模电仿真-晶体管共射放大电路的失真分析
共射放大电路判断失真的依据
共射放大电路判断失真的依据1. 引言1.1 概述共射放大电路是一种常见的电子放大器电路，其具有简单、稳定和高增益等特点，在许多电子设备中起到重要作用。
然而，由于各种因素的影响，共射放大电路可能会发生失真现象，降低信号质量或者干扰其他信号。
因此，准确判断共射放大电路的失真情况对于保证信号传输的可靠性和质量至关重要。
1.2 文章结构本文将首先介绍共射放大电路的原理与特点，包括其基本原理、工作特点以及应用领域。
然后，文章将详细探讨判断共射放大电路失真的依据，包括输入输出特性曲线分析、非线性失真分析和频率响应分析等方面。
接着，通过实验验证与案例分析来验证所提出的判断依据，并对实验结果进行数据分析和案例讨论。
最后，在结论部分总结本文所得出的结论，并展望未来研究方向与建议。
1.3 目的本文旨在通过深入研究共射放大电路判断失真的依据，为工程技术人员提供准确判断共射放大电路失真情况的方法和依据。
通过本文的研究，希望能够提高共射放大电路的设计和调试水平，进一步推动电子设备的发展和应用。
2. 共射放大电路的原理与特点：2.1 共射放大电路的基本原理：共射放大电路是一种常用的单级晶体管放大电路，由一个NPN型晶体管、输入耦合网络和输出负载组成。
其基本原理如下：当输入信号施加到基极时，通过输入耦合网络传递给晶体管的发射极。
当输入信号变化时，导致基结电压发生变化，从而改变晶体管的工作状态。
在共射放大电路中，信号电压经过共阻（发射极负载电阻）产生对地共节点，并通过输出耦合元器件传递至负载上。
在这个过程中，晶体管会进行放大操作。
2.2 共射放大电路的工作特点：- 放大增益高：由于共射放大电路采用了反相输入、反相输出的方式，因此具有较高的电压增益。
- 输入输出隔离：由于输入与输出之间通过晶体管来进行功率转换，因此可以实现较好的输入输出隔离效果。
- 输入阻抗低：由于共射放大电路使用了低阻抗驱动方式，使得其具有较低的输入阻抗。
- 输出阻抗高：共射放大电路的输出阻抗较高，可以与后级负载进行匹配。
模电论文放大电路失真现象的研究
目录一、引言 (2)二、晶体管放大电路的类型 (2)2.1共射极放大电路 (2)2.2共集极放大电路 (2)2.3共基极放大电路 (2)三、几种类型的失真 (3)3.1非线性失真 (3)3.1.1饱和失真 (3)3.1.2截止失真 (4)3.1.3交越失真 (4)3.1.4双向失真 (6)3.2晶体管放大电路非线性失真的因素概括 (6)3.2.1信号源内阻 (6)3.2.2放大器接法 (6)3.2.3负反馈 (7)3.2.4多级反相放大 (7)3.3线性失真 (7)四、总结 (8)参考文献 (9)放大电路失真现象的研究张翔翔（北京交通大学电子信息工程学院北京 100044）摘要：本文介绍了几类放大电路，然后介绍了几种晶体管放大电路几种类型的失真。
并分析了失真产生的原因，又通过具体电路的具体波形非线性失真，介绍了线性失真和非线性失真的区别，着重讲解了减少线性失真和非线性失真的方法和步骤。
一、引言失真的情况在现实生活中随处可见，指的是指一个物体、影像、声音、波形或其他资讯形式其原本形状（或其他特征）的改变现象，而且往往是不希望出现的。
在理想的放大器中，输出波形除放大外，应与输入波形完全相同，但实际上，不能做到输出与输入的波形完全一样，这种放大电路中的失真无疑会给工程增加一些麻烦，所以对其失真类型的判断和采取相应的改进措施就显得颇为必要了。
放大电路常见的失真分为线性失真和非线性失真，其中非线性失真又包括饱和失真、截止失真和交越失真。
二、晶体管放大电路的类型晶体管放大电路中的关键器件便是晶体管。
由NPN型晶体管和PNP型晶体管组成基本放大电路各有3种，即共射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路。
2.1共射极放大电路图2-1左所示为共射极放大电路的基本结构，从图中可以看到该类电路是将输入信号加到晶体管基极和发射极之间，而输出信号又取自晶体管的集电极和发射极之间，由此可见发射极为输入信号和输出信号的公共接地端，具有这种特点的单元电路便称为共射极放大电路。
模电实验 晶体管共射极放大电路
晶体管的静态工作点对放大电路能否正常工作起着重要的作用。对安装好的晶体管放大电路必须进行静态工作点的测量和调试。
1静态工作点的测量：
晶体管的静态工作点是指VBEQ、IBQ、VCEQ、ICQ四个参数的值。这四个参数都是直流量，所以应该使用万用电表的直流电压和直流电流档进行测量。
