模电实验报告 放大电路的失真研究

国家电工电子实验教学中心国家电工电子实验教学中心 模拟电子技术模拟电子技术 实实 验验 报报 告告 实验题目实验题目 放大电路的失真研究放大电路的失真研究 学院学院 电子信息工程学院电子信息工程学院 专业 电子科学与技术专业 电子科学与技术 20152015 年年 6 6 月月 7 7 日日 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 目目 录录 模拟电子技术模拟电子技术 课程实验设计课程实验设计 1 1 设计题目及实验要求设计题目及实验要求 2 2 实验目的及知识背景实验目的及知识背景 2 12 1饱和失真与截止失真饱和失真与截止失真 2 1 12 1 1截止失真截止失真 2 1 22 1 2饱和失真饱和失真 2 22 2 双向失真双向失真 2 32 3 交越失真交越失真 2 42 4 不对称失真不对称失真 2 52 5 增益带宽积增益带宽积 2 62 6 容性负载容性负载 2 72 7 语音放大语音放大 3 3实验过程实验过程 3 13 1截止 饱和 双向失真电路截止 饱和 双向失真电路 3 23 2交越失真电路交越失真电路 3 33 3不对称失真电路不对称失真电路 3 43 4 增益带宽积增益带宽积 3 53 5 容性负载容性负载 3 63 6 语音放大语音放大 3 73 7 失真研究失真研究 4 4总结与体会总结与体会 5 5参考文献参考文献 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 1 1 实验题目及要求实验题目及要求 基本要求基本要求 1 1 输入一标准正弦波 频率 输入一标准正弦波 频率2kHz2kHz 幅度 幅度50mV50mV 输出正弦波频率 输出正弦波频率2kHz2kHz 幅度 幅度1V1V 正弦波与常见失真波形如下 正弦波与常见失真波形如下 正常波形正常波形 顶部失真顶部失真 底部失真底部失真 双向失真双向失真 交越失真交越失真 非对称失真非对称失真 2 2 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 设计电路并改进 设计电路并改进 0 5V t uo 0 5ms 50mV t ui 0 5ms 放大电路放大电路 t uo 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 3 3 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 1 1 设计电路并改进 设计电路并改进 2 2 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 思考 思考 npnnpn型组成的共射放大电路和型组成的共射放大电路和pnppnp型组成的共射放大电路在截止和饱和失型组成的共射放大电路在截止和饱和失 真方面的不同 真方面的不同 4 4 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 1 1 设计电路并改进 设计电路并改进 2 2 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 思考 思考 共基放大电路 共集放大电路与共射放大电路在截止和饱和失真方面的不同 共基放大电路 共集放大电路与共射放大电路在截止和饱和失真方面的不同 5 5 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 设计电路并改进 设计电路并改进 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 思考 双电源供电的功率放大器改成单电源供电会出现哪种失真 如何使单电思考 双电源供电的功率放大器改成单电源供电会出现哪种失真 如何使单电 50mV t ui 0 5ms 放大电路放大电路 t uo 0 5ms 50mV t ui 0 5ms 放大电路放大电路 t uo 0 5ms 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 源供电的功率放大器不失真 源供电的功率放大器不失真 2 2 发挥部分 发挥部分 1 1 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 下图放大电路输入是标准正弦波 其输出波形失真 设计电路并改进 设计电路并改进 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 2 2 