摘 要:許多模擬電子技術(shù)教材在討論放大電路輸出波形失真情況時(shí)，均以NPN管放大電路作為對(duì)象來(lái)分析，對(duì)于PNP管放大電路并沒(méi)有詳細(xì)介紹。在此對(duì)PNP管放大電路與NPN管放大電路輸出波形的失真情況從理論及實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩方面做了詳細(xì)的說(shuō)明和比較。對(duì)幫助初學(xué)者掌握和理解問(wèn)題具有重要意義。

關(guān)鍵詞:PNP管放大電路;NPN管放大電路;飽和失真;截止失真

中圖分類號(hào):TN101;TN710文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004-373X(2010)02-164-02

Simulation and Comparison of Output Waveform Distortion of PNP and NPN Amplifier

MU Ren

(Inner Mongolia University for the Nationalities，Tongliao，028000，China)

Abstract:Most analog electronic technology textbooks studying the PNP amplifier，but rarely studying the NPN amplifier，when discussing the distortion of amplifier.A detail comparison on the output waveform distortion of PNP amplifier and NPN amplifier from both theory and experiment is proposed.It is of great importance for helping beginner to master and understand this course.

Keywords:PNP amplifier;NPN amplifier;saturation distortion;cutoff distortion

在模擬電子技術(shù)教材中討論放大電路輸出波形失真情況時(shí)，均以NPN管放大電路作為分析對(duì)象分析其輸出波形的失真情況[1-5]。對(duì)于NPN管放大電路，在發(fā)生飽和失真時(shí)，輸出波形的負(fù)半周產(chǎn)生失真，即為削底失真，在發(fā)生截止失真時(shí)，輸出波形的正半周產(chǎn)生失真，即為削頂失真。而對(duì)于PNP管放大電路來(lái)說(shuō)，波形失真情況恰恰相反，在發(fā)生飽和失真時(shí)，輸出波形的正半周產(chǎn)生失真，即為削頂失真，在發(fā)生截止失真時(shí)，輸出波形的負(fù)半周產(chǎn)生失真，即為削底失真[6]。由于許多教材沒(méi)有詳細(xì)分析介紹，而初學(xué)者在學(xué)習(xí)中常會(huì)遇到這一類的問(wèn)題，因而造成了初學(xué)者理解和掌握上的困難。為此，這里利用作圖法及仿真實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)這一問(wèn)題做詳細(xì)的說(shuō)明。

1 理論分析

NPN管組成的放大電路失真情況在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教材中已有詳盡分析說(shuō)明，這里不再重復(fù)。下面對(duì)PNP管放大電路的失真情況利用圖解法做詳細(xì)分析。

與NPN管組成的放大電路相比較，PNP管組成的放大電路ic與uce均為負(fù)，故畫(huà)出其輸出特性曲線如圖1所示。設(shè)交流負(fù)載線與輸出特性曲線相交于Q1及Q2兩點(diǎn)。即當(dāng)將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值取成較小值時(shí)，放大電路工作點(diǎn)變高，如Q1 點(diǎn)，接近飽和區(qū);當(dāng)將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值取成較大值時(shí)，放大電路工作點(diǎn)變低，如Q2 點(diǎn)，接近截止區(qū)。所以，當(dāng)輸入一定幅度的正弦信號(hào)時(shí)，可以看到，在工作點(diǎn)Q1處，放大電路輸出波形正半周首先出現(xiàn)失真，也就是削頂失真，說(shuō)明PNP管在發(fā)生飽和失真時(shí)是削頂失真。而工作點(diǎn)在Q2處時(shí)，放大電路輸出波形負(fù)半周首先出現(xiàn)失真，也就是削底失真，說(shuō)明PNP管的截止失真是削底失真。而對(duì)于NPN管放大電路來(lái)說(shuō)，在發(fā)生飽和失真時(shí)，輸出波形的負(fù)半周產(chǎn)生失真，即為削底失真，在發(fā)生截止失真時(shí)，輸出波形的正半周產(chǎn)生失真，即為削頂失真。PNP管組成的放大電路輸出波形失真情況與NPN管組成的放大電路輸出波形失真情況完全相反。

圖1 PNP管輸出特性曲線及放大電路失真情況

2 仿真實(shí)驗(yàn)

Multisim仿真軟件[7-9]支持模擬電路、數(shù)字電路及模/數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)仿真，仿真結(jié)果準(zhǔn)確直觀。實(shí)驗(yàn)中PNP管與NPN管組成的放大電路均采用單管共射放大電路，為方便比較，兩放大電路共地，輸入信號(hào)相同。利用Multisim軟件將實(shí)驗(yàn)電路聯(lián)接成如圖2所示情況，兩放大電路輸出端分別接虛擬示波器A，B兩通道，將兩放大電路輸入端同時(shí)接在初始值為10 mV/1 kHz的信號(hào)源上，波形如圖3所示，其為正弦波。接通仿真電源開(kāi)關(guān)時(shí)，電路即可開(kāi)始工作。

圖2 單管共射放大電路

圖3 輸入信號(hào)波形

飽和失真的觀察:當(dāng)將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值設(shè)置成較小值時(shí)，兩放大電路工作點(diǎn)變高，接近飽和區(qū)。適當(dāng)增大輸入信號(hào)幅度時(shí)，則出現(xiàn)飽和失真，輸出波形如圖4所示。其中上邊波形為NPN管放大電路的輸出波形，出現(xiàn)削底失真，下邊波形為PNP管放大電路的輸出波形，出現(xiàn)削頂失真。

圖4 飽和失真

截止失真的觀察:當(dāng)將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值設(shè)置成較大值時(shí)，兩放大電路工作點(diǎn)變低，按近截止區(qū)。當(dāng)適當(dāng)增大輸入信號(hào)幅度時(shí)，則出現(xiàn)截止失真，輸出波形如圖5所示。其中上邊波形為NPN 管放大電路的輸出波形，出現(xiàn)削頂失真，下邊波形為PNP管放大電路的輸出波形，出現(xiàn)削底失真。

圖5 截止失真

3 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)以上理論分析及仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，PNP管放大電路和NPN管放大電路的輸出波形發(fā)生失真情況完全相反。發(fā)生飽和失真時(shí)，NPN管放大電路為削底失真，PNP管放大電路為削頂失真。發(fā)生截止失真時(shí)，NPN管放大電路為削頂失真，PNP管放大電路為削底失真。其原因?yàn)閮晒芄ぷ麟妷簶O性及管子電流方向完全相反，由此造成了以上所述情況的出現(xiàn)。

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