非線性失真

一個理想的放大器，其輸出信號應當如實的反映輸入信號，即他們儘管在幅度上不同，時間上也可能有延遲，但波形應當是相同的. 但是，在實際放大器中，由於種種原因,輸入信號不可能與輸入信號的波形完全相同，這種現象叫做失真.

主要有2個:

①放大器件的工作點進入了特性曲線的非線性區，使輸入信號和輸出信號不再保持線性關係,這樣產生的失真稱為非線性失真.

②放大器的頻率特性不好，對輸入信號中不同頻率成分的增益不同或延時不同，這樣產生的失真成為線性失真.

非線性失真產生的主要原因來自兩個方面:

①晶體管等特性的非線性;

②靜態工作等位置設置的不合適或輸入信號過大. 由於放大器件工作在非線性區而產生的非線性失真有4 種:飽和失真、截止失真、交越失真和不對稱失真.

在共發射極放大電路中，設輸入信號V i 為正弦波，並且工作點選擇在輸入特性曲線的直線部分，這樣它的輸入電流ib 也將是正弦波.

如果由於電路元件參數選擇不當，使靜態工作點( Q 點) 電流ICQ比較高，則對輸入電流的負半周，基極總電流iB 和集電極總電流iC 都減小, 使集電極電壓V C 升高，形成輸出電壓的正半周，這個輸出電壓仍然是正弦波，沒有失真. 但是在輸入電流的正半周中，當iB 由iBQ = 30μA 增加到40μA 時, iCQ隨之由ICQ 增大到iCmax ,這樣形成的輸出電壓的負半周的底部被削，不再是正弦波，產生了失真. 這種由於放大器件工作到特性曲線的飽和區產生的失真，成為飽和失真.

相反地，如果靜態工作點電流ICQ 選擇的比較低，在輸入電流正半周時，輸出電壓無失真. 但是，在輸入電流的負半周，晶體管將工作到截止區，從而使輸出電壓的正半周的頂部被削，產生了失真. 這種失真是由於放大器工作到特性曲線的截止區產生的，稱為截止失真.

如果所使用的放大器件是PNP 型的，則飽和失真時將出現削頂，而截止失真將出現削底. 若輸入信號幅度過大，有可能同時出現飽和失真和截止失真. 不難看出，為避免產生這2種失真，靜態工作點Q 應位於交流負載線的中點，並要求輸入信號幅度不要過大.

交越失真是乙類推挽放大器所特有的失真. 在推挽放大器中，由2 只晶體管分別在輸入信號的正、負半周導通，對正、負半周信號進行放大. 而乙類放大器的特點是不給晶體管建立靜態偏置，使其導通的時間恰好為信號的半個周期. 但是，由於晶體管的輸入特性曲線在V B E較小時是彎曲的, 晶體管基本上不導通，即存在死區電壓V r . 當輸入信號電壓小於死區電壓時, 2 只晶體管基本上都不導通. 這樣，當輸入信號為正弦波時，輸出信號將不再是正弦波，即產生了失真. 這種失真是由於2 只晶體管在交替工作時“交接”不好而產生的，稱為交越失真. 消除交越失真的辦法是給晶體管建立起始靜態偏置, 使它的基極電壓始終不小於死區電壓. 為了不使電路的效率明顯降低，起始靜態偏置電流不應太大. 這樣就把乙類推挽放大器變成了經常使用的甲乙類推挽放大器. 不對稱失真也是推挽放大器所特有的失真，它是由於推挽管特性不對稱，而使輸入信號的正、負半周不對稱，這種失真稱為不對稱失真. 消除辦法是選用特性對稱的推挽管. 尤其是在O TL 與OCL 電路中，互補管應選用同一種材料的, 就是說都選用鍺管，或者都選用硅管，以保證其輸入特性的對稱。

當電路有非線性失真時，輸入正弦信號，輸出將變成非正弦信號. 而該非正弦信號是由q和一系列諧波組成的，這就是非線性失真的特點. 一個電路非線性失真的大小，常用非線性失真係數r 來衡量. r 的定義為：輸出信號中諧波電壓幅度與基波電壓幅度的百分比. 顯然r 的值越小，電路的性能也就越好。

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