任意选择一运算放大器 测出增益带宽积任意选择一运算放大器 测出增益带宽积fTfT 并重新完成前面基本要求和发挥 并重新完成前面基本要求和发挥 部分的工作 部分的工作 3 3 将运放接成任意负反馈放大器 要求负载 将运放接成任意负反馈放大器 要求负载2k 2k 放大倍数为放大倍数为1 1 将振荡频率 将振荡频率 提高至提高至fTfT的的95 95 观察输出波形是否失真 若将振荡器频率提高至 观察输出波形是否失真 若将振荡器频率提高至fTfT的的110 110 观 观 察输出波形是否失真 察输出波形是否失真 4 4 放大倍数保持 放大倍数保持100100 振荡频率提高至 振荡频率提高至fTfT的的95 95 或更高一点 保持不失真放大或更高一点 保持不失真放大 将纯阻抗负载 将纯阻抗负载2k 2k 替换为容抗负载替换为容抗负载20 F20 F 观察失真的输出波形 观察失真的输出波形 5 5 设计电路 改善发挥部分 设计电路 改善发挥部分 4 4 的输出波形失真 的输出波形失真 3 3 附加部分 附加部分 1 1 设计一频率范围在 设计一频率范围在20Hz20Hz 20kHz20kHz语音放大器 语音放大器 2 2 将各种失真引入语音放大器 观察 倾听语音输出 将各种失真引入语音放大器 观察 倾听语音输出 4 4 失真研究失真研究 1 1 由单电源供电的运算放大器电路会出现哪种失真 由单电源供电的运算放大器电路会出现哪种失真 2 2 负反馈可解决波形失真 解决的是哪类失真 负反馈可解决波形失真 解决的是哪类失真 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 3 3 测量增益带宽积 测量增益带宽积fTfT有哪些方法 有哪些方法 4 4 提高频率后若失真 属于哪类失真 提高频率后若失真 属于哪类失真 5 5 电阻负载改成大容性负载会出现什么失真 电阻负载改成大容性负载会出现什么失真 6 6 有哪些方法可以克服电阻负载改成大容性负载出现的失真 有哪些方法可以克服电阻负载改成大容性负载出现的失真 2 2 实验目的与知识背景实验目的与知识背景 2 12 1 实验目的实验目的 1 1 掌握失真放大电路的设计和解决电路的失真问题 掌握失真放大电路的设计和解决电路的失真问题 提高系统地构思问题和解决问题的能力 提高系统地构思问题和解决问题的能力 2 2 掌握消除放大电路各种失真技术 掌握消除放大电路各种失真技术 系统地归纳模拟电子技术中失真现象 系统地归纳模拟电子技术中失真现象 3 3 具备通过现象分析 具备通过现象分析 2 22 2 知识点知识点 1 1 非线性失真原理介绍 非线性失真原理介绍 失真现象 一个理想的放大器 其输出信号应当如实的反映输入信号 即他们失真现象 一个理想的放大器 其输出信号应当如实的反映输入信号 即他们 尽管在幅度上不同 时间上也可能有延迟 但波形应当是相同的 但是 在实尽管在幅度上不同 时间上也可能有延迟 但波形应当是相同的 但是 在实 际放大器中 由于种种原因 输入信号不可能与输入信号的波形完全相同 这际放大器中 由于种种原因 输入信号不可能与输入信号的波形完全相同 这 种现象叫做失真 种现象叫做失真 非线性失真 放大器件的工作点进入了特性曲线的非线性区 使输入信号和输非线性失真 放大器件的工作点进入了特性曲线的非线性区 使输入信号和输 出信号不再保持线性关系 这样产生的失真称为非线性失真 出信号不再保持线性关系 这样产生的失真称为非线性失真 非线性失真产生的主要原因 非线性失真产生的主要原因 1 1 晶体管等特性的非线性 晶体管等特性的非线性 2 2 静态工作等 静态工作等 位置设置的不合适或输入信号过大 由于放大器件工作在非线性区而产生的非位置设置的不合适或输入信号过大 由于放大器件工作在非线性区而产生的非 线性失真有线性失真有5 5种 饱和失真 截止失真 双向失真 交越失真和不对称失真 非种 饱和失真 截止失真 双向失真 交越失真和不对称失真 非 线性失真的特征是产生新的频率分量 即产生输入信号的单频分量为基波分量线性失真的特征是产生新的频率分量 即产生输入信号的单频分量为基波分量 的高次谐波分量 的高次谐波分量 饱和失真与截止失真饱和失真与截止失真 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 当放大器的工作点选的太低当放大器的工作点选的太低 或太高时或太高时 放大器将不能对输入信号实施正常的放放大器将不能对输入信号实施正常的放 大 大 如右图 三极管工作区域划分如右图 三极管工作区域划分 如下图 输入 输出波形关系图例如下图 输入 输出波形关系图例 2 1 12 1 1截止失真截止失真 图图3 1 3 1 1 