放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AU。为此，可采用前述测AU的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。
3DG 9011(NPN)
晶体管共射极放大电路
一、实验目的
1、学习放大电路静态工作点的测试及调整方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。
2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验原理
图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。
(a) (b)
图1－2静态工作点对uO波形失真的影响
改变电路参数UCC、RC、RB（RB1、RB2）都会引起静态工作点的变化，如图2－3所示。但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。
图1－3电路参数对静态工作点的影响
最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
关于放大电路失真现象的研究
模拟电子技术研讨论文放大电路失真现象的研究学院：电子信息工程学院专业：通信工程学号：学生：指导教师：***2013年5月目录引言 (3)1.失真类型及产生原因 (3)1.1非线性失真 (3)1.2线性失真 (3)2.各类失真现象分析 (4)2.1截止、饱和和双向失真 (4)2.1.1截止、饱和失真理论分析 (4)2.1.2饱和失真的Mutisim仿真 (4)2.1.3双向失真分析及改善方案 (5)2.2交越失真 (5)2.2.1交越失真理论分析 (5)2.2.2传统交越失真改善方案 (6)2.2.3基于负反馈的改善方案 (6)2.3不对称失真 (7)2.3.1不对称失真概念 (7)2.3.2不对称失真理论分析 (7)2.3.3传统负反馈改善方案 (8)2.3.4多级反相放大改善方案 (8)2.4线性失真 (9)2.4.1线性失真理论分析 (9)2.4.2线性失真电路设计及改善方案仿真 (9)3.用双级反相放大改善不对称失真的电路设计 (10)4.总结 (11)【参考文献】 (12)放大电路失真现象的研究（北京交通大学电子信息工程学院，北京 100044）摘要：失真问题是模拟电子技术中的一个重要问题，系统化解决失真问题，能够给放大电路在工程中的设计提供便利。
本文简单地介绍了失真的类型，系统地介绍了各类失真现象产生的原因，同时设计了各类失真电路，给出了各类失真的改善方案，对部分失真问题进行了仿真实验。
关键词：非线性失真、线性失真、三极管放大电路、负反馈、Multisim仿真引言在放大电路中，其输出信号应当如实的反映输入信号，即他们尽管在幅度上不同，时间上也可能有延迟，但波形应当是相同的。
但在实际电路中，由于种种原因，输入信号不可能与输入信号的波形完全相同，这种现象叫做失真。
在工程上，电路的失真影响着放大电路的正常使用，在理论上对各种失真现象的原理的研究，有利于工程上快速检测出放大电路失真的原因，从而完善放大电路的设计。
只要是共射放大电路输出电压的底部失真都是饱和失真
只要是共射放大电路输出电压的底部失真都是饱和失真共射放大电路是一种常见的放大电路，它的输出电压在底部失真时往往是饱和失真。
这种失真现象是由于电路中晶体管的工作状态发生变化导致的，下面我们将从晶体管工作原理、共射放大电路结构以及饱和失真等方面详细解释。
一、晶体管工作原理晶体管是一种半导体器件，它具有三个区域：P型区、N型区和P型区。
其中，N型区在P型区中央形成一个PN结，称为基极；P型区与N型区之间形成两个PN结，分别称为发射极和集电极。
当正向偏置PN结时，基极与发射极之间形成一个低阻抗通道，从而使集电极与发射极之间产生一个高阻抗通道。
当在基极端加上一个正向偏置电压时，会使得PN结变窄，同时使得少数载流子（空穴）从P区向N区扩散，并被N区的多数载流子（电子）捕获而形成漂移电流。
这些漂移电流进入集电极并输出到负载上。
因此，在共射放大电路中，晶体管的基极被作为输入端，集电极被作为输出端。
二、共射放大电路结构共射放大电路是一种常见的放大电路结构，它由晶体管、输入信号源、输出负载以及直流偏置电路组成。
其中，直流偏置电路用于提供晶体管工作所需的直流偏置电压和电流。
