失真原因
放大器產生失真的原因主要有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.
1非線性失真產生的主要原因
非線性失真產生的主要原因來自兩個方面:
①電晶體等特性的非線性;
②靜態工作等位置設定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Vi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。
2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VC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,電晶體將工作到截止區,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隻電晶體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電晶體建立靜態偏置,使其導通的時間恰好為信號的半個周期.但是,由於電晶體的輸入特性曲線在VBE較小時是彎曲的,電晶體基本上不導通,即存在死區電壓Vr.當輸入信號電壓小於死區電壓時,2隻電晶體基本上都不導通.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隻電晶體在交替工作時“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電晶體建立起始靜態偏置,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OTL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,或者都選用矽管,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基波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。
