E题_放大器非线性失真研究装置.docx

2020 年 TI 杯大学生电子设计竞赛E 题：放大器非线性失真研究装置1任务设计并制作一个放大器非线性失真研究装置，其组成如图1所示，图中的 K1 和 K 2 为12切换开关，晶体管放大器只允许有一个输入端口和一个输出端口。图 1 放大器非线性失真研究装置组成框图2要求K1 和 K 2 均投到各自的“1”端子，外接信号源输出频率 1kHz、峰峰值 20mV 的正弦波作为晶体管放大器输入电压 ui ，要求输出无明显失真及四种失真波形 uo ，且 uo 的峰峰值不低于 2V。外接示波器测量晶体管放大器输出电压 uo 波形。（1）放大器能够输出无明显失真的正弦电压 uo（10 分）（2）放大器能够输出有“顶部失真”的电压 uo（15 分）（3）放大器能够输出有“底部失真”的电压 uo（15 分）（4）放大器能够输出有“双向失真”的电压 uo（15 分）（5）放大器能够输出有“交越失真”的电压 uo（15 分）（6）分别测量并显示上述五种输出电压 uo 的“总谐波失真”近似值（20 分）（7）其他（10 分）（8）设计报告（20 分）项 目主要内容满分方案论证比较与选择，方案描述。3理论分析与计算系统相关参数设计5电路与程序设计系统组成，原理框图与各部分电路图，系统软5件与流程图。测试方案与测试结果测试结果完整性，测试结果分析。5设计报告结构及规范性摘要，正文结构规范，图表的完整与准确性。2总分203说明（1）限用晶体管、阻容元件、模拟开关等元器件设计并实现图1中的受控晶体管放大器，其输出的各种失真或无明显失真的信号必须出自该晶体管放大电路，禁用预存失真波形数据进行D/A转换等方式输出各种失真信号。（2）在设计报告中，应结合电路设计方案阐述出现各种失真的原因。（3）无明显失真及四种具有非线性失真电压 uo 的示意波形如图2所示：图2 无明显失真及四种具有非线性失真的 uo 示意波形（4）总谐波失真定义：线性放大器输入为正弦信号时，其非线性失真表现为输出信号中出现谐波分量，常用总谐波失真(THD：total harmonic distortion)衡量线性放大器的非线性失真程度。THD定义：若线性放大器输入电压 ui =U i coswt ，其含有非线性失真的输出交流电压为 uo =U o1 cos (w t +j1 )+ U o2 cos (2w t +j 2 )+ U o3 cos (3w t +j 3 )+L +U on cos (nw t +jn )，则有：U 2+ U 2+ U2+L +U 2THD =o2o3o4on100%Uo1在完成设计要求的第（6）项时，谐波取到五次即可，即U 2+ U 2+ U 2+U 2THD o2o3o4o5100%Uo1（5）对THD自动测量期间，不得有任何人工干预。（6） K1 和 K 2 的“2”端子用于作品测试。