模電書上說：對于放大電路的要求，除了要得到所需要的放大倍數(shù)之外，還要求輸出波形不失真; 輸出波形是否失真，與靜態(tài)工作點密切相關。 本文將討論如何處理放大電路輸出波形出現(xiàn)截止失真和飽和失真的問題。

靜態(tài)工作點的設置

直流通路

因為三極管放大狀態(tài)下發(fā)射結正偏，集電結反偏，設發(fā)射極電壓為0，查閱資料可得，2N3904是硅NPN型管，故導通電壓大約在0.7V左右，調(diào)節(jié)基極電阻R1使基極電壓在0.7V左右，此時基極電阻R1=310KΩ，集電極電阻R2=200Ω，基極電壓Vb=0.7V，集電極電壓Vc=7.22V，Vc>Vb>Ve，三極管處在放大狀態(tài)。 此時基極電流Ib=0.024mA。

接著查閱2N3904數(shù)據(jù)手冊，獲得其輸出特性曲線如下：

2N3904輸出特性曲線

由基爾霍夫電壓定律得，Uce=Vcc-Ic*Rc，當Ic=0時，Uce=Vcc=8V，當Uce=0V時，Ic=Vcc/Rc=0.04A，可以在輸出特性曲線圖中畫出直流負載線如下：

由于之前我設定的靜態(tài)工作點中基極電流Ib=24uA在上面的特性曲線中過低，于是我調(diào)整基極電阻R1使得靜態(tài)工作點Q在輸出特性曲線圖的偏中間的位置，大約使得基極電流為100uA，得到：

靜態(tài)工作點Q

調(diào)整后的直流通路

調(diào)整后Q點的基極電阻大約為73KΩ，此時的Ube=0.74V，Uce=4.70V。

加入正弦小信號進行測試

共射放大電路

上圖是加入了交流小信號的放大電路，設定輸出交流信號為500Hz，振幅為10mV的正弦信號，通過示波器查看到的波形輸出結果如下：

輸入的正弦信號波形

輸出信號波形

由上面兩幅圖，輸出信號是一個相對標準的正弦波，沒有太大的失真，并且輸出信號振幅為1V左右，相比起輸出信號的10mV振幅放大了約100倍。

如果我們加入的正弦波的幅值為30mV，得到如下結果：

輸入信號波形

輸出信號波形

可以明顯看到輸出信號的波形產(chǎn)生了明顯的失真，輸出波形的上半周波形頂部被削去了一小塊。

那么，該怎么解決這種失真問題呢?

飽和失真和截止失真

截止失真：如果靜態(tài)工作點Q過低，在輸入信號的負半周的某段時間內(nèi)，晶體管基極-發(fā)射極之間的電壓Ube小于開啟電壓Uon，晶體管進入截止區(qū)，因此，基極電流Ib和集電極電流Ic波形將產(chǎn)生底部失真，輸出電壓Uo波形將產(chǎn)生頂部失真。

飽和失真：如果靜態(tài)工作點Q過高，在輸入信號的正半周靠近峰值的某段時間內(nèi)，晶體管工作點進入飽和區(qū)，基極電流Ib增大，集電極電流Ic不再隨著增大，使集電極電流Ic波形產(chǎn)生頂部失真，輸出電壓Uo波形產(chǎn)生底部失真。

根據(jù)上面仿真實驗的輸出結果，輸出信號波形明顯是產(chǎn)生了頂部失真，也就是截止失真。 說明在輸入信號振幅為30mV時，輸入信號的負半周的某段時間Ube

所以，要解決截止失真這個問題需要再次調(diào)整靜態(tài)工作點，使靜態(tài)時Ube的電壓要大于743mV，這樣在疊加了正弦信號后Ube才能大于713mV。

由于Ube=Vcc - Ib*Rb，要想使靜態(tài)時Ube的電壓增大，方法有：

減小基極電阻R1

增大Vcc

首先嘗試將基極電阻減小到60kΩ，此時Ube=749mV

得到輸出波形如下：

R1=60KΩ時，輸出波形

R1=73KΩ時，輸出波形

跟之前R1=73KΩ時的波形做比較，發(fā)現(xiàn)波形的頂部失真明顯減小，但仍然存在一定的頂部失真，于是繼續(xù)減小基極電阻R1，當R1=50Ω時，輸出波形如下：

R1=50KΩ時，輸出波形

此時輸出波形已經(jīng)基本消除了截止失真。

至于飽和失真的解決方法，由于Uce=Vcc-βIbRc，想要不產(chǎn)生飽和失真，則需要減小Ib,使晶體管避免工作在飽和區(qū)，減小Ib的辦法就是增大Rb; 或者減小Rc也能實現(xiàn)消除飽和失真。