1所示为工作点太低的情况所示为工作点太低的情况 由图可见由图可见 当工作点太低时当工作点太低时 放大器能对输入的正半放大器能对输入的正半 周信号实施正常的放大周信号实施正常的放大 而当输入信号为负半周时而当输入信号为负半周时 因将小于三极管的开启电压因将小于三极管的开启电压 三极管将进入截止区三极管将进入截止区 ib 0 ic 0 ib 0 ic 0 输出电压输出电压u0 uCE Vccu0 uCE Vcc将不随输入信号而变化将不随输入信号而变化 产生输出波形的失真 产生输出波形的失真 这种失真是因工作点取的太低这种失真是因工作点取的太低 输入负半周信号时输入负半周信号时 三极管进入截止区而产生的三极管进入截止区而产生的 失真失真 所以称为截止失真 所以称为截止失真 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 2 1 22 1 2饱和失真饱和失真 图图3 1 3 1 2 2所示为工作点太高的情况所示为工作点太高的情况 由图可见由图可见 当工作点太高时当工作点太高时 放大器能对输入的负半放大器能对输入的负半 周信号实施正常的放大周信号实施正常的放大 而当输入信号为正半周时而当输入信号为正半周时 因因 太大了太大了 使三极管进入饱和区使三极管进入饱和区 ic ib ic ib的关系将不成立的关系将不成立 输出电流将不随输入电输出电流将不随输入电 流而变化流而变化 输出电压也不随输入信号而变化输出电压也不随输入信号而变化 产生输出波形的失真 产生输出波形的失真 这种失真是因工作点取的太高这种失真是因工作点取的太高 输入正半周信号时输入正半周信号时 三极管进入饱和区而产生的三极管进入饱和区而产生的 失真失真 所以称为饱和失真 所以称为饱和失真 2 22 2 双向失真双向失真 工作点偏工作点偏 高高 输出波形易产生饱和失真输出波形易产生饱和失真 工作点偏低工作点偏低 输出波形易产生截止失真 但当输入输出波形易产生截止失真 但当输入 信号过大信号过大 时时 管子将工作在非线性区管子将工作在非线性区 输出波形会产生双向失真 输出波形会产生双向失真 此时静态工作点合适 但输入波形的幅度超过了直流的最大幅度 当输出信号此时静态工作点合适 但输入波形的幅度超过了直流的最大幅度 当输出信号 过大时可能会出现饱和失真与截止失真一块儿出现的失真现象 称之为双向失过大时可能会出现饱和失真与截止失真一块儿出现的失真现象 称之为双向失 真 即出现如图真 即出现如图3 23 2所示的波形 所示的波形 2 32 3交越失真交越失真 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 交越失真是乙类推挽放大器所特有的失真 在推挽放大器中 由两只晶体管分交越失真是乙类推挽放大器所特有的失真 在推挽放大器中 由两只晶体管分 别在输入信号的正 负半周导通 对正 负半周信号进行放大 而乙类放大器别在输入信号的正 负半周导通 对正 负半周信号进行放大 而乙类放大器 的特点是不给晶体管建立静态偏置 使其导通的时间恰好为信号的半个周期 的特点是不给晶体管建立静态偏置 使其导通的时间恰好为信号的半个周期 但是 由于晶体管的输入特性曲线在但是 由于晶体管的输入特性曲线在UbeUbe较小时是弯曲的 晶体管基本上不导通较小时是弯曲的 晶体管基本上不导通 即存在死区电压 即存在死区电压V V r r 当输入信号电压小于死区电压时 当输入信号电压小于死区电压时 两只晶体管基本上都不导通 这样 当输入信号为正弦波时 输出信号将不再两只晶体管基本上都不导通 这样 当输入信号为正弦波时 输出信号将不再 是正弦波 即产生了失真是正弦波 即产生了失真 这种失真是由于两只晶体管在交替工作时这种失真是由于两只晶体管在交替工作时 交接交接 不好而产生的不好而产生的 称为交越失真称为交越失真 如图如图3 33 3所示 此即为交越失真波形 所示 此即为交越失真波形 2 42 4 不对称失真不对称失真 不对称失真也是推挽放大器所特有的失真 它是由于推挽管特性不对称不对称失真也是推挽放大器所特有的失真 它是由于推挽管特性不对称 而使输而使输 入信号的正 负半周不对称 消除这种失真的办法是选用特性对称的推挽管入信号的正 负半周不对称 消除这种失真的办法是选用特性对称的推挽管 尤其是在尤其是在O O TLTL 与与OCLOCL 电路中电路中 互补管应选用同一种材料的互补管应选用同一种材料的 就是说都选用锗管就是说都选用锗管 或者都选用硅管或者都选用硅管 以保证其输入特性的对称 以保证其输入特性的对称 如图如图3 3 4 4所示为一甲乙类推挽放大器 当开关所示为一甲乙类推挽放大器 当开关K