基于STM32的放大器非线性失真研究与分析

放大器非线性失真研究装置是一个针对电子设计竞赛的项目，主要应用于本科组的"TI杯"浙江省大学生电子设计竞赛。装置的核心组成部分包括晶体管放大电路、偏置分压电路、信号调理电路和单片机。装置的目标是通过晶体管放大微弱信号，并能控制静态工作点和放大倍数，产生正常波形及不同类型的失真波形，如顶部失真、底部失真、双向失真和交越失真。其中，交越信号产生电路负责生成交越信号，这是一种非线性失真的典型形式。 信号处理过程中，调理电路的作用是将输出的信号电压调整为正电压并限制在3.3V以内，以保护单片机不受过载损害。选择的单片机是STM32F103ZET6，因为它具有较高的主频，内置AD转换器，能实现快速AD采样和数据处理，同时具备足够的GPIO接口以满足多种功能需求。装置利用快速傅里叶变换（FFT）技术，对输出的信号进行分析，精确测量基波和高次谐波的幅值，以此计算晶体管放大电路的总谐波失真，这是评估放大器性能的重要指标。 在方案比较中，原始的方案一是通过复杂的滤波电路分离高次谐波，但被放弃，因为其硬件复杂度较高。方案二则采用单片机直接采样并进行傅里叶变换，更符合项目要求。单片机的选择经过了多轮权衡，最终选用了MSP430F149和STM32F103ZET6，后者因其性能优势成为最终方案。 设计者还考虑了波形显示和测试方案，包括功能测试，如设定特定的测试条件并记录部分测试结果，以验证装置的功能性和准确性。通过理论分析和实际测试，该装置能够有效地研究和展示放大器的非线性失真特性，对于理解信号处理系统的性能优化和噪声抑制有重要价值。