放大器非线性失真研究装置 (E 题) --2020 年TI 杯大学生电子设计竞赛

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放大器非线性失真研究装置 (E 题) --2020 年TI 杯大学生电子设计竞赛
1．任务
2．要求
3．说明

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 K2 为1×2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。

2．要求

K1 和 K2 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，系统软件与流程图。	5
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	20

3．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：

（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。

（5）对THD自动测量期间，不得有任何人工干预。
（6） K1 和 K2 的“2”端子用于作品测试。

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