K在右边时该放大器的推挽管推挽特性完在右边时该放大器的推挽管推挽特性完 全对称 此时输入与输出无失真 全对称 此时输入与输出无失真 当开关当开关K K在左边时 晶体管在左边时 晶体管T1T1串联了一个电阻串联了一个电阻R0R0 相当于 相当于T1T1的基射极阻抗增加了的基射极阻抗增加了 R0R0 若将 若将T1 R0T1 R0整体看做一个晶体管 则此时整体看做一个晶体管 则此时T1T1 T2T2的推挽特性不再对称 输出的推挽特性不再对称 输出 图图3 4 13 4 1正负半周幅度不同的失真信号 此即为不对称失真的波形 正负半周幅度不同的失真信号 此即为不对称失真的波形 图图3 4 13 4 1非对称失真非对称失真 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 2 52 5增益带宽积增益带宽积 增益带宽积是用来简单衡量放大器的性能的一个参数 就像它的名字一样 这增益带宽积是用来简单衡量放大器的性能的一个参数 就像它的名字一样 这 个参数表示增益和带宽的乘积 在频率足够大的时候 增益带宽积是一个常数个参数表示增益和带宽的乘积 在频率足够大的时候 增益带宽积是一个常数 假设运算放大器的增益带宽积为假设运算放大器的增益带宽积为1 1 MHzMHz 它意味着当频率为 它意味着当频率为1 1 MhzMhz时 器件的增益下降到单位增益 即此时时 器件的增益下降到单位增益 即此时A 1A 1 同时说明这个放大器最高可 同时说明这个放大器最高可 以以以以1 1 MHzMHz的频率工作而不至于使输入信号失真 由于增益与频率的乘积是确定的 因的频率工作而不至于使输入信号失真 由于增益与频率的乘积是确定的 因 此当同一器件需要得到此当同一器件需要得到1010倍增益时 它最高只能够以倍增益时 它最高只能够以100100 kHzkHz的频率工作 的频率工作 2 62 6容性负载容性负载 一般把带电容参数的负载 即符合电压滞后电流特性的负载称为容性负载 充一般把带电容参数的负载 即符合电压滞后电流特性的负载称为容性负载 充 放电时 电压不能突变 其对应的功率因数为负值 对应的感性负载的功率因放电时 电压不能突变 其对应的功率因数为负值 对应的感性负载的功率因 数为正值 数为正值 电路中类似电容的负载 可以使电流超前电压降低电路功率因数电路中类似电容的负载 可以使电流超前电压降低电路功率因数 在高频领域在高频领域 是指负载虚部为负值的负载 是指负载虚部为负值的负载 容性负载 和电源相比 负载电流超前负载电压一个相位差 此时负载为容性容性负载 和电源相比 负载电流超前负载电压一个相位差 此时负载为容性 负载 如补偿电容负载 负载 如补偿电容负载 一般电源控制类产品 所给出的负载 如未加说明则是给出的是视在功率 即一般电源控制类产品 所给出的负载 如未加说明则是给出的是视在功率 即 总容量功率 它既包括有功功率 也包括无功功率 总容量功率 它既包括有功功率 也包括无功功率 而一般感性负载说明中给出的往往是有功功率的大小 例如荧光灯 标注为而一般感性负载说明中给出的往往是有功功率的大小 例如荧光灯 标注为15 15 4040瓦的荧光灯 镇流器消耗功率约为瓦的荧光灯 镇流器消耗功率约为8 8瓦 实际在考虑用定时器 感应开关在控瓦 实际在考虑用定时器 感应开关在控 制它时 则要加上这制它时 则要加上这8 8瓦 瓦 具体不同的产品感性部分 即无功功率的大小 可以通过其给出的功率因数来具体不同的产品感性部分 即无功功率的大小 可以通过其给出的功率因数来 计算 计算 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 混联电路中 若容抗比感抗大混联电路中 若容抗比感抗大 电路呈容性 反之为感性 电路呈容性 反之为感性 通常的用电器中并没有纯感性负载和纯容性负载 因为这两种负载不做有用功通常的用电器中并没有纯感性负载和纯容性负载 因为这两种负载不做有用功 只有在补偿电路中才使用纯感性负载或纯容性负载 又因为绝大多数负载除阻只有在补偿电路中才使用纯感性负载或纯容性负载 又因为绝大多数负载除阻 性外 多数为感性负载 因此补偿的时候多数就用电容来补偿 所以 纯容性性外 多数为感性负载 因此补偿的时候多数就用电容来补偿 所以 纯容性 负载用得比纯感性负载多 如电动机 变压器等等 通常为感性负载 部分日负载用得比纯感性负载多 如电动机 变压器等等 通常为感性负载 部分日 光灯为容性负载 光灯为容性负载 2 72 7语音放大语音放大 利用运放实现语音放大 利用运放实现语音放大 3 3 实验过程实验过程 3 13 1 选取的实验电路及输入输出波形选取的实验电路及输入输出波形 3 13 1 饱和 截止 双向失真电路饱和 截止 