共发射极放大电路的
课
:?2-2 共发射极放大电路的分析。
教学时数:2课时(第一课时讲解理论,第二课仿真演示相关内容) 教学内容:放大电路非线性失真的分析。
教学目的:放大电路非线性失真分析是教学中的一个重点,同时也是一个难点;在生
产实践中,放大电路的失真也是常见的需要排除的故障,因此维修电工专业
的学生要做到以下三点:
1、了解非线性失真对放大电路性能的影响;
2、掌握产生非线性失真的原因;
3、掌握判断和排除非线性失真的方法。
教学重点:克服非线性失真的方法。
教学难点:看懂波形图,掌握分析波形的方法。
教学方法:多媒体教学法,利用大屏幕展示教学内容。讲完相应理论内容后,应用EWB_
电子实验平台做仿真实验,从仿真示波器上观察电路在不同工作状态下其输
入、输出电压波形的变化特点,做到理论课和实验课的有机结合。 教学用具:多媒体教室、EWB仿真软件、共发射极放大电路程序文件
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图1
电路如图1所示,提问学生回答电路中各元件的名称和作用:
VCC: 直流电源、提供放大电路的能量
Q: 晶体管、具有电流放大作用,是放大电路的核心器件
RB: 基极偏置电阻、提供合适的静态工作点
RC: 集电极负载、将晶体管电流放大转为电压放大的形式
C1、C2: 隔直流通交流电容
一、非线性失真对放大电路性能的影响;
放大器的输出信号与输入信号在波形上的畸变称为失真,失真将影响到放大信号的真实性。例如,我们和家人通电话时的声音与面谈时的声音有一定的差别,这种差别就是由电话机中放大电路和元件失真引起的。
二、引起失真的原因
? 静态工作点不合适;
? 输入信号太大,使放大电路的工作范围超出了晶体管特性曲线上的线性范围。
这种失真通常称为非线性失真。
静态工作点位置不合适,对波形失真的影响可分两种情况说明:
a(静态工作点偏低时产生截止失真(图2-17)
当静态工作点偏低为QB时,接近截止区,交流量在截止区不能放大(三极管截止),使输出电压波形正半周被削顶,产生截止失真。
b(静态工作点偏高时产生饱和失真(图2-17)
当静态工作点偏高为QA时,接近饱和区,交流量在饱和区不能放大,使输出电压波形负半周被削底,产生饱和失真。
因此,要放大电路不产生失真,必须有一个合适的静态工作点Q,它应大致选在交流负载线的中点。此外,输入信号ui的幅值不能太大,以避免放大电路的工作范围超过特性曲线的线性范围。
三、选择合适的静态工作点,输入交流小信号,观察输入输出波形
图2
1
1RB,180K,1、当 时,用仿真电压
测得 , 静态工Uce,Vcc,3.102V2
作点处于放大区中间(图2);
Ui,5mV/1KHz2、 输入信号 (图3);
3、 对电路进行仿真,在双踪示波器显示输入(黑色)和输出(红色)电压波形(图
4)。
图3
图4
2
5、观察输入、输出电压波形,可看出放大后波形基本上不失真,移动指针到信号的最大值处,从双踪示波器的数据栏中读出相关数据:
Uim,VA1,7.0189mVUom,VB1,,276.9916mV
可算出该放大电路的电压放大倍数
Uom,276.9916 ,,,,,39Uim7.0189
四、减小RB阻值,造成饱和失真,观察输入输出波形
RB,56K,1、当 时,, 静态工作点处于饱和区; U,0.117VCE
Ui,10mV/1KHz2、输入信号 ;
3、对电路进行仿真,从双踪示波器上观察输入和输出电压波形(图5),可看出输出电压波形负半周被削底,产生饱和失真。
图5
3
五、增大RB阻值,造成截止失真,观察输入输出波形
1、当 时,, 静态工作点接近于截止区; RB,1M,U,5.474VCE
Ui,30mV/1KHz2、输入信号 ;
3、对电路进行仿真,从双踪示波器观察输入和输出电压波形(图6),可看出输出电压波形正半周被削顶,产生截止失真
图6
六、结论
1、 产生非线性失真的主要原因是静态工作点偏离放大区中间;
2、 基极偏置电阻RB的大小对静态工作点的影响最大;RB偏小,静态工作点过
高,容易产生饱和失真;RB偏大,静态工作点过低,容易产生截止失真;
1Uce,Vcc3、 要建立合适的静态工作点,常采用调节RB阻值大小的方法,使; 2
4、 当输入信号过大时,超出晶体管输出曲线的线性区,也会产生非线性失真。
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