模拟电子线路课程是电子类相关专业的必修基础课,放大电路是课程的重要基础单元[1-2]。单管放大电路是学生需要熟练掌握的课程大纲知识点,包括电流控制的电流放大和电压控制的电流放大,其中三极管构成的电流控制电流型放大电路是需要学生重点掌握的内容[2]。放大电路的性能分析包括静态性能指标和动态性能指标分析[3]。静态分析主要对应电路的直流通路,分析包括电路静态工作中三极管基极电流IB,集电极电流IC,集电极-发射极电压UCE;动态分析是指在某一静态工作点Q的前提条件下,讨论电路的放大倍数(电压放大倍数Au和电流放大倍数Ai)、输入电阻Ri、输出电阻Ro。静态工作点Q的选择将会影响动态分析时输出信号的质量,可能出现输出波形的幅度失真。教学过程中,学生常难以理解静态工作点不适带来的截止失真和饱和失真,在实验环节也常难以根据输出波形的失真判断到底是静态工作点过高或过低;此外,学生对波形的失真影响因素也不清楚[4]。
本文以典型单管共射极放大电路为例,根据电路原理图结合电路理论给出了放大电路的直流静态工作点对应的参数值;利用微变等效法分析了中频信号激励下放大电路的特性参数及失真影响因素。利用软件仿真和实验测试给出了不同静态工作点对应的输出失真情况,以期通过仿真和实验更好的阐述单管放大电路静态工作点和输出失真等的相互关系,让学生更好理解单管放大电路的特性。
1 放大电路原理及特性分析
2 单管共射极放大电路仿真分析
3 单管共射极放大电路实验测试及分析
4 结论
本文利用微变等效电路法分析了单管共射极放大电路的直流和交流特性,仿真和实验测试表明:工作在放大状态的三极管,需要满足基极和发射极正向偏置,基极和集电极反向偏置;在三极管选定的条件下,电路输出波形的失真不仅与静态工作点高低有关,还与中频输入信号幅度大小、电压放大倍数有关。当交直流电压共同作用下,三极管两个PN节处于不同电压偏置时,输出电压对应不同状态。通过本文的分析及仿真与实验,可提高学生对单管放大电路的理解与认识,特别是输出失真及对应的调整方法。
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刘恒 冉莉 孙冬娇 刘建成 南京信息工程大学电子与信息工程学院 |