原创 实用知识2－放大电路的非线性失真问题

放大电路的非线性失真问题<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

现实生活中的绝大部分信号都不是单一频率的信号，它们频率的分布范围不尽相同。要放大不同的信号，放大电路的通频带应涵盖相应信号的频率范围。

理论上许多非正弦信号的频谱范围都延伸到无穷大，而放大电路的带宽却是有限的，并且相频响应也不能保持为常数。如果受放大电路带宽所限制，不同次谐波增益各异，会导致输出电压波形产生失真，这叫做幅度失真。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，这种情况下，输出电压波形也会变形。应当指出，幅度失真和相位失真几乎是同时发生的。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，以区别于由于元器件特性的非线性造成的非线性失真。

为将信号的频率失真限制在容许的范围内，则要求设计放大电路时正确估计信号的有效带宽（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，往往造成噪声电平升高或生产成本增加。

非线性失真出现的原因主要是：1.构成放大电路的元器件本身是非线性的；2.放大电路工作电源受有限电压的限制。由于放大电路这种非线性特性引起的失真称为非线性失真。从频域的角度看，非线性失真会使输出波形产生高次谐波分量。在设计和应用放大电路时，应尽可能使放大电路工作在线性区。向放大电路输入标准的正弦波信号，可以测定输出信号的非线性失真，并用下面定义的非线性失真系数来衡量：

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式中V_ol是输出电压信号基波分量的有效值，V_ok是高次谐波分量的有效值，k为正整数。非线性失真对某些放大电路的性能指标显得比较重要，高保真度的音像系统和广播电视系统即是常见的例子。