如何使用信號發(fā)生器和示波器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，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，可實現(xiàn)THD的直觀測量，具體步驟如下：

首先：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，水平時基設(shè)置為能完整呈現(xiàn)2-3個信號周期。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：計算THD值

根據(jù)THD公式計算：THD = √(A?2 + A?2 + A?2 + ...) / A? × 100%。示波器若支持自動諧波分析，可直接調(diào)用THD測量功能，儀器會自動計算并顯示結(jié)果；若手動計算，需確保所有幅度值為同一單位（如dBV或V），避免單位換算錯誤。

第五步：驗證與優(yōu)化

改變輸入信號頻率和幅度，重復上述步驟，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、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。

注意事項

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，避免引入額外失真；

4. 測量前先確認儀器量程，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，適用于實驗室調(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行驗證。

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