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 和 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。 图 1 放大器非线性失真研究装置组成框图 2．要求 和 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 ，要求输出无明显失真及四种失真波形 ，且 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 波形。 （1）放大器能够输出无明显失真的正弦电压 （10 分） （2）放大器能够输出有“顶部失真”的电压 （15 分） （3）放大器能够输出有“底部失真”的电压 （15 分） （4）放大器能够输出有“双向失真”的电压 （15 分） （5）放大器能够输出有“交越失真”的电压 （15 分） （6）分别测量并显示上述五种输出电压 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。 理论分析与计算 系统相关参数设计 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。 3 5 5 1K2K1K2Kiuououououououououou

测试方案与测试结果 测试结果完整性，测试结果分析。 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。 总分 5 2 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 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 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 ，其含有非线性失真的输出交流电 压为 则有： ， 在完成设计要求的第（6）项时，谐波取到五次即可，即 （5）对THD自动测量期间，不得有任何人工干预。 （6） 和 的“2”端子用于作品测试。 ououii=cosuUtoo11o22o33onn=cos+cos2+cos3++cos+uUtUtUtUntL2222o2o3o4ono1+THD =100%UUUUUL2222o2o3o4o5o1THD 100%UUUUU1K2K