(8)当温度升高,晶体管组成的电路刚刚产生静态工作点漂移,使电路产生某种失真,此时由场效应管组成的电路也同样失真吗?为什么?
(9)归纳失真现象,并阐述解决失真的技术。
二、 实验方案比较及论证
任务分析:
实验背景及目的:
(1) 电路输出波形失真引起信号不能正确的传输,解决失真问题是电路设计工程师面对的一个重要问题。 (2) 输出波形失真可发生在基本放大、功率放大和负反馈放大等电路中,输出波形失真有截止失真、饱和失真、双向失真、交越失真,以及输出产生的谐波失真和不对称失真等。
(3) 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.
(4) 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。
(5) 具备通过现象分析电路结构特点——提高改善电路的能力。
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失真类型:
输出波形失真可发生在基本放大、功率放大和负反馈放大等电路中,输出波形失真有截止失真、饱和失真、双向失真、交越失真,以及输出产生的谐波失真和不对称失真等。
理论分析:
(1) 截止(顶部)失真: 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0.7V;锗管为0.3V)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,我们认为这种情况下三极管处于截止状态。
如果三极管工作点选择偏低,Ubeq、Ibq较小,晶体管在
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输入信号Ui负峰值附近一段时间内会进入截止区,使ib、ic及Uce波形产生失真,称为截止失真。消除方法是调节电位器,使工作点升高。
(2) 饱和(底部)失真
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,形成集电极电流。当集电极上加不同电压时,有以下三种情况:
当集电结极加反向电压时,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曲线的放大区,能够正常放大信号。
当集电极加正向电压,集电结正偏。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。
如果三极管工作点选择偏高,Ubeq、Ibq较大,晶体管在输入信号Ui正峰值附近一段时间内会进入饱和区,使ib、ic及Uce波形产生失真,称为饱和失真。消除方法是调节电位器,使工作点降低。
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(3) 双向失真
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。产生双向失真有三种可能:
1. 输入电压幅度过大 2. VCC过小 3. RC大小不合适
可通过减小输入信号幅度、增大VCC或者调节RC使电路有一个合适的静态工作点以消除双向失真
(4) 交越失真
输入信号Ui在0~Ube之间变化时,不足以克服死区电压,三极管不导通,此时在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真,这个失真称为交越失真。这种失真通常出现在通过零值处。解决交越失真办法:可给三极管稍稍加一点偏置,让管子工作在临界导通或微导通状态,使之工作在甲乙类。
(5) 非对称失真
非对称失真亦称非线性失真、波形失真、非线性畸变,表
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现为系统输出信号与输入信号不成线性关系?
由三极管特性曲线的非线性所引起,使输出信号中产生新的谐波成分,改变了原信号频谱。包括谐波失真、瞬态互调失真、 互调失真等。
可采用负反馈,减小环内的非线性失真。
解决方案及比较:
基本题部分 (1)顶部失真
调节电位器,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。
(2)底部失真
调节电位器,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。
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