非线性失真是影响模拟电路性能的重要因素之一，针对顶部失真、底部失真、双向失真和交越失真四种非线性失真情况对晶体管放大电路的影响，在详细介绍非线性失真原因及总谐波失真量化评价的基础上，以STM32F103ZET6单片机为核心，设计制作了一个放大器非线性失真研究装置。该装置主要包括晶体管放大器、采集测量、微控制器等硬件电路和软件驱动。通过两级负反馈共射放大、乙类放大分别实现基本晶体管放大和四种非线性失真产生电路，利用BL1551和CD4053模拟开关控制波形输出，采用FFT算法提取总谐波失真值。经系统测试：所设计的装置可以输出不失真波形、四种非线性失真电压波形和测量显示总谐波失真系数；测试外接信号源指定信号的总谐波失真系数时，平均精度可达95%。