运放篇1：LM358的交越失真（交叉失真）的探究

运放篇1：LM358的交越失真（交叉失真）的探究

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/mapple12138/article/details/138027872

一、前言

在电子设计大赛中，需要使用LM358运放芯片搭建一个放大倍数为1/2的放大器。在搭建电路时发现，虽然输出信号能够正确衰减到1/2，但在波形的平均值附近出现了凸起和凹进的现象。本文将探讨这种交越失真的产生原因，并介绍一些解决方案。

二、LM358交越失真的原因

交越失真（也称为交叉失真）是运放电路中常见的非线性失真现象，主要发生在双极型运放中。当输入信号接近零点时，两个输出级晶体管的切换会导致输出波形的失真。这种失真在小信号放大时尤为明显。

三、影响LM358交越失真的因素

1. 输入电压基本不影响交越失真。
2. 输入频率越高，失真越明显。

以下是不同频率下的波形图：

• f=1k
  

• f=10k
  

四、LM358交越失真的解决方法

1. 增大电阻

通过调整反相放大器的电阻参数，可以减轻交越失真。以下是不同电阻值下的实验结果：

• 使用20k和10k的电阻时，基本看不出交越失真
  

• 使用43k和86k的电阻时，交越失真消失
  

2. 直流偏置

通过在输入端加入直流偏置电压，可以调整交越失真的位置。以下是不同直流偏置电压下的实验结果：

• DC=-1V 时，交越在正弦波下半部分
  

• DC=1.1V 时，交越在正弦波上半部分
  

• DC=1.6V 时，交越在正弦波顶部
  

• DC=1.8V 时，交越在正弦波顶部消失
  

• DC=-1.3V 时，交越在正弦波顶部消失
  

总结：合适的直流偏置电压可以消除交越失真。

3. 下拉小电阻到Vee

通过在输出端下拉一个小电阻到地（GND），可以消除交越失真。电阻值越小，效果越明显。

• 下拉300欧姆到GND时，交越失真消失
  

• 下拉810欧姆到GND时，交越失真消失
  

4. 下拉小电阻到Vcc

下拉小电阻到电源正极（Vcc）可以改变交越位置，但可能会引入新的失真。

五、总结和心得

本次实验主要针对正弦波输入信号进行测试，发现当输出为方波时，由于谐波的影响，失真会更加严重。从电路原理上分析，交越失真的产生与晶体管的死区电压有关。虽然已经找到了几种有效的解决方案，但其具体原理还有待进一步探究。