关系发生变化，导致信号波形的相位比例发生失调。
这种失真会导致信号的相位延迟或提前，使原始信号的时间信息无法准确还原。
相位失真常见于时钟信号、调制解调器和数字通信系统中，会影响信号的同步性和解调的准确性。
幅度失真是指信号在电路传递过程中，信号的振幅发生变化或失真。
这种失真会导致信号的有效值或最大值发生变化，使得输出信号不再准确的表达输入信号的幅度特征。
在放大器、滤波器和传输线路等电子系统中，幅度失真会影响信号的强度和清晰度，降低信号的可靠性。
为了减少或避免电路中的失真，工程师们采用了一些措施和技术。
例如，使用线性元件和器件可以降低非线性失真。
通过设计合理的电路结构和参数，可以优化频率响应和传输特性，减少失真现象。
此外，信号处理算法和数字滤波器等技术也可以用于校正和补偿信号失真，提高信号的质量和准确性。
放大电路分析知识点总结
放大电路分析知识点总结一、放大电路的分类根据放大器的输入信号类型不同，放大电路可以分为模拟放大电路和数字放大电路。
1. 模拟放大电路：模拟放大电路是指输入输出信号均为连续变化的模拟信号的放大电路。
它的主要应用是在音频放大、射频放大、微波放大等方面。
2. 数字放大电路：数字放大电路是指输入信号为离散变化的数字信号，输出信号也为离散变化的数字信号的放大电路。
它的主要应用是在数字系统中的信号处理、数据传输等领域。
根据放大器的工作原理不同，放大电路可以分为分为电压放大电路、电流放大电路、功率放大电路等。
1. 电压放大电路：电压放大电路是指输出信号的幅度是输入信号的幅度的放大电路。
它主要应用于信号调理、音频放大、射频放大等领域。
2. 电流放大电路：电流放大电路是指输出信号的电流是输入信号电流的放大倍数的放大电路。
它的主要应用是在传感器驱动、电源系统等领域。
3. 功率放大电路：功率放大电路是指输出信号的功率是输入信号功率的放大倍数的放大电路。
它的主要应用是在发射器、接收器、功率放大器等领域。
二、放大电路的基本原理放大电路的基本原理是通过放大器使输入信号的幅度、频率、相位或形状等特征得到放大。
放大器是通过控制一个或多个器件的参数变化来实现的。
放大电路的基本原理包括了信号放大、失真、噪声等方面。
1. 信号放大：放大电路的基本任务是对信号进行放大。
在模拟电路中，放大器需要保持信号的幅度和相位，以便使输出信号与输入信号保持一致。
在数字电路中，放大器需要增加信号的幅度，以便使信号在后续的数字处理过程中被解读正确。
2. 失真：失真是指放大电路输出信号与输入信号的不一致性。
失真是要尽量减少的，特别是在音频放大、视频放大等领域。
3. 噪声：噪声是指由于器件非理想性引起的信号的同类型或异类型干扰。
在放大电路中，需要通过各种方法来减小噪声，以保证信号的清晰度和纯度。
三、放大电路的分析方法放大电路的分析方法主要包括传统分析方法、小信号分析方法、大信号分析方法、频率分析方法等。
功率放大器的性能指标
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。
电子技术基础： 晶体管放大电路
输入电压为零时， 电路输出电压会偏离 初始值，随时间作缓慢、
无规则地变动。
Vcc
三、电路特点
ui
uo
6.4 功率放大电路
6.4.1 功率放大电路的基本特点
一、输出功率足够大
输出足够大的信号电压、足够大的信号电流。
二、转换效率尽可能高
效率：交流输出功率与电源提供的直流功率之比。
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
1.温度对静态工作点的影响 T↑→ICBO↑,温度每升高10oC, ICBO↑一倍 T↑→UBE↓,温度每升高1oC, UBE↓2.5mv T↑→β↑,温度每升高1oC,β↑ 0.5%—1%
100℃ 27℃
0℃
温度扫描分析
6.2.4 稳定静态工作点的放大电路
2. 典型的稳定静态工作点电路 一、电路构成
三、非线性失真尽可能小
工作在大信号状态，难免带来非线性失真。
四、重视功率管的散热和保护
功率放大电路的分类 分类：
1、甲类状态：晶体管在整个信号周期内导通。
2、乙类状态：晶体管只在信号半个周期内导通。 3、甲乙类状态：晶体管导通时间略大于半个周期。
6.4.2 互补对称功率放大电路
1.互补对称乙类功放电路(OCL电路)
(1 )RL rbe (1 )RL
RL = Re // RL
输入电阻Ri
Ri
Ui Ii
Rb
// [rbe
(1 )RL ]
输出电阻Ro
Ro
Uo Io
Re
// (rbe
RS // Rb )
1
特点：Au略小于1；Uo与Ui同相；Ri大，Ro小; 有电流、功率放大作用。
失真
失真失真概述!;又称“畸变”。
在放大电路中，输出信号波形形状不能重现输入信号波形形状的现象。
信号频率范围内，系统的幅频特性不是常值，相频特性不成线性时造成的输出信号畸变称为“线性失真”；系统中由晶体管、变压器铁芯、扬声器等非线性元件造成的输出信号畸变称为“非线性失真”。
指信号在传输过程中与原有信号或标准相比所发生的偏差。
