為了使信號放大器正常工作而不會對輸出信號造成任何失真，它需要在其基礎(chǔ)或柵極端子上采用某種形式的直流偏置。需要直流偏置，以便放大器可以在整個周期內(nèi)放大輸入信號，同時將偏置“Q點”設(shè)置為盡可能靠近負(fù)載線的中間。

　　偏置Q點設(shè)置將為我們提供“A類”放大配置，最常見的配置是雙極晶體管的“共發(fā)射極”或單極FET晶體管的“共源”配置。

　　放大器提供的功率，電壓或電流增益（放大倍數(shù)）是峰值輸出值與其峰值輸入值的比值（輸出÷輸入）。

　　但是，如果我們錯誤地設(shè)計了放大器電路，并且將偏置Q點設(shè)置在負(fù)載線上的錯誤位置，或者將太大的輸入信號施加到放大器，則最終的輸出信號可能不是原始輸入信號的精確再現(xiàn)。波形換句話說，放大器將遭受通常稱為“放大器失真”的影響。考慮下面的公共發(fā)射極放大器電路。

　　由于以下原因，可能會導(dǎo)致輸出信號波形失真：

　　?由于不正確的偏置水平，可能不會在整個信號周期內(nèi)進(jìn)行放大。

　　?輸入信號可能太大，導(dǎo)致放大器晶體管受到電源電壓的限制。

　　?在輸入的整個頻率范圍內(nèi)，放大可能不是線性信號。

　　這意味著在信號波形的放大過程中，發(fā)生了某種形式的放大器失真。

　　放大器的基本設(shè)計是將小電壓輸入信號放大為更大的輸出信號，這意味著對于所有輸入頻率，輸出信號會不斷變化某個因數(shù)或值（稱為增益）乘以輸入信號。先前我們看到，該倍增因子稱為晶體管的Beta，β值。

　　常見的發(fā)射極或什至常見的源極型晶體管電路對于較小的AC輸入信號都可以正常工作，但是存在一個主要缺點，即雙極放大器的偏置Q點的計算位置取決于所有晶體管的相同Beta值。但是，此Beta值將與相同類型的晶體管不同，換句話說，由于固有的制造公差，一個晶體管的Q點不一定與相同類型的另一晶體管的Q點相同。

　　然后，由于放大器不是線性放大器，會發(fā)生放大器失真，并且會導(dǎo)致一種稱為“失真失真”的放大器失真。仔細(xì)選擇晶體管和偏置元件可以幫助最小化放大器失真的影響。

　　振幅失真當(dāng)頻率波形的峰值衰減時，會導(dǎo)致振幅失真，這是由于Q點偏移而引起的失真，并且在整個信號周期內(nèi)可能不會發(fā)生放大。輸出波形的這種非線性如下所示。

　　如果晶體管偏置點正確，則輸出波形應(yīng)與輸入波形具有相同的形狀，只是放大（放大）。如果沒有足夠的偏置并且Q點位于負(fù)載線的下半部分，則輸出波形將看起來像右邊的波形，其負(fù)半部分“截止”或被削波。同樣，如果偏置太大，并且Q點位于負(fù)載線的上半部分，則輸出波形將看起來像左邊的波形，其正半部分“截止”或被削波。

　　同樣，當(dāng)偏置電壓設(shè)置得太小時，在周期的負(fù)一半期間，晶體管無法完全導(dǎo)通，因此輸出由電源電壓設(shè)置。當(dāng)偏置太大時，周期的正半部分會使晶體管飽和，輸出幾乎降為零。

　　即使設(shè)置了正確的偏置電壓電平，由于大的輸入信號被電路增益放大，輸出波形仍然可能失真。即使偏置正確，輸出電壓信號也會被鉗位在波形的正負(fù)部分，不再類似于正弦波。這種幅度失真稱為削波，是“過驅(qū)動”放大器輸入的結(jié)果。

　　圖：ATA-4051高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

　　當(dāng)輸入幅度變得太大時，削波變得很明顯，并迫使輸出波形信號超過電源電壓軌，波形信號的峰值（+vehalf）和波谷（-vehalf）部分變得平坦或“剪下”。為避免這種情況，必須將輸入信號的最大值限制在一定水平，以防止出現(xiàn)上述削波效應(yīng)。

　　幅度失真大大降低了放大器電路的效率。失真的輸出波形的這些“平頂”是由于不正確的偏置或輸入的過度驅(qū)動所導(dǎo)致的，不會對所需頻率下的輸出信號強度產(chǎn)生任何影響。

　　說了這么多，實際上，一些著名的吉他手和搖滾樂隊更喜歡通過將輸出波形嚴(yán)重鉗位到+ve和-ve電源軌上來使其失真的聲音高度失真或“過度驅(qū)動”。同樣，增加正弦波上的削波量會產(chǎn)生很大的放大器失真，從而最終會產(chǎn)生類似于“方波”形狀的輸出波形，然后可以在電子或數(shù)字合成器電路中使用該波形。

　　我們已經(jīng)看到，對于DC信號，放大器的增益水平會隨信號幅度而變化，但除了幅度失真以外，放大器電路中的AC信號還會發(fā)生其他類型的放大器失真，例如頻率失真和相位失真。

　　頻率失真頻率失真是另一種放大器失真，當(dāng)放大水平隨頻率變化時，會在晶體管放大器中發(fā)生。實際放大器將放大的許多輸入信號包括所需的信號波形（稱為“基本頻率”）以及疊加在其上的多個不同頻率（稱為“諧波”）。

　　通常，這些諧波的幅度是基波幅度的一部分，因此對輸出波形影響很小或沒有影響。但是，如果這些諧波頻率的幅度相對于基頻增加，則輸出波形可能會失真。例如，考慮以下波形：

　　在上面的示例中，輸入波形包括基頻和二次諧波信號。結(jié)果輸出波形顯示在右側(cè)。當(dāng)基頻與二次諧波結(jié)合使輸出信號失真時，就會發(fā)生頻率失真。因此，諧波是基頻的倍數(shù)，在我們的簡單示例中，使用了二次諧波。

　　因此，諧波頻率是2*?或2?基頻的兩倍。然后三次諧波會3?，第四，4?，等等。在包含電抗元件（例如電容或電感）的放大器電路中，諧波始終會引起頻率失真。

　　相位失真相位失真或延遲失真是一種放大器失真，當(dāng)輸入信號與其在輸出端的出現(xiàn)之間存在時間延遲時，它會在非線性晶體管放大器中發(fā)生。

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