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    【NPN/PNP三极管】放大电路饱和失真和截止失真的区别
    2021-08-08 / 0 评论 / 1,115 阅读 / 3 点赞

    【NPN/PNP三极管】放大电路饱和失真和截止失真的区别

    刘航宇
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    放大电路——NPN案例

    Test

    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进峰值的某段时间内,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。

      用图解法分析,晶体管的静态工作点设置较低时,由于输入信号的叠加有可能使叠加后的波形一部分进入截止区,这样就会出现截止失真。NPN型三极管共射极放大电路的截止失真的表现是输出电压的顶部出现削波,PNP型三极管的共射放大电路的截止失真是底部失真。
    Test

    饱和失真

      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进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。
    Test

    实验中NPN放大电路饱和失真和截止失真的区分

      输入波形是正半周,输出波形是负半周,近峰值时,输出不再随输入波形变化,就是饱和失真;

      输入波形是负半周,输出波形是正半周,近峰值时,输出不再随输入波形变化,就是截止失真。

      三极管的输出和输入正好是反过来的,即反相输出。假设输入的是正弦波,静态工作点正好合适,即VQ=Vp-p/2(静态工作点电压是正弦波电压峰峰值的一半),那么当输入的波形是正半周时,输出电压波形正好跟负半周波形是一样的;当输入的波形是负半周时,输出电压波形正好跟正半周波形是一样的。如果VQ大于输入波形的峰峰值的一半,那么当输入的波形是正半周时,快到峰值时,三极管就会处于饱和状态,那么此时的输出就不再随输入变化了,出现了饱和失真;即输出得到的负半周正弦波波形就没有谷底了,我们称之为饱和失真。

      对于NPN单管共射放大电路,饱和失真就是输入信号的正半波超过了三极管的放大能力,造成失真,对应的输出波形就是输出波形底部失真,即输出时三极管进入饱和区,Q设置过高。因为饱和失真是输出端失真所以解决饱和失真的方法就是调低静态工作电流Ib(增大Rb),减小Rc,减小β。

      反之,当输入的波形是负半周时,快到谷值时,三极管就会处于截止状态,那么此时的输出就不再随输入变化了,出现了截止失真;即输出得到的正半周正弦波波形就没有峰值了,我们称之为截止失真。Q点设置过低造成的截止失真属于输入端失真,所以只能从输入端解决。解决方法有增大VBB,减小输入端电阻Rb。

    PNP与NPN对比分析

    NPN型:如果波形Uo顶部失真(变平),则属于截止失真Q小。底部失真代表饱和失真Q大。
    PNP型:Uo顶部失真代表饱和失真Q大,底部失真是截止失真Q小。(Ube、Uce极性为-导致的)
    截止失真Q小说明Ib太小,你可以通过减少Rb来增大Ib。
    如果是饱和失真Q大,说明Ib(Ic)太大,必须用增大Rb来减少失真。
    后面两点,对于NPN还是PNP都是适用的。

    截止失真是在输入时产生的,当Q点过低时,输入信号在负半周小于晶体管的开启电压,也就是小于UbeQ,导致晶体管截止而产生失真。饱和失真是在输出时产生的,当Q点过高时,Ib为不失真的正弦波,在输出特性曲线上会发现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Ic产生顶部失真。

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