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1、晶体管共射放大电路的失真分析一、设计目的1.总结Q点设置原则。2.总结截止失真和饱和失真可能发生的场合以及可以使用的调节手段。3.总结带载后对电路输出电压造成的影响。二、设计要求及内容1.电路图如下图1所示.调节Rb的值.使得UCEQ=6V.计算最大不失真输出电压Uom的理论值.并和仿真结果加以对比。图1调节Rb的值.使得UCEQ=6V.如下图2.这时Rb的值为560.4K。图2图解法:当小信号幅值增大到5.23mV时.总谐波失真约为5%。这时输出波形发生饱和失真.如下图：继续增大小信号到20mV时.输出波形发生饱和失真.如下图：这时输出电压波形底部峰值为3.588V.所以最大不失真电压为Uo
2、m=3.588/2=2.54V。仿真结果与理论分析结果有较大的误差。2.元件和参数如下图设置.请完成: 空载时电路会发生什么失真? 请做图解法的理论分析.并用仿真验证。 若电路带载.该失真会消除吗? 输出电压会怎样变化? 请做图解法从负载线变化的角度做理论分析.并用仿真验证。 如何消除此失真.请做图解法理论分析.并用仿真验证。图解法：理论上分析其直流工作点.由Vcc=IBQ*Rb+UBEQ,Vcc=ICQ*Rc+UCEQ.ICQ =IBQ.三式联立解得.UCEQ =10.87V, IBQ=3.77uA, ICQ =377uA则当开关断开时.理论上应该是先发生顶部失真.即截止失真。1开关断开时,
3、Q点如下:开关闭合时,Q点如下:由以上的图可知,闭合开关,带载后对直流工作点没有影响。空载时输出波形如下:由上图可知空载时电路会发生截止失真。2电路带载开关闭合后.截止失真不会消除.输出电压幅值减半。图解法：从理论上分析.带载后由于交流负载线变化.在横轴上的截距变成: UCEQ + ICQ *R1/R2=10.86+0.57=11.43V.输出波形上半部分还是不能完全在放大区.所以理论上不可能消除截止失真。电压输出波形如下图.由下图可知电路带载开关闭合后截止失真并没有消除.输出电压幅值减半。3要消除截止失真.可以增加一个射极电阻Re.从而增大晶体管基极电压.使Q点上升。图解法：从理论上分析.要
4、消除截止失真.只需把Q点升高即可。而要升高Q点.我们可以通过增大晶体管基极电压来增大基极电流。为了增大基极与射极的压降.在射极支路上加一个电阻。增加电阻ReUBEIBIC。电压输出波形如下图：由上图可知输出波形上下近似对称.截止失真程度变小.说明增加射极电阻Re可以消除截止失真。3.元件和参数如下图设置.请完成: 空载时电路会发生什么失真? 请做图解法的理论分析.并用仿真验证。 若电路带载.该失真会消除吗? 输出电压会怎样变化? 请做图解法从负载线变化的角度做理论分析.并用仿真验证。 如何消除此失真.请做图解法理论分析.并用仿真验证。1开关断开时,Q点如下空载时电路会发生饱和失真。图解法：理论
5、上分析其直流工作点.由Vcc=IBQ*Rb+UBEQ,Vcc=ICQ*Rc+UCEQ.ICQ =IBQ.三式联立解得.UCEQ =0.7V, IBQ=37.7uA, ICQ =3.77mA。则当开关断开时.理论上应该是先发生底部失真.即饱和失真。仿真结果输出电压波形如下图：由上图可知空载时电路会发生饱和失真。2电路带载后饱和失真有可能消除.输出电压幅值减半。图解法：电压输出波形如下图.由下图可知电路带载开关闭合后饱和失真程度减小.输出波形上下近似对称.所以饱和失真有可能消除。输出电压幅值减半。3要消除饱和失真.可以增大Rb的阻值.或者减小Rc的阻值。图解法：如下图所示.增大Rb的阻值：增大Rb
6、的阻值后输出波形如下图：饱和失真程度减小.输出波形上下近似对称.所以增大Rb的阻值可以消除饱和失真。如下图所示.减小Rc的阻值：减小Rc的阻值后输出波形如下图：饱和失真程度减小.输出波形上下近似对称.所以减小Rc的阻值可以消除饱和失真。三、设计结果及分析1.对于第1题.由理论分析可得: UCEQ-UCES=6-0.7=5.3VVcc-UCEQ=12-6=6V.所以理论上应该先发生饱和失真。我们从仿真的结果可以看出.慢慢增大交流小信号.从示波器中观察到的输出波形先发生了底部失真.即饱和失真。当交流小信号增大.现象更明显。2.1理论上分析其直流工作点.由Vcc=IBQ*Rb+UBEQ,Vcc=IC
7、Q*Rc+UCEQ.ICQ=IBQ.三式联立解得.UCEQ=10.87V, IBQ=3.77uA, ICQ=377uA则当开关断开时.理论上应该是先发生顶部失真.即截止失真。由示波器图形分析可以得到.是先发生截止失真。当开关闭合时。理论上对直流工作点未造成影响.由直流工作点分析得.仿真结果与理论结果一致。2从理论上分析.带载后由于交流负载线变化.在横轴上的截距变成: UCEQ+ICQ*R1/R2=10.86+0.57=11.43V.输出波形上半部分还是不能完全在放大区.所以理论上不可能消除截止失真。从示波器中可以看出.当开关闭合后的确无法消除截止失真。3从理论上分析.要消除截止失真.只需把Q点
8、升高即可。而要升高Q点.我们可以通过增大晶体管基极电压来增大基极电流。为了增大基极与射极的压降.在射极支路上加一个电阻。增加电阻ReUBEIBIC。从示波器中我们可以看出.加了电阻Re后截止失真程度减小.所以通过增加射极电阻来消除截止失真的设想可行。3.1理论上分析其直流工作点.由Vcc=IBQ*Rb+UBEQ,Vcc=ICQ*Rc+UCEQ.ICQ =IBQ.三式联立解得.UCEQ =0.7V, IBQ=37.7uA, ICQ =3.77mA。则当开关断开时.理论上应该是先发生底部失真.即饱和失真。由示波器图形分析可以得到.是先发生饱和失真。当开关闭合时。理论上对直流工作点未造成影响.由直流
9、工作点分析得.仿真结果与理论结果一致。2从理论上分析.带载后由于交流负载线变陡.有可能消除了饱和失真。从示波器中可以看出.当开关闭合后饱和失真程度减小.和分析一致。3不带负载时.我们也可以通过减小Rc来使Q点右移.远离饱和区从而达到消除饱和失真。也可以通过增大Rb来减小基极静态电流IBQ.从而降低ICQ.使Q点右移。从示波器中输出波形可以看出.当增大Rb或减小Rc后饱和失真程度减小.和分析一致。四、总结及感想1.晶体管共射放大电路Q点应当尽量设置在放大区内负载线的中点.即其横坐标值为/2的位置。2.当Q点设置过低时.即UCEQ-UCESVcc-UCEQ时.输出电压会首先发生截止失真。若发生了截止失真.则可以通过增大基极电压来进行调节。当Q点设置过高时.即UCEQ-UCESVcc-UCEQ时.输出电压会首先发生饱和失真。若发生了饱和失真.则可以通过以下几种方法进行调节：减小输出电阻Rc；增大输入电阻Rb；带负载。带载后会使电路的输出电压减小。9 / 9
