重新开始的模电生活（五）

大信号下情况的失真分析

基本上分为超范围失真和非线性失真

饱和失真和截至失真

当晶体管进入截止区产生的输出波形失真，称为截止失真；进入饱和区产生的失真为饱和失真。

使用仿真电路图如下：

输入信号为1mV 5Khz

经过之前的静态计算，可知VF₁= 5V，在此静态下，放大电路可正常工作。

输出端电压波形如下

当把R_c增加为1.5K时，静态工作点VF₁ = 2.5V左右

输入信号10mv，即降低静态工作点，增大输入信号，输出将发生饱和失真。

这是因为静态工作点VF₁很小，在基极电流I_b变化过程中，U_CEQ<0.3V，进入饱和区导致输出截止。

如果减小R_c到200Ω，并且增加输入信号幅值为100mv，输出将发生截止失真。

因为U_c点的电压最高不能超过电源电压，晶体管截止就出现了截止失真。

如下图所示

失真电压裕度

失真电压裕度：在一个晶体管放大电路中，输入为正弦波电压信号，输出所能达到的最大的不失真正弦信号的幅度，用表示。

因此

如果当前静态工作点为Q（U_CEQ,I_CQ）则饱和失真电压裕度为：





截止失真电压裕度为：

静态负载线和动态负载线

静态负载线，描述了E_C和电阻R_C不变的情况下，静态工作点改变收到的约束。而动态负载线，描述了电路开始工作之后——u_ce和i_C在变化中收到的约束

静态负载线，即分析静态下电路输出回路。

动态负载线，即分析动态下电路输出的回路。

• 对饱和失真电压裕度：
  

• 对截止失真电压裕度：
  

实际电路的失真——非线性失真

实际情况需要考虑输入伏安特性的非线性，在还未达到超范围失真时，i_b就已经失真了。

放大电路如下，输入信号有效值为1mV时，可以看到无明显失真。

输入信号有效值为20mV时，可以看到明显的馒头状失真。

改良4电阻放大电路

两电阻放大电路由于静态工作点由I_B和β决定，所以会受β影响。这就会导致温漂，静态工作点在不同温度下不一样。所以引出4电阻放大电路，电路图如下所示

基极电压由R_B1和R_B2分压所得，相比一个电阻确定更加稳定，在发射极引入一个电阻引入了负反馈。静态工作点与β关系很小，静态工作点相对稳定。公式具体看书上。

单管放大电路的静态工作点选择

静态工作点由(I_CQ,U_CEQ)决定

1. U_CEQ一般情况下应选择动态负载线的中心位置，以保证较大的失真电压裕度。

2. I_CQ在低功耗设计中，尽量让I_CQ小。这样会导致输入电阻增大，电阻噪声增大。使用大电流，会给输入电流变化带来足够的空间，有利于抗干扰。