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

① 静态工作点不合适；

② 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

1、当 RB180K 时，用仿真电压表测得 Uce1Vcc3.102V， 静态工2作点处于放大区中间（图2）；

2、 输入信号Ui5mV/1KHz （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7.0189mV UomVB1276.9916mV

可算出该放大电路的电压放大倍数



Uom276.991639 Uim7.0189四、减小RB阻值，造成饱和失真，观察输入输出波形

1、当 RB56K 时，UCE0.117V， 静态工作点处于饱和区；

2、输入信号Ui10mV/1KHz ；

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 RB1M 时，UCE5.474V， 静态工作点接近于截止区；

2、输入信号Ui30mV/1KHz ；

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； 3、 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Uce1Vcc； 24、 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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