双向失真电路 电路图 电路图 通过对输入电压和滑动变阻器的调整实现上述失真通过对输入电压和滑动变阻器的调整实现上述失真 3 1 13 1 1正常正弦波放大 正常正弦波放大 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 输入输入 输出输出 3 1 23 1 2饱和失真饱和失真 输入输入 将电位器滑动到将电位器滑动到30 30 输入同上 输入同上 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 输出输出 3 1 33 1 3截止失真截止失真 输入输入 将电位器滑动到将电位器滑动到70 70 输入同上 输入同上 输出输出 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 3 1 43 1 4双向失真双向失真 输入输入 输出输出 上述解决失真的办法 调节电位器 变化静态工作点 使得图像不失真上述解决失真的办法 调节电位器 变化静态工作点 使得图像不失真 3 23 2交越失真电路交越失真电路 波形为交越失真 我们可以采用乙类功率放大器 改进时使用甲乙类功率放大波形为交越失真 我们可以采用乙类功率放大器 改进时使用甲乙类功率放大 器 器 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 电路图 电路图 输入 输入 输出 输出 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 打开开关改进后的输出 打开开关改进后的输出 3 33 3非对称失真电路非对称失真电路 电路图 电路图 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 输入 输入 输出 输出 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 改进方法 加入反馈改进方法 加入反馈 输出 输出 3 43 4增益带宽积增益带宽积 电路图 电路图 先打开先打开S2S2 测量增益带宽积 测量增益带宽积 输入 输入 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 输出 输出 fTfT 1 185kHz1 185kHz 185k185k 输入信号改为输入信号改为10kHz10kHz 1V1V 关闭关闭S2S2 S1S1打到下方 调节电位器到打到下方 调节电位器到5 5 出现底部失真 出现底部失真 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 S1S1打到上方 调节电位器到打到上方 调节电位器到5 5 出现顶部失真 出现顶部失真 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 更改更改VCCVCC和和VEEVEE的值 正负的值 正负3V3V左右 出现双向失真左右 出现双向失真 3 53 5容性负载容性负载 电路图 电路图 输入 输入 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 输出 输出 改善输出改善输出 滑动电位器使阻止变大滑动电位器使阻止变大 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 3 23 2 每个电路的讨论和方案比较每个电路的讨论和方案比较 双向饱和截止失真的原理分析双向饱和截止失真的原理分析 a a 截止失真原理分析 截止失真原理分析 由二极管的伏安特性曲线可知 只有加到发射结上的电压高于由二极管的伏安特性曲线可知 只有加到发射结上的电压高于 开启电压 硅管为 开启电压 硅管为0 70 7 锗管为 锗管为0 30 3 时 发射结才有电流通过 而当发射结 时 发射结才有电流通过 而当发射结 被加反向电压时 只要不超过其反向击穿电压 只有很小的反向电流通过 被加反向电压时 只要不超过其反向击穿电压 只有很小的反向电流通过 我们认为这种情况下三极管处于截止状态 而在实际应用中 我们会遇到各种我们认为这种情况下三极管处于截止状态 而在实际应用中 我们会遇到各种 各样的信号需要放大 有较强的信号 有较弱的信号 也有反向的信号 根据各样的信号需要放大 有较强的信号 有较弱的信号 也有反向的信号 根据P P N N结的特性 当加到发射结上的信号为较弱的信号 小于开启电压 或者是反结的特性 当加到发射结上的信号为较弱的信号 小于开启电压 或者是反 向信号时 发射结是截止的 三极管不能起到放大的作用 输出的信号 也会向信号时 