在理想的放大器中，输出波形除放大外，应与输入波形完全相同，但实际上，不能做到输出与输入的波形完全一样，这种现象叫失真，失真类型按波形失真的不同情况，可分为幅度失真、频率失真、相位失真三种。
对幅度不同的信号放大量不同称为幅度失真。
对频率不同的信号放大量不同称为频率失真。
对频率不同的信号，经放大后产生的时间延迟不同称为相位失真（或时延失真）。
失真是输入信号与输出信号在幅度比例关系、相位关系及波形形状产生变化的现象。
音频功放的失真分为电失真和声失真两大类。
电失真是由电路引起的，声失真是由还音器件扬声器引起的。
电失真的类型有：谐波失真、互调失真、瞬态失真。
声失真主要是交流接口失真。
按性质分，有非线性失真和线性失真。
线性失真是指信号频率分量间幅度和相位关系的变化，仅出现波形的幅度及相位失真，这种失真的特点是不产生新的频率分量。
非线性失真是指信号波形发生了畸变，并产生了新的频率分量的失真。
音频功放所产生的失真要点如下：一、谐波失真)这种失真是由电路中的非线性元件引起的，信号通过这些元件后，产生了新的频率分量（谐波），这些新的频率分量对原信号形成干扰，这种失真的特点是输入信号的波形与输出信号波形形状不一致，即波形发生了畸变。
降低谐波失真的办法主要有：1、施加适量的负反馈。
2、选用特征频率高、噪声系数小和线性好的放大器件。
3、提高电源的功率储备，改善电源的滤波性能。
二、互调失真两种或多种不同频率的信号通过放大器或扬声器后产生差拍与构成新的频率分量，这种失真通常都是由电路中的有源器件（如晶体管、电子管）产生的。
第三章 放大电路的频率特性
第三章放大电路的频率特性本章研究输入信号的频率不同时，对放大电路电压放大倍数的不同影响及线性失真问题。
着重分析电路参数对放大电路通频带的影响。
本章内容：3.1 频率特性的一般概念3.2 三极管的频率特性3.3 共发射极放大电路的频率特性3.4 多级放大电路的频率特性本章要点：1. 放大电路频率特性的概念2. 三极管的频率参数3. 电路参数对放大电路通频带的影响4. 多级放大电路的通频带与级数的关系电子课件三:放大电路的频率特性课时授课教案一授课计划批准人：批准日期：课序：7 授课日期：授课班次：课题：第三章第3.1节频率特性的一般概念目的要求：1. 了解信号频率对电压放大倍数的影响。
2. 了解放大电路产生线性失真的原因。
3. 掌握影响放大电路通频带的因素。
重点：影响放大电路通频带的因素难点：线性失真教学方法手段：结合电子课件讲解教具：电子课件、计算机、投影屏幕复习提问： 1. 电容和电感元件的阻抗与频率的关系？2. 何谓三极管的PN结结电容？课堂讨论：RC滤波电路的特性？布置作业：课时分配：二 授课内容3.1 频率特性的一般概念3.1.1 频率特性的概念下面以共发射极放大电路为例进行分析。
当输入信号的频率不同时，不仅放大电路电压放大倍数的模不一样，而且输入电压与输出电压的相位关系（简称相移）也不一样。
一、 中频段在中频段，即通带内，因为耦合电容和旁路电容的容量较大，其容抗可忽略不计，把他们视为短路；又因为极间分布电容（含ＰＮ结结电容）很小，其容抗很大，可把他们视为开路；感抗视为短路。
可认为电压放大倍数基本与频率无关而保持定值，输入电压与输出电压反相位。
二、低频段当输入信号的频率逐渐降低时，耦合电容和旁路电容的容抗逐渐增大，不能把它们视为短路，如图３-1(a)所示。
电压放大倍数的模随频率的降低而减小，输出电压与输入电压之间的相移也发生变化，不再保持o180的关系。
当放大倍数降到中频段电压放大倍数的21时所对应的频率l f 为通频带的下限频率，如图3-2(a)所示，相移ϕ如图3-2(b)所示。
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放大电路的频率失真
图1
从信号的频谱一节的争论可知，理论上很多非正弦信号的频谱范围都延长到无穷大，而放大电路的带宽却是有限的，并且相频响应也不能保持常数。
例如图1中输入信号由基波和二次谐波组成，假如受放大电路带宽所限制，基波增益较大，而二次谐波增益较小，于是输出电压波形产生了失真，这种由于放大电路对不同频率信号的增益不同，产生的失真叫作幅度失真。
图2 同样，当放大电路对不同频率的信号产生的相移不同时也要产生失真，称为相位失真，在图2中，假如放大后的二次谐波滞后了一个相角，输出电压也会变形。
由傅里叶级数或傅里叶反变换也可反映出，无论频谱函数还是相位谱函数发生变化，相应的时间函数波形都会由此而失真。
幅度失真和相位失真总称为频率失真，它们都是由于线性电抗元件所引起的，所以又称为线性失真，以区分于由于元器件特性的非线性造成的非线性失真。
为使信号的频率失真限制在容许的程度之内，则要求设计放大电路时正确估量信号的有效带宽（即包含信号主要能量或信息的频谱宽度），以使放大电路带宽与信号带宽相匹配。
放大电路带宽过宽，往
往造成噪声电平上升或生产成本增加。
上述音响系统放大电路带宽定在20Hz~20kHz，这与人类听觉的生理功能相匹配。
由于人耳对声频信号的相位变化不敏感，所以不过多考虑放大电路的相频响应特性。
但在有些状况下，特殊是对信号的波形外形有严格要求的场合，确定放大电路的带宽还须兼顾其相频响应特性。