在共射放大电路中，输入信号源通过耦合电容连接到晶体管的基极上。
当输入信号变化时，会使得晶体管的漂移电流发生变化，从而使得输出信号随之发生变化。
输出信号通过耦合电容连接到输出负载上。
三、饱和失真饱和失真是指当输出信号达到某个临界值时，晶体管不能再提供更多的漂移电流，从而导致输出信号不再随着输入信号变化而变化。
在共射放大电路中，当输出信号达到正半周或负半周最大值时，晶体管就会进入饱和状态。
在饱和状态下，集电极与发射极之间形成一个低阻抗通道，并且漂移电流已经达到最大值。
此时，在增益较大的情况下，输出信号的波形会发生明显的扭曲，即出现底部失真。
因此，只要是共射放大电路输出电压的底部失真都是饱和失真。
四、如何避免饱和失真为了避免共射放大电路出现饱和失真，可以采取以下措施：1. 适当调整直流偏置点，使得晶体管在工作时能够提供足够的漂移电流。
模拟电子技术实 验放大电路的失真研究
国家电工电子实验教学中心模拟电子技术实验报告实验题目：放大电路的失真研究学院：电子信息工程学院专业：轨道交通信号与控制学生姓名：陶威东学号： 14212129任课教师：白双2016 年 5 月 31 日1 实验题目及要求1.基本要求（1）输入一标准正弦波，如图1（a ），频率2KHz ，幅度50mV ，输出正弦波频率2KHz ，幅度1V 。
（2）图1（b ）是电路输出波形，讨论产生失真的机理，阐述如何修改电路，达到设计要求。
（3）图1（c ）是电路输出波形，讨论产生失真的机理，阐述如何修改电路，达到设计要求。
（4）图1（d ）是电路输出波形，讨论产生失真的机理，阐述如何修改电路，达到设计要求。
（5）输入一标准正弦波，频率2KHz ，幅度5V ，设计电路使之输出如图1（e ）的波形，并改进。
2.发挥部分（1）设计电路使之输出如图1（f ）的波形，并改进。
3.失真研究（1）影响单级放大电路失真的器件有哪些？Re 的作用是什么？（2）由单电源供电的运算放大器电路会出现哪种失真？（3）负反馈可解决波形失真，解决的是哪类失真？（4）消除交越失真为什么要用二极管？（5）放大电路加入负载后会出现失真吗？为什么？t （a ） （b ） （c ） t （d ） （e ） （f ） 图1（6）如何测量放大电路的输入电阻、输出电阻和通频带？（7）用场效应管组成的放大电路或运算放大器同样会产生所研究的失真吗？（8）当温度升高，晶体管组成的电路刚刚产生静态工作点漂移，使电路产生某种失真，此时由场效应管组成的电路也同样失真吗？为什么？（9）归纳失真现象，并阐述解决失真的技术。
（10）有哪些原因可能造成单级共射放大电路产生双向失真？（信号、晶体管、电阻）（11）当单级共射放大电路的电源电压减小时，可能发生哪种失真?（12）有哪些原因可能造成差分放大电路产生非对称失真？4.重点归纳（1）给出不同输出波形失真现象，逆向设计放大电路并改进，体现系统性和工程性。
完整版共射放大电路计算仿真测试分析报告
完整版共射放大电路计算仿真测试分析报告一、引言共射放大电路是一种常用的电子放大电路，可以将输入信号的幅度放大到较大的输出信号。
本文将对共射放大电路进行计算、仿真和测试，并进行详细的分析和报告。
二、电路图和参数共射放大电路的电路图如下所示：（插入电路图）电路参数如下：输入信号幅度Vin = 0.1V输入信号频率f=1kHz直流输入电源Vcc = 12V直流电源温度T=25°CBJT参数：β = 100，Vbe = 0.7V三、计算分析1.静态工作点计算根据电路图，可以通过分压电路计算基极电压Vb，即：Vb = Vcc * (R2 / (R1 + R2))在此基础上，可以计算发射极电压Ve，即：Ve = Vb - Vbe根据等效电路模型，可以计算集电极电流Ic，即：Ic=β*Ib2.放大倍数计算共射放大电路的放大倍数Av可以通过下式计算：Av=-β*(Rc/Re)3.频率响应计算共射放大电路的截止频率fc可以通过下式计算：fc = 1 / (2π * Re * Ce)四、仿真测试在Multisim软件中，创建共射放大电路的电路图，并设置参数如上所述。
通过输入一个正弦信号，观察输出信号的波形，并测量输入输出信号的幅度和相位差。
五、仿真结果分析1.静态工作点分析通过计算，得到静态工作点的电压如下：Vb=4.8VVe=4.1VIc=10mA2.放大倍数分析通过计算，得到放大倍数Av=-100，即原始信号被放大了100倍。
3.频率响应分析通过计算，得到截止频率fc = 159Hz。
这意味着在这个频率以下，放大倍数基本保持稳定；而在高于这个频率的信号，放大倍数将逐渐减小。