发射结是截止的 三极管不能起到放大的作用 输出的信号 也会 出现严重的失真 此种失真称为截止失真 如图 三极管的输出特性曲线 所出现严重的失真 此种失真称为截止失真 如图 三极管的输出特性曲线 所 示 此时 晶体三极管工作在三极管输出特性曲线的截止区 呈现截止失真现示 此时 晶体三极管工作在三极管输出特性曲线的截止区 呈现截止失真现 象 象 图图 三极管的输出特性曲线三极管的输出特性曲线 b b 饱和失真原理分析 饱和失真原理分析 我们知道 当三极管的发射结被加正向电压且 开启电压 时 三极管的发射我们知道 当三极管的发射结被加正向电压且 开启电压 时 三极管的发射 结有电流通过 发射区通过扩散运动向基区发射电子 形成发射极电流 其中结有电流通过 发射区通过扩散运动向基区发射电子 形成发射极电流 其中 一小部分与基区的空穴复合 形成基极电流 又由于集电极加反向电压 所以一小部分与基区的空穴复合 形成基极电流 又由于集电极加反向电压 所以 从发射极出来的大部分电子在集电极电压作用下通过漂移运动到达集电极 形从发射极出来的大部分电子在集电极电压作用下通过漂移运动到达集电极 形 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 成集电极电流 当集电极上加不同电压时 有以下三种情况 成集电极电流 当集电极上加不同电压时 有以下三种情况 1 1 当集电结加反向电压时 集电结反偏 此时 集电极有能力收集从发射极发当集电结加反向电压时 集电结反偏 此时 集电极有能力收集从发射极发 射出的电子 三极管处于稳定的放大状态 此时 晶体三极管工作在输出特性射出的电子 三极管处于稳定的放大状态 此时 晶体三极管工作在输出特性 曲线的放大区 能够正常放大信号 曲线的放大区 能够正常放大信号 2 2 当集电极加正向电压 集电极正偏 此时 发射极虽发射电子 但由于集电当集电极加正向电压 集电极正偏 此时 发射极虽发射电子 但由于集电 极收集电子能力不足 即使基极电流增大 发射极发射电子电流增大 集电极极收集电子能力不足 即使基极电流增大 发射极发射电子电流增大 集电极 电流也不会增大 这种情况称为三极管的饱和导通 饱和导通时 三极管对信电流也不会增大 这种情况称为三极管的饱和导通 饱和导通时 三极管对信 号也失去了发放大作用 此时三极管的失真称为饱和失真 可见 饱和失真时号也失去了发放大作用 此时三极管的失真称为饱和失真 可见 饱和失真时 晶体三极管工作在输出特性曲线的饱和区 输出信号呈现饱和失真 晶体三极管工作在输出特性曲线的饱和区 输出信号呈现饱和失真 3 3 当集电结所加电压为零 即当集电结所加电压为零 即 0 0时 三极管处于饱和放大的临界状态 时 三极管处于饱和放大的临界状态 c c 双向失真原理分析双向失真原理分析 由以上分析可知 三极管对信号的放大倍数是有限的 调整电路使三极管工作由以上分析可知 三极管对信号的放大倍数是有限的 调整电路使三极管工作 在合适的静态工作点 即是放大信号在三极管输出特性曲线的放大区 选取合在合适的静态工作点 即是放大信号在三极管输出特性曲线的放大区 选取合 适的输入信号可以得到正常的放大波形 当增加输入信号的幅度时 放大信号适的输入信号可以得到正常的放大波形 当增加输入信号的幅度时 放大信号 的幅度也成倍增加 此时放大信号的幅度过大 导致放大信号的峰部超出三极的幅度也成倍增加 此时放大信号的幅度过大 导致放大信号的峰部超出三极 管输出特性曲线的放大区 一部分在饱和区 一部分在截止区 于是出现了双管输出特性曲线的放大区 一部分在饱和区 一部分在截止区 于是出现了双 向失真 换一种说法 也可以解释为放大信号同时出现了饱和失真和截止失真向失真 换一种说法 也可以解释为放大信号同时出现了饱和失真和截止失真 图图3 13 1 射级偏置电路射级偏置电路 解决方法 解决方法 截止失真 使静态工作点上移 对于射极偏置电路 方法是增加基极的电压 截止失真 使静态工作点上移 对于射极偏置电路 方法是增加基极的电压 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 既是减小既是减小Rb1Rb1或者增大或者增大Rb2 Rb2 饱和失真 使静态工作点下移 对于射极偏置电路 方法是减小基极的电压 饱和失真 使静态工作点下移 对于射极偏置电路 方法是减小基极的电压 既是增大既是增大Rb1Rb1或者减小或者减小Rb2 Rb2 双向失真 减小输入信号或者换晶体管 双向失真 减小输入信号或者换晶体管 2 2 通过图 通过图1 1 e e 的失真设计 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 