晶体管放大电路解析:消除非线性失真与Q点稳定
本次课程主要围绕晶体管放大电路的基础展开,着重讲解了放大电路的性能指标、晶体管放大电路的工作原理以及如何分析放大电路的直流通路和交流通路。 在晶体管放大电路中,主要的性能指标包括六个方面: 1. 放大倍数:衡量电路放大输入信号能力的关键参数,表示输出信号与输入信号的比值。 2. 输入电阻:描述电路对输入信号源的影响,理想情况下应尽量高,以减小对信号源的影响。 3. 输出电阻:影响放大电路负载能力,应尽量低,以保证更好的驱动后续电路。 4. 最大不失真输出电压:指放大电路能够输出而不引起失真的电压动态范围。 5. 最大输出功率:放大电路能提供的最大功率,受限于晶体管的功率容量。 6. 通频带:放大电路可以有效放大的频率范围,决定了电路对不同频率信号的响应。 单管共射极放大电路中,直流电源VBB和VCC的作用: 1. 保证发射结正偏:VBB提供发射极偏置电压,确保基极电流的产生,使得发射结处于正向偏置状态。 2. 保证集电结反偏:VCC提供集电极偏置电压,使得集电结处于反向偏置状态,形成放大区。 3. 提供电能:两个电源共同为晶体管提供工作所需的电能。 分析晶体管放大电路的直流通路和交流通路: 直流通路用于计算静态工作点,即晶体管在无交流信号输入时的工作状态,此时交流信号源视为0,电容视为开路,电感视为短路。 交流通路则关注晶体管在交流信号作用下的行为,此时直流电源视为0,电容视为短路,电感视为开路。通过分析交流通路可以得到放大电路的增益、输入电阻和输出电阻等交流参数。 本节还强调了非线性失真问题,当放大电路工作点选择不当或信号过大时,会导致输出电压波形失真,如截止失真(输出波形顶部被削平)和饱和失真(输出波形底部被削平)。为了消除非线性失真,需要合理设置静态工作点,并确保输出电压不失真的最大幅度(峰-峰值UO(P-P))。 输出电压不失真的最大幅度UO(P-P)可以通过以下方式计算: 1. 确保晶体管不会进入截止状态,即输出电压不会低于晶体管的饱和电压减去偏置电阻与晶体管的动态电阻之乘积(Uom1)。 2. 同样,要避免晶体管进入饱和状态,输出电压不能超过晶体管集电极电流与负载电阻之乘积(Uom2)。 3. 最大不失真输出幅度UO(P-P)为Uom1和Uom2中的最小值的两倍。 本节还涵盖了分压偏置式共发射极放大电路的Q点稳定原理、元件作用及参数计算,以及静态工作点的估算和微变等效电路法来分析交流参数。同时,固定偏置式共发射极放大电路的分析与计算作为自学内容进行了提及。通过深入理解这些概念和方法,可以更好地设计和分析晶体管放大电路。
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