大信号情况下的失真分析

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大信号失真

晶体管放大电路工作时,如果输入的正弦波信号很小,输出也是正弦波,没有失真。 这是我们期望的状态。因此,我们常用微变等效电路分析,就是强调输入信号电压幅度必须很小,否则等效电路就不成立。

当输入正弦信号幅度过大,有多种因素会导致输出不再是正弦波,就产生了失真。这 种失真被称为大fe号失真。

造成大信号失真的一个明显的原因是,在输入信号正峰值或者负峰值处,会使得晶体管或者进入饱和区,或者进入截止区,此时晶体管失去了放大作用,输入发生变化时,输 出不再变化,输出波形必然出现失真。这种失真被称为超范围失真。

造成大信号失真的另一个原因是,晶体管输入伏安特|往的类指数规律。当输入正弦波电压信号很小时,可以用一个微小的直线段描述输入伏安特性。但信号较大时,输入伏安 特性曲线中非直线的成分就完全显现出来,造成了 Ube是正弦波,而/b已经不是正弦波。 这种失真没有特定的名称,只能用非线性失真描述。非线性失真非常复杂,本书暂不过多 介绍。

饱和失真和截止失真

在超范围失真中,当晶体管进入饱和区产生的输出波形失真,称为饱和失真。当晶体 管进入截止区产生的输出波形失真,称为截止失真。有时,输出波形会既有截止失真,也有饱和失真。

以图Sectionl4-l电路为例,假设晶体管静态处于uCE=l/CEQA ,当输入信号很小时,uc 点输出电压波形如图SeCti〇n14-2正常波形,即第一段,为一个标准正弦波,没有失真。此 时增加输入信号幅度,输出信号幅度也会增加,但是uc点电压最高超不过电源电压Ec—— 此时,流过而的电流为◦,晶体管处于截止状态,就发生了截止失真——第二段输出波形 出现了削顶。谨慎降低输入信号幅度,会减少这种失真,并逐渐达到图中第三段,刚巧没 有发生截止失真。

电路结构不变,改变/?B ,使得静态工作点变为UCEQB ,此时较低的静态工作点((^较 小)更容易发生饱和失真。图SeCti〇nl4-2中第四段为恰好都没有失真的状态,而第五段波 形则发生了饱和失真。