模电仿真-晶体管共射放大电路地失真分析报告

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1、标准文档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实用文案标准文档调节Rb的值,使得UCEQ=6V,如下图2,这时Rb的值为560.4KΩ。图2图解法:实用文案标准文档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:实用文案标准文档继续增大小信号到20mV

2、时,输出波形发生饱和失真,如下图:实用文案标准文档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Uom=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:(1)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。(2)若电路带载(S1闭合),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。(3)如何消除此失真,请做图解法理论分析,并用仿真验证。实用文案标准文档图解法:理论上分析其直流工作点,由Vcc=IBQ*Rb+UBEQ,Vcc=ICQ*

3、Rc+UCEQ,ICQ=βIBQ,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。实用文案标准文档(1)开关断开时,Q点如下:开关闭合时,Q点如下:实用文案标准文档由以上的图可知,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:实用文案标准文档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

4、.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。实用文案标准文档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。实用文案标准文档(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:实用文案标准文档从理论上分析,要消除截止失真,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Re→UBE↑→IB↑→IC↑。电压输出波形如下图:实用文案标准文档由上

5、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:(1)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。(2)若电路带载(S1闭合),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。(3)如何消除此失真,请做图解法理论分析,并用仿真验证。实用文案标准文档(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:理论上分析其直流工作点,由Vcc=IBQ*Rb+UBEQ,Vcc=ICQ*Rc+UCEQ,ICQ=βIBQ,三式联立解得,

6、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。实用文案标准文档仿真结果输出电压波形如下图:实用文案标准文档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:实用文案标准文档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。实用文案标准文档(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:实用文案标准文档实用文案标准文档如下图所示,增

7、大Rb的阻值:增大Rb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的阻实用文案标准文档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:实用文案标准文档饱和失真程度减小,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=5.3V

8、增大,现象更明显。2.(1)理论上分析其直流工作点,由Vcc=IBQ*Rb+UB

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