截止、飽和失真的原理及解決方法

1、摘要：晶體三極管在現(xiàn)代電路中有著廣泛的應(yīng)用，其主要功能是放大 功能和開關(guān)功能，本文主要針對三極管的放大功能進(jìn)行分析，重點介 紹了晶體管在放大電路中出現(xiàn)的非線形失真的原因進(jìn)行了深入的分 析，最后給出了非線形失真的原因極其解決辦法。關(guān)鍵詞：晶體三極管放大電路非線形失真解決辦法1三極管的非線形失真當(dāng)我們用三極管對信號進(jìn)行放大的時候，目的是對信號有一定比 例地放大，如果不能按比例放大，放大后的信號與原信號相比就改變 了性質(zhì)，這種現(xiàn)象我們稱之為信號失真，而這種失真是由于對原信號 進(jìn)行非線形放大而產(chǎn)生的，我們稱為非線形失真。2非線形失真產(chǎn)生的原因及分類亠堿II： LA狀態(tài)Wqe截止CEOVcc放大事如E飽

2、和W “BE圖一2.1截止失真現(xiàn)在以NPN型三極管為例說明晶體三極管的工作原理及失真原因的分 析，三極管的結(jié)構(gòu)和符號三極管的發(fā)射節(jié)相當(dāng)于一個二極管，而二極管具有單向?qū)щ娦裕?其所加電壓與通過電流與二極管的伏安特性相同。只有加到發(fā)射節(jié)上的電壓高于 U。n（開啟電壓）時，發(fā)射節(jié)才有電流 通過，而當(dāng)發(fā)射節(jié)被加反向電壓時（只要不超過其反向擊穿電壓）， 只有很小的反向電流通過，我們認(rèn)為這種情況下三極管處于截止?fàn)?態(tài)，而在實際應(yīng)用中，我們會遇到各種各樣的信號需要放大，有較強(qiáng) 的信號，有較弱的信號，也有反向的信號，根據(jù) PN結(jié)的特性，當(dāng)加到 發(fā)射結(jié)上的信號為較弱的信號（小于開啟電壓），或者是反向信號 時，發(fā)

3、射結(jié)是截止的，三極管是不能起到放大的作用，輸出的信號， 也出現(xiàn)嚴(yán)重的失真，此時的失真，稱為截止失真。22飽和失真在了解三極管的飽失真前，我們先了解一下三極管的 飽和導(dǎo)通， 我們知道，當(dāng)三極管的的發(fā)射結(jié)被加正向電壓且 UBE>Uon，三極管的發(fā)射結(jié)有電流通過，以NPN三極管為例，三極管的工作過程是這樣 的：當(dāng)發(fā)射結(jié)加正向電壓時，發(fā)射區(qū)通過擴(kuò)散運(yùn)動向基區(qū)發(fā)射電子， 形成發(fā)射極電流Ie；其中一小部分與基區(qū)的空穴復(fù)合，形成基極電流 Ib,又由于集電極加反向電壓，所以從發(fā)射極出來的大部分電子在集電 極電壓作用下通過漂移運(yùn)動到達(dá)集電極，形成集電極電流lC。當(dāng)集電結(jié)上加不同電壓 時，有三種情況：221

4、集電結(jié)加反向電壓，集電結(jié)反偏，此時，集電極有能力收集從發(fā)射極發(fā)射出的電子，三極管處于穩(wěn)定的放大狀態(tài)。如電路圖3,三極管工作在如圖2所示的放大區(qū)。31(/地和區(qū)bLrr必大Jn1區(qū).人產(chǎn)0截止區(qū)圖二2.2.2當(dāng)集電結(jié)加正向電壓，集電極正偏，此時，發(fā)射極發(fā)射電子 由于而集電極收集電子不足，即使基極電流增大，發(fā)射極發(fā)射電子電 流增大，由于集電極收集電子不足，集電極電流也不會增大，這種情 況稱為三極管的飽和導(dǎo)通，如圖 2所示的飽和區(qū)。飽和導(dǎo)通時，三極 管對信號也失去了發(fā)放大作用，此時的三極管的失真稱為飽和失真2.2.3當(dāng)集電結(jié)所加電壓為零，即 Ucb=O時，三極管出處于飽和 放大的臨界狀態(tài)。3非線形失

5、真的解決辦法3.1截止失真的解決辦法當(dāng)輸入信號Ui<Uon時，如果沒有附加電源，發(fā)射結(jié)是截止的， 三極管不能進(jìn)行放大作用，如果要是三極管導(dǎo)通，就要增加基極電 位，使輸入的信號同時增加某相同的電位，使要放大的輸入信號都能 滿足大于Uon,為此在基極增加一個靜態(tài)電源 vbb，使 vbb+u?U on,保證三極管導(dǎo)通。如圖所示3.2飽和失真的解決辦法321增加VCC由于三極管飽和的根本原因是集電結(jié)收集電子的 能力不足，所以增加VCC能夠增強(qiáng)集電極收集電子的能力，但必須保 證VCC在三極管的能承受范圍內(nèi)，在 RC和管子不變的情況下，能夠 消除飽和失真3.2.2增加基極電阻RB以減小基極電流，從而

6、集電極電流 IC= B IB在集電極電阻RC和集電極電源VCC不變的情況下，由 VCE=VCC- B IBRC得集電極電壓變大，從而使集電極收集電子能力增 強(qiáng)，消除飽和失3.2.3減小集電極電阻，在電路中其他參數(shù)不變的情況下，減小集 電極電阻RC就減小了在RC上的壓降由UCE=VCC- BbRc知加在集 電結(jié)的電壓增大，也增強(qiáng)了集電極收集電子的能力，從而消除飽和失 直 /、3.2.4更換一只B較小的管子.在其他參數(shù)不變的情況下，換一只放 大倍數(shù)較小的管子，由 UCE=VCC- BbRc知:在集電極電阻上的壓降 減小，也即增大了加在集電結(jié)的電位，增強(qiáng)了集電結(jié)收集電子的能 力，從而消除飽和失真，同理由I式得B應(yīng)滿足4結(jié)論以上是從晶體管三極管的放大原理來分析其放大失真的原因，并 給出了在其他參數(shù)不變的情況下，改變電路中的某一個參數(shù)的幾種消 除非線形時針失真的解決辦法，而在實際應(yīng)用中，有時