的失真设计 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 e e 交越失真原理分析交越失真原理分析 失真的机理 失真的机理 交越失真是乙类推挽放大器所特有的失真交越失真是乙类推挽放大器所特有的失真 在推挽放大器中在推挽放大器中 由由2 2 只晶体管分别在输入信号的正 负半周导通只晶体管分别在输入信号的正 负半周导通 对正 负半周信号进行放大对正 负半周信号进行放大 而乙类放大器的特点是不给晶体管建立静态偏置而乙类放大器的特点是不给晶体管建立静态偏置 使其导通的时间恰好为信号的半个周期使其导通的时间恰好为信号的半个周期 但是但是 由于晶体管的输入特性曲线在由于晶体管的输入特性曲线在VBEVBE 较小时是弯曲的较小时是弯曲的 晶体管基本上不导通晶体管基本上不导通 即存在死区电压即存在死区电压V V r r 当输入信号电压小于死区电压时当输入信号电压小于死区电压时 2 2 只晶体管基本上都不导通只晶体管基本上都不导通 这样这样 当输入信号为正弦波时当输入信号为正弦波时 输出信号将不再是正弦波输出信号将不再是正弦波 即产生了失真即产生了失真 因此在正 负半周交替过零处会出现因此在正 负半周交替过零处会出现 一些失真 这个失真称为交越失真 一些失真 这个失真称为交越失真 解决方法 解决方法 消除交越失真的办法是给晶体管建立起始静态偏置消除交越失真的办法是给晶体管建立起始静态偏置 使它的基极电压始终不小于死区电压使它的基极电压始终不小于死区电压 为了不使电路的效率明显降低为了不使电路的效率明显降低 起始静态偏置电流不应太大起始静态偏置电流不应太大 这样就把乙类推挽放大器变成了经常使用的甲乙类推挽放大器这样就把乙类推挽放大器变成了经常使用的甲乙类推挽放大器 在上述电路中 我们可以改变静态工作点 加大电阻阻值 产生在上述电路中 我们可以改变静态工作点 加大电阻阻值 产生0 7V0 7V压降的静压降的静 态工作点电压 使输入信号即使为态工作点电压 使输入信号即使为0 0时 三极管也工作在线性区域 既是甲乙类时 三极管也工作在线性区域 既是甲乙类 功率放大器 功率放大器 3 3 通过图 通过图1 1 f f 的失真设计 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 的失真设计 讨论产生失真的机理 阐述解决问题的办法 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 f f 不对称失真不对称失真 失真的机理 失真的机理 不对称失真是差分输入电路和乙类互补推挽功率放大电路所特有的失真 在差不对称失真是差分输入电路和乙类互补推挽功率放大电路所特有的失真 在差 分电路中 由于电路结构的不对称 使两个三极管对信号的放大倍数不相同而分电路中 由于电路结构的不对称 使两个三极管对信号的放大倍数不相同而 引起的 在乙类互补推挽功率放大电路 它是由于推挽管 引起的 在乙类互补推挽功率放大电路 它是由于推挽管 NPNNPN管和管和PNPPNP管 特管 特 性不对称 而使输入信号的正 负半周不对称造成的 性不对称 而使输入信号的正 负半周不对称造成的 解决方法 解决方法 采用负反馈 减小环内的非线性失真 采用负反馈 减小环内的非线性失真 4 4 讨论 讨论npnnpn型组成的共射放大电路和型组成的共射放大电路和pnppnp型组成的共射放大电路在截止和饱和型组成的共射放大电路在截止和饱和 失真方面的不同 失真方面的不同 NPNNPN型管 截止失真是顶部削平 饱和失真是底部削平 型管 截止失真是顶部削平 饱和失真是底部削平 PNPPNP型管 截止是底部型管 截止是底部 削平 饱和顶部削平 削平 饱和顶部削平 5 5 讨论共基放大电路 共集放大电路与共射放大电路在截止和饱和失真方面 讨论共基放大电路 共集放大电路与共射放大电路在截止和饱和失真方面 的不同 的不同 电路形式电路形式共射极放大电路共射极放大电路共集电极放大电路共集电极放大电路共基极放大电路共基极放大电路 电路放大系数电路放大系数较大 例如较大 例如200200较大 例如较大 例如200200 1 1 电压放大系数电压放大系数较大 例如较大 例如200200 1 1 较大 例如较大 例如100100 功率放大倍数功率放大倍数很大 例如很大 例如2000020000较大 例如较大 例如300300较大 例如较大 例如200200 输入电阻输入电阻中等 例如中等 例如5K5K较大例如较大例如50K50K较小 例如较小 例如5050 输出电阻输出电阻较大 例如较大 例如10K10K较小 例如较小 例如100100较大 例如较大 例如5K5K 输出与输入输出与输入 