学文网摘 要:许多模拟电子技术教材在讨论放大电路输出波形失真情况时,均以NPN管放大电路作为对象来分析,对于PNP管放大电路并没有详细介绍。在此对PNP管放大电路与NPN管放大电路输出波形的失真情况从理论及实验结果两方面做了详细的说明和比较。对帮助初学者掌握和理解问题具有重要意义。
关键词:PNP管放大电路;NPN管放大电路;饱和失真;截止失真
中***分类号:TN101;TN710文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)02-164-02
Simulation and Comparison of Output Waveform Distortion of PNP and NPN Amplifier
MU Ren
(Inner Mongolia University for the Nationalities,Tongliao,028000,China)
Abstract:Most analog electronic technology textbooks studying the PNP amplifier,but rarely studying the NPN amplifier,when discussing the distortion of amplifier.A detail comparison on the output waveform distortion of PNP amplifier and NPN amplifier from both theory and experiment is proposed.It is of great importance for helping beginner to master and understand this course.
Keywords:PNP amplifier;NPN amplifier;saturation distortion;cutoff distortion
在模拟电子技术教材中讨论放大电路输出波形失真情况时,均以NPN管放大电路作为分析对象分析其输出波形的失真情况[1-5]。对于NPN管放大电路,在发生饱和失真时,输出波形的负半周产生失真,即为削底失真,在发生截止失真时,输出波形的正半周产生失真,即为削顶失真。而对于PNP管放大电路来说,波形失真情况恰恰相反,在发生饱和失真时,输出波形的正半周产生失真,即为削顶失真,在发生截止失真时,输出波形的负半周产生失真,即为削底失真[6]。由于许多教材没有详细分析介绍,而初学者在学习中常会遇到这一类的问题,因而造成了初学者理解和掌握上的困难。为此,这里利用作***法及仿真实验的方法对这一问题做详细的说明。
1 理论分析
NPN管组成的放大电路失真情况在模拟电子技术基础教材中已有详尽分析说明,这里不再重复。下面对PNP管放大电路的失真情况利用***解法做详细分析。
与NPN管组成的放大电路相比较,PNP管组成的放大电路ic与uce均为负,故画出其输出特性曲线如***1所示。设交流负载线与输出特性曲线相交于Q1及Q2两点。即当将放大电路基极偏置电阻Rb的阻值取成较小值时,放大电路工作点变高,如Q1 点,接近饱和区;当将放大电路基极偏置电阻Rb的阻值取成较大值时,放大电路工作点变低,如Q2 点,接近截止区。所以,当输入一定幅度的正弦信号时,可以看到,在工作点Q1处,放大电路输出波形正半周首先出现失真,也就是削顶失真,说明PNP管在发生饱和失真时是削顶失真。而工作点在Q2处时,放大电路输出波形负半周首先出现失真,也就是削底失真,说明PNP管的截止失真是削底失真。而对于NPN管放大电路来说,在发生饱和失真时,输出波形的负半周产生失真,即为削底失真,在发生截止失真时,输出波形的正半周产生失真,即为削顶失真。PNP管组成的放大电路输出波形失真情况与NPN管组成的放大电路输出波形失真情况完全相反。
***1 PNP管输出特性曲线及放大电路失真情况
2 仿真实验
Multisim仿真软件[7-9]支持模拟电路、数字电路及模/数混合电路的设计仿真,仿真结果准确直观。实验中PNP管与NPN管组成的放大电路均采用单管共射放大电路,为方便比较,两放大电路共地,输入信号相同。利用Multisim软件将实验电路联接成如***2所示情况,两放大电路输出端分别接虚拟示波器A,B两通道,将两放大电路输入端同时接在初始值为10 mV/1 kHz的信号源上,波形如***3所示,其为正弦波。接通仿真电源开关时,电路即可开始工作。
***2 单管共射放大电路
***3 输入信号波形
饱和失真的观察:当将放大电路基极偏置电阻Rb的阻值设置成较小值时,两放大电路工作点变高,接近饱和区。适当增大输入信号幅度时,则出现饱和失真,输出波形如***4所示。其中上边波形为NPN管放大电路的输出波形,出现削底失真,下边波形为PNP管放大电路的输出波形,出现削顶失真。
***4 饱和失真
截止失真的观察:当将放大电路基极偏置电阻Rb的阻值设置成较大值时,两放大电路工作点变低,按近截止区。当适当增大输入信号幅度时,则出现截止失真,输出波形如***5所示。其中上边波形为NPN 管放大电路的输出波形,出现削顶失真,下边波形为PNP管放大电路的输出波形,出现削底失真。
***5 截止失真
3 结 语
根据以上理论分析及仿真实验结果表明,PNP管放大电路和NPN管放大电路的输出波形发生失真情况完全相反。发生饱和失真时,NPN管放大电路为削底失真,PNP管放大电路为削顶失真。发生截止失真时,NPN管放大电路为削顶失真,PNP管放大电路为削底失真。其原因为两管工作电压极性及管子电流方向完全相反,由此造成了以上所述情况的出现。
参考文献
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