如何使用信號發(fā)生器和示波與其測量放大器的總諧波失真(THD)
總諧波失真(THD)是衡量放大器非線性失真的關(guān)鍵指標(biāo),反映輸出信號中諧波成分與基波成分的比例。通過信號發(fā)生器和示波器配合,可實(shí)現(xiàn)THD的直觀測量,具體步驟如下:
第一步:搭建測試電路
將信號發(fā)生器輸出端連接至放大器輸入端,示波器探頭分別連接放大器輸入端(通道1)和輸出端(通道2),確保所有設(shè)備共地。調(diào)整信號發(fā)生器輸出正弦波信號,頻率設(shè)為放大器工作頻帶內(nèi)的典型值(如1kHz),幅度控制在放大器線性區(qū)范圍內(nèi),避免過載失真。

第二步:設(shè)置儀器參數(shù)
示波器切換至雙通道模式,調(diào)整垂直刻度使輸入、輸出波形清晰顯示,水平時(shí)基設(shè)置為能完整呈現(xiàn)2-3個(gè)信號周期。開啟示波器的FFT(快速傅里葉變換)功能,將通道2(輸出信號)作為FFT分析源,設(shè)置合適的頻率范圍(如0-20kHz)和分辨率,確保能捕捉到基波及前5-6次諧波分量。
第三步:采集與分析信號
開啟信號發(fā)生器,待輸出穩(wěn)定后,觀察示波器波形。若輸出波形出現(xiàn)削波、畸變,需降低輸入信號幅度。在FFT界面中,定位基波頻率對應(yīng)的幅度值(記為A?),隨后依次讀取2次、3次、4次等諧波的幅度值(分別記為A?、A?、A?...)。注意排除電源干擾等非諧波噪聲,僅選取與基波成整數(shù)倍關(guān)系的諧波分量。
第四步:計(jì)算THD值
根據(jù)THD公式計(jì)算:THD = √(A?2 + A?2 + A?2 + ...) / A? × 100%。示波器若支持自動(dòng)諧波分析,可直接調(diào)用THD測量功能,儀器會(huì)自動(dòng)計(jì)算并顯示結(jié)果;若手動(dòng)計(jì)算,需確保所有幅度值為同一單位(如dBV或V),避免單位換算錯(cuò)誤。
第五步:驗(yàn)證與優(yōu)化
改變輸入信號頻率和幅度,重復(fù)上述步驟,觀察THD隨工作條件的變化。若THD值異常偏高,需檢查電路連接是否松動(dòng)、信號源是否純凈,或排查放大器是否存在元件損壞。通常THD低于0.1%為優(yōu)質(zhì)放大器,0.5%-1%為普通水平,超過3%則需優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。
注意事項(xiàng)
1. 保持測試環(huán)境穩(wěn)定,避免電磁干擾影響測量精度;
2. 信號發(fā)生器輸出阻抗需與放大器輸入阻抗匹配,防止信號反射;
3. 示波器探頭需校準(zhǔn),避免引入額外失真;
4. 測量前先確認(rèn)儀器量程,防止信號過載損壞設(shè)備;
5. 多次測量取平均值,提高結(jié)果準(zhǔn)確性。

通過上述步驟,可借助信號發(fā)生器和示波器完成放大器THD的測量。該方法直觀、操作性強(qiáng),適用于實(shí)驗(yàn)室調(diào)試與產(chǎn)品質(zhì)檢,為評估放大器性能提供可靠依據(jù)。若需更高精度,可搭配專用失真度分析儀進(jìn)行驗(yàn)證。
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