电压相位电压相位 相反相反相同相同相同相同 特点特点 一般用作放大电路一般用作放大电路 的中间级 的中间级 共射极放大器的集共射极放大器的集 电极跟零电位点之电极跟零电位点之 间是输出端间是输出端 接负载接负载 电阻电阻 当前极提供给放大当前极提供给放大 电路同样大小的信电路同样大小的信 号电压时 所需提号电压时 所需提 供的电流减小 从供的电流减小 从 而减轻了信号源的而减轻了信号源的 负载 负载 高频特性较好 高频特性较好 多用于高频和宽多用于高频和宽 频带电路或恒流频带电路或恒流 源电路中源电路中 6 6 负反馈可解决波形失真 解决的是哪类失真 负反馈可解决波形失真 解决的是哪类失真 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 负反馈解决反馈环内的非线性失真 不能解决反馈环外的失真 负反馈解决反馈环内的非线性失真 不能解决反馈环外的失真 7 7 双电源供电的功率放大器改成单电源供电会出现哪种失真 如何使单电源 双电源供电的功率放大器改成单电源供电会出现哪种失真 如何使单电源 供电的功率放大器不失真 供电的功率放大器不失真 双电源供电的功率放大器改成单电源供电会出现一部分没有波形 线性失真 双电源供电的功率放大器改成单电源供电会出现一部分没有波形 线性失真 8 8 由单电源供电的运算放大器组成电路会出现哪种失真 由单电源供电的运算放大器组成电路会出现哪种失真 为了消除失真 可以采用电源的中点电压供电 因为采用电源的中点电压的话为了消除失真 可以采用电源的中点电压供电 因为采用电源的中点电压的话 负半周的交流信号可以几乎没有损耗的被放大 这也就是大家常说的太高交 负半周的交流信号可以几乎没有损耗的被放大 这也就是大家常说的太高交 流信号的直流电平 流信号的直流电平 9 9 测量增益带宽积 测量增益带宽积fTfT有哪些方法 有哪些方法 a a 可以首先测量带宽 然后测量增益 带宽乘以增益既是增益带宽积 可以首先测量带宽 然后测量增益 带宽乘以增益既是增益带宽积 b b 可以测量特征频率 即晶体管丧失电流放大能力的极限频率就是增益带宽积可以测量特征频率 即晶体管丧失电流放大能力的极限频率就是增益带宽积 1010 提高频率后若失真 属于哪类失真 提高频率后若失真 属于哪类失真 提高频率后若失真 属于频率失真 提高频率后若失真 属于频率失真 1111 电阻负载改成大容性负载会出现什么失真 电阻负载改成大容性负载会出现什么失真 电阻负载改成大容性负载会出现相位失真 电阻负载改成大容性负载会出现相位失真 1212 有哪些方法可以克服电阻负载改成大容性负载出现的失真 有哪些方法可以克服电阻负载改成大容性负载出现的失真 负反馈 负反馈 1313 归纳失真现象 并阐述解决失真的技术 归纳失真现象 并阐述解决失真的技术 国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验 实验报告 失真现象 截止失真 饱和失真 双向失真 交越失真 不对称失真失真现象 截止失真 饱和失真 双向失真 交越失真 不对称失真 3 33 3 分析研究实验数据分析研究实验数据 我们知道 所有电路相当于一个特定的数学运算 放大电路实现一种幅度变化我们知道 所有电路相当于一个特定的数学运算 放大电路实现一种幅度变化 运算 对于理想的的放大电路 其输出信号应当如实的反映输入信号 即他们运算 对于理想的的放大电路 其输出信号应当如实的反映输入信号 即他们 尽管在幅度上不同 但波形应当是相同的 但是 在实际放大电路中 由于种尽管在幅度上不同 但波形应当是相同的 但是 在实际放大电路中 由于种 种原因 输出信号不可能与输入信号的波形完全相同 产生了失真 种原因 输出信号不可能与输入信号的波形完全相同 产生了失真 非线性失真是放大器件的工作点进入了特性曲线的非线性区 使输入信号和输非线性失真是放大器件的工作点进入了特性曲线的非线性区 使输入信号和输 出信号不再保持线性关系而产生的失真 常见非线性失真有五种 饱和失真 出信号不再保持线性关系而产生的失真 常见非线性失真有五种 饱和失真 截止失真 双向失真 交越失真和不对称失真 当静态工作点太低时 导致输截止失真 双向失真 交越失真和不对称失真 当静态工作点太低时 导致输 出波形失真 则为截止失真 当静态工作点太高时 导致输出波形失真 则为出波形失真 则为截止失真 当静态工作点太高时 导致输出波形失真 则为 饱和失真 饱和失真 截止失真是由于静态工作点选择不合适造成的 而双向饱和失真 饱和失真 截止失真是由于静态工作点选择不合适造成的 而双向 失真是由于输入信号太大造成的 它的改进方法 饱和失真 使静态工作点下失真是由于输入信号太大造成的