共射级三极管放大电路与其饱和失真与截止失真的分析

共基级三极管放大电路与其饱和失真与截止失真的分析

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基本的放大电路电路图
共射级三极管放大电路与其饱和失真与截止失真的分析_第1张图片(相关电源、电阻、信号作用在此不表)
波形分析过程如下:
1、当输入一定的待放大的信号Ui如图:在这里插入图片描述
2、因此在静态工作点Q时,已经有了一定的IB电流,根据叠加定理,IB在动态工作时的波形如图(动态信号 + 静态信号):
在这里插入图片描述(因为IC = βIB,所以这幅图同时描述了IC和IB的波形,IC的波形则应该是IB的β倍,电流信号也应为正弦波,因为在PN结有一定压降后,其余电压降至于电阻,电阻并不影响相频特性)
3、根据IC电流信号特征我们可以描绘出Rc的电压信号图:
在这里插入图片描述4、我们发现,Rc的某一个端口与VCC等电势(Rc = Ua - Ub,可以理解为Ua固定为VCC电势),所以Rc的电压变化则应该是另外一个端口进行变化,可以知道那个端口其实是集电极,同时因为发射级接地(电势为0),所以可以得到Uce的波形图:
在这里插入图片描述
Rc ↑ = Ua(不变)- Ub(↓)。同时也可这么理解,根据KVL定理,Uce + URC = VCC。一方上升多少,另一方便下降多少。

有关饱和失真和截止失真

共射级三极管放大电路与其饱和失真与截止失真的分析_第2张图片
饱和失真,指的是晶体管因Q点过高,出现的失真。当Q点过高时,虽然基极动态电流为不失真的正弦波,但是由于输入信号正半周靠近峰值的某段时间内晶体管进入饱和区,导致集电极动态电流产生顶部失真,集电极电阻上的电压波形随之产生同样的失真。由于输出电压与集电极电阻上的电压变化相位相反,从而导致输出波形产生底部失真。

如何理解饱和失真:静态工作点过高,那么电流IC和IB则会有一个较大的数值,从而导致URC数值较大,因此可能当我IB增大到一个值(极大值的邻域,同时这里是包含直流和交流量),那么根据KVL,那么URC则会趋近于VCC,导致输出电压基本为0。这便是饱和失真。对于IC电流失真可以这么理解,URC电压越大,则集电极电势越低,会导致集电结进行反偏,进入三极管的饱和区,可是UCE(这里E电势为0)越小,IB越大导致IC越大(饱和区也有一个放大倍数),IC = βIB β↓,IB↑ 这种作用就会导致IC趋于一个定值。

截止失真:由晶体管截止造成的失真,称为截止失真。当Q点过低时,在输入信号负半周靠近峰值的某段时间内,晶体管b-e间电压总量小于其开启电压,此时,晶体管截止,因此,基极电流将产生底部失真,即截止失真。

如何理解截止失真:因为IB是交流量和直流量的叠加,因此可能在交流量极小值的某个领域,则会导致两者之和为0或者为负值,这便导致发射结反偏,集电结正偏。根据三极管的输出特性,截止区中,IC十分微弱,导致URC电压十分微弱,UCE的电压趋近于VCC。

同时静态工作点Q选择不正确,可能导致两种失真方式均出现,我们称为双向切割失真。

因此想要电路不发生失真,则电路应该满足在信号的整个周期内都满足晶体管处于放大状态。

如何解决饱和失真与截止失真

共射级三极管放大电路与其饱和失真与截止失真的分析_第3张图片共射级三极管放大电路与其饱和失真与截止失真的分析_第4张图片

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