非线性失真放大电路设计

一、设置要求

??外接信号源输出频率10kHz、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失真波形uo，且uo的峰峰值不低于2V，电源电压 ≤ 6v。
??1、放大器能够输出无明显失真、“顶部失真”、“底部失真”、“双向失真”、“交越失真”的正弦波。
??2、采用单个按键控制轮流输出以上5种波形并有相应的指示。
??3、信号源输出频率50kHz、峰峰值2mV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波形uo，uo的峰峰值不低于2V。

二、系统组成

??电路由三极管二级放大电路和51单片机控制电路组成。
??①二级放大电路：采用2N5551(NPN)、2N5401(PNP) 三极管结合电阻电容等器件实现。电路第一级和第二级采用共射放大电路，在第二级放大电路后添加设计跟随器，增大输入阻抗，减少输出阻抗，并在第二级放大电路后采用互补输出功放电路和两个二级管解决交跃失真。最终达到无明显失真且峰峰值大于2V的波形。
??②数字控制部分：利用STC89C52RC和CD4066模拟开关实现，CD4066是四双向模拟开关，其中控制口高电平有效。主要用作模拟或数字信号的多路传输。编写C语言程序连接按键和单片机引脚，利用引脚电平高低来实现对模拟开关的控制，开关连接在放大电路不同位置并联的电阻，单片机通过switch语句实现单个按键控制放大器5中不同种类的失真和F=50kHz Vvpp=2mv的放大。

三、仿真设计

我用的是multism进行仿真，51控制电路仿真不了，我只对放大电路进行仿真。

3.1 放大电路总体设计

3.2 仿真结果

3.2.1 正常波形

3.2.2 双向失真

3.2.3 顶部失真(截至失真)

虽然仿真不是很好看，但是实物波形还是很不错的。

3.2.4 底部失真(饱和失真)

3.2.5 交越失真

3.2.6 50Khz\2mv放大

四、原理图与PCB设计

4.1 放大电路部分原理图

4.2 控制电路部分

4.3 PCB设计

PCB大家自己画一下就好了，很简单，你要是放心嘉立创自动布线就自动布线好了(我是不放心，自己画的)

五、调试技巧

5.1 一级一级调试

先把第一级放大电路焊上去，不要把后面的元器件焊上去，然后调试第一级，调试好后再调试第二级放大电路。

5.2 调试失真波形的时候，可以先不焊上去

调试失真波形的时候，可以先不焊上去，用镊子把电阻两个引脚放在令其产生失真的地方，感觉波形正确后在焊上去，这样调试更快不用一直焊下来再焊上去。当然如果你模电学的好，可以直接用万用表测一下三极管的放大倍数，直接计算出需要的电阻也是可以的。

5.3 调试规则

1.顶部失真是由于静态工作点设置过低，那就调高静态工作点，静态工作点就是调节两个分压电阻，要调高，那就增大R9或减小R3，第二级同理。
2.底部失真是由于静态工作点设置过高，那就调低静态工作点，静态工作点就是调节两个分压电阻，要调高，那就减小R9或增大R3，第二级同理。
3.第二级出现双向失真的原因就是输入太大，此时增大R19就行。
4.第一二级放大调好后，合起来第二级确没输出，那么就有可能是R19太大了，推荐第一级输出>1V。

六、成品展示与实际展示

需要注意的是，并没有将控制电路引脚直接引到CD4066输入引脚上，所以需要用杜邦线连接！

6.1 正常放大

6.2 顶部失真

6.3 底部失真

6.4 双向失真

6.5 交越失真

6.6 50Khz、2mv正常放大

七、仿真和原理图文件

链接：https://pan.baidu.com/s/1rt9umnr83P42VWYJolRsgw?pwd=1111