第11章 放大器的非线性.pdfVIP

放大器的非线性失真放大器的非线性失真 非线性的定义 电路非线性是指: 输出与输入信号之比为输出与输入信号之比为一个变量个变量，即输出与输入之即输出与输入之 间的关系不是一条具有固定斜率的直线； 小信号增益随输入信号电平的变化而变化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 形产生了失真形产生了失真，这种由于放大器这种由于放大器 （（管子管子））参数的非参数的非 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： 对所关心的范围内输入输出特性用泰勒展开来对所关心的范围内输入输出特性用泰勒展开来 近似： y (t ) α x (t ) +α x 2 (t ) +α x 3 (t ) +L 1 2 3 对于小的x ，y(t)≈α x ，表明α 是x ≈0附近 1 1 的小信号增益的小信号增益； α ，α 等即为非线性的系数； 2 3 非线性的大小即为确定上式中的α ，α 等系数。 1 2 非线性的度量方法（2） 总谐波失真（THD ）度量法： 输入信号为输入信号为一个正弦信号个正弦信号，测量其输出端的谐测量其输出端的谐 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x ((t))=Acosωt代入上式中，则有： 2 2 3 3 y (t ) α A cosωt +α A cos ωt +α A cos ωt +L 1 2 3 α A 2 α A 3 α A cosωt + 2 [1+cos(2ωt )] + 3 [3 cosωt +cos(3ωt )] +L 1 2 4 高阶项产生了高次谐波高阶项产生了高次谐波，即偶次与奇次谐波即偶次与奇次谐波， 且n次谐波幅度近似正比于输入振幅的n次方。 考虑一个三阶非线性系统，其总谐波失真为： ((αα AA 2 22))2 ++((αα AA 3 44))2 THD 2 3 (α +3α 3 4)2 A A 1 3 非线性的度量方法（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： 在所关在所关心的电压范围范围[[0 Vii,maxmax ]]内内，画一条条通 过实际特性曲线二个端点的直线，该直线就为 理想的输入理想的输入//输出特性曲线输出特性曲线；； 求出它与实际的特性曲线间的最大偏差ΔV，并 对最大输出摆幅对最大输出摆幅VVo,max归归一化化。如图所示如图所示。 单级放