总谐波失真(THD)是衡量放大器非线性失真的关键指标,反映输出信号中谐波成分与基波成分的比例。通过信号发生器和示波器配合,可实现THD的直观测量,具体步骤如下:
第一步:搭建测试电路
将信号发生器输出端连接至放大器输入端,示波器探头分别连接放大器输入端(通道1)和输出端(通道2),确保所有设备共地。调整信号发生器输出正弦波信号,频率设为放大器工作频带内的典型值(如1kHz),幅度控制在放大器线性区范围内,避免过载失真。

第二步:设置仪器参数
示波器切换至双通道模式,调整垂直刻度使输入、输出波形清晰显示,水平时基设置为能完整呈现2-3个信号周期。开启示波器的FFT(快速傅里叶变换)功能,将通道2(输出信号)作为FFT分析源,设置合适的频率范围(如0-20kHz)和分辨率,确保能捕捉到基波及前5-6次谐波分量。
第三步:采集与分析信号
开启信号发生器,待输出稳定后,观察示波器波形。若输出波形出现削波、畸变,需降低输入信号幅度。在FFT界面中,定位基波频率对应的幅度值(记为A₁),随后依次读取2次、3次、4次等谐波的幅度值(分别记为A₂、A₃、A₄...)。注意排除电源干扰等非谐波噪声,仅选取与基波成整数倍关系的谐波分量。
第四步:计算THD值
根据THD公式计算:THD = √(A₂² + A₃² + A₄² + ...) / A₁ × 100%。示波器若支持自动谐波分析,可直接调用THD测量功能,仪器会自动计算并显示结果;若手动计算,需确保所有幅度值为同一单位(如dBV或V),避免单位换算错误。
第五步:验证与优化
改变输入信号频率和幅度,重复上述步骤,观察THD随工作条件的变化。若THD值异常偏高,需检查电路连接是否松动、信号源是否纯净,或排查放大器是否存在元件损坏。通常THD低于0.1%为优质放大器,0.5%-1%为普通水平,超过3%则需优化电路设计。
注意事项
1. 保持测试环境稳定,避免电磁干扰影响测量精度;
2. 信号发生器输出阻抗需与放大器输入阻抗匹配,防止信号反射;
3. 示波器探头需校准,避免引入额外失真;
4. 测量前先确认仪器量程,防止信号过载损坏设备;
5. 多次测量取平均值,提高结果准确性。

通过上述步骤,可借助信号发生器和示波器完成放大器THD的测量。该方法直观、操作性强,适用于实验室调试与产品质检,为评估放大器性能提供可靠依据。若需更高精度,可搭配专用失真度分析仪进行验证。
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