波形失真总结

  失真是输入信号与输出信号在幅度比例关系、相位关系及波形形状产生变化的现象。音频功放的失真分为电失真和声失真两大类。电失真是由电路引起的，声失真是由还音器件扬声器引起的。电失真的类型有：谐波失真、互调失真、瞬态失真。声失真主要是交流接口失真。按性质分，有非线性失真和线性失真。线性失真是指信号频率分量间幅度和相位关系的变化，仅出现波形的幅度及相位失真，这种失真的特点是不产生新的频率分量。非线性失真是指信号波形发生了畸变，并产生了新的频率分量的失真。音频功放所产生的失真要点如下：

1.谐波失真

  这种失真是由电路中的非线性元件引起的，信号通过这些元件后，产生了新的频率分量(谐波)，这些新的频率分量对原信号形成干扰，这种失真的特点是输入信号的波形与输出信号波形形状不一致，即波形发生了畸变。降低谐波失真的办法主要有：1、施加适量的负反馈。2、选用特征频率高、噪声系数小和线性好的放大器件。3、提高电源的功率储备，改善电源的滤波性能。

2.互调失真

  两种或多种不同频率的信号通过放大器或扬声器后产生差拍与构成新的频率分量，这种失真通常都是由电路中的有源器件(如晶体管、电子管)产生的。失真的大小与输出功率有关，由于新产生的这些频率分量与原信号没有相似性，因此较少的互调失真也很容易被人耳觉察到。

减少互调失真的方法
1、采用电子分频方式，限制放大电路或扬声器的工作带宽，从而减少差拍的产生。
2、选用线性好的管子或电路结构。

3.瞬态失真

  瞬态失真是现代声学的一个重要指标，它反映了功放电路对瞬态跃变信号的保持跟踪能力，故又称瞬态反应。这种失真使音乐缺少层次或透明度，有两种表现形式：

A、瞬态互调失真。
  在输入脉冲性瞬态信号时，因电路中的电容使输出端不能立即得到应有的输出电压，而使负反馈电路不能得到及时的响应，放大器在这一瞬间处于开环状态，使输出瞬间过载而产生削波，这一削波失真称为瞬态互调失真，这种失真在石机上表现较为严重。
  瞬态互调失真是功放的一个动态指标，主要由功放内部的深度负反馈引起的。是影响石机音质、导致“晶体管声”和“金属声”的罪魁祸首。降低这种失真的方法主要有：
1、选择好的器件和调整工作点，尽量提高放大器的开环增益和开环频响。
2、加强各放大级自身的负反馈，取消大环路负反馈。

B、转换速率过低引起的失真。
  以上所述，高电平的输入脉冲使放大器产生削波而造成瞬态互调失真。那么低电平的输入脉冲是否会引起失真呢？这就看放大器的响应时间了，由于放大器的响应时间太长使放大器输出信号的变化跟不上输入信号的迅速变化而引起的瞬态失真，称为转换速率过低失真。它反映了放大器对信号的反应速度，这项失真小的放大器，其重放的音质解析力、层次感及定位感都很好。

4.交流接口失真

交流接口失真是由扬声器的反电动势(扬声器发音振动时，切割磁力线所产生的电势)反馈到电路而引起的。
改善方法有：
1、减少电路的输出阻抗。
2、选择合适的扬声器，使阻尼系数更趋合理。
3、减少电源内阻。

5.饱和失真

(1)原因
晶体管有三个工作区：饱和区、截止区和线性区（放大区）。对于共发射极的基本放大电路，其输入波形正好与输出波形反相，就是相位相差180度，当输入正弦波正的部分时，应该输出负的部分，而当输入的峰值较大的时候，超过了电路的动态范围，就会出现失真。如果是输入信号的正半周超出了动态范围，那么就会进入晶体管的饱和区，造成饱和失真，对应的输出信号由于相位差180度的原因，所以输出信号的负半周的波形失真。

总而言之，对于NPN单管共射放大电路，饱和失真就是输入信号的正半波超过了三极管的放大能力，造成失真，对应的输出波形就是输出波形底部失真，即输出时三极管进入饱和区，Q设置过高。

(2)消除方法
1.增加VCC。由于三极管饱和的根本原因是集电结收集电子的能力不足，所以增加VCC能够增强集电极收集电子的能力，但必须保证VCC在三极管的能承受范围内，在RC和管子不变的情况下，能够消除饱和失真。
2.增加基极电阻RB以减小基极电流，从而集电极电流IC=βIB，在集电极电阻RC和集电极电源VCC不变的情况下，由UCE=VCC-βIBRC得集电极电压变大，从而使集电极收集电子能力增强，消除饱和失真。
3.减小集电极电阻，在电路中其他参数不变的情况下，减小集电极电阻RC就减小了在RC上的压降。由UCE=VCC-βIBRC知：加在集电结的电压增大，也增强了集电极收集电子的能力，从而消除饱和失真。
4.更换一只β较小的管子。在其他参数不变的情况下，换一只放大倍数较小的管子。由UCE=VCC-βIBRC知：在集电极电阻上的压降减小，也即增大了加在集电结的电位，增强了集电结收集电子的能力，从而消除饱和失真。