4.仿真测试结果根据仿真测试，可以观察到输入信号被放大了100倍，并且相位差较小，说明该共射放大电路具有较好的增益和线性特性。
六、结论通过对共射放大电路进行计算、仿真和测试，可以得到如下结论：1.静态工作点分析表明，电路能够在合适的工作范围内正常工作。
模电仿真-晶体管共射放大电路的失真分析
晶体管共射放大电路的失真分析一、设计目的1.总结Q点设置原则。
2.总结截止失真和饱和失真可能发生的场合以及可以使用的调节手段。
3.总结带载后对电路输出电压造成的影响。
二、设计要求及内容1.电路图如下图1所示，调节Rb的值，使得U CEQ=6V，计算最大不失真输出电压Uom的理论值，并和仿真结果加以对比。
图1调节Rb的值，使得UCEQ=6V，如下图2，这时Rb的值为560.4KΩ。
图2 图解法:当小信号幅值增大到5.23mV时，总谐波失真约为5%。
这时输出波形发生饱和失真，如下图：继续增大小信号到20mV时，输出波形发生饱和失真，如下图：这时输出电压波形底部峰值为3.588V，所以最大不失真电压为Uom=3.588/√2=2.54V。
仿真结果与理论分析结果有较大的误差。
2.元件和参数如下图设置，请完成:(1) 空载时电路会发生什么失真? 请做图解法的理论分析，并用仿真验证。
(2) 若电路带载(S1闭合)，该失真会消除吗? 输出电压会怎样变化? 请做图解法从负载线变化的角度做理论分析，并用仿真验证。
(3) 如何消除此失真，请做图解法理论分析，并用仿真验证。
图解法：理论上分析其直流工作点，由Vcc=IBQ*Rb+U BEQ,Vcc=I CQ*Rc+U CEQ，I CQ=βI BQ，三式联立解得，U CEQ =10.87V, I BQ=3.77uA, I CQ =377uA则当开关断开时，理论上应该是先发生顶部失真，即截止失真。
（1）开关断开时,Q点如下:开关闭合时,Q点如下:由以上的图可知,闭合开关,带载后对直流工作点没有影响。
空载时输出波形如下:由上图可知空载时电路会发生截止失真。
（2）电路带载（开关闭合）后，截止失真不会消除，输出电压幅值减半。
图解法：从理论上分析，带载后由于交流负载线变化，在横轴上的截距变成: UCEQ + I CQ *(R1//R2）=10.86+0.57=11.43V，输出波形上半部分还是不能完全在放大区，所以理论上不可能消除截止失真。
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晶体管共射放大电路的失真分析
一、设计目的
1.总结Q点设置原则。
2.总结截止失真和饱和失真可能发生的场合以及可以使用的调节手段。
3.总结带载后对电路输出电压造成的影响。
二、设计要求及内容
1.电路图如下图1所示，调节Rb的值，使得U CEQ=6V，计算最大不失真输出电压Uom的理论值，并和仿真结果加以对比。
图1
调节Rb的值，使得U
CEQ=6V，如下图2，这时Rb的值为560.4KΩ。
图2 图解法:
当小信号幅值增大到5.23mV时，总谐波失真约为5%。
这时输出波形发生饱和失真，如下图：
继续增大小信号到20mV时，输出波形发生饱和失真，如下图：
这时输出电压波形底部峰值为3.588V，所以最大不失真电压为Uom=3.588/√2=2.54V。
仿真结果与理论分析结果有较大的误差。
2.元件和参数如下图设置，请完成:
(1) 空载时电路会发生什么失真? 请做图解法的理论分析，并用仿真验证。
(2) 若电路带载(S1闭合)，该失真会消除吗? 输出电压会怎样变化? 请做图解法从负载线变化的角度做理论分析，并用仿真验证。
(3) 如何消除此失真，请做图解法理论分析，并用仿真验证。
图解法：
理论上分析其直流工作点，由Vcc=I
BQ*Rb+U BEQ,Vcc=I CQ*Rc+U CEQ，I CQ=βI BQ，三式联立解得，U CEQ =10.87V, I BQ=3.77uA, I CQ =377uA
则当开关断开时，理论上应该是先发生顶部失真，即截止失真。
（1）开关断开时,Q点如下:
开关闭合时,Q点如下:
由以上的图可知,闭合开关,带载后对直流工作点没有影响。
空载时输出波形如下:
由上图可知空载时电路会发生截止失真。
（2）电路带载（开关闭合）后，截止失真不会消除，输出电压幅值减半。
图解法：从理论上分析，带载后由于交流负载线变化，在横
轴上的截距变成: U
CEQ + I CQ *(R1//R2）=10.86+0.57=11.43V，输出波形上半部分还是不能完全在放大区，所以理论上不可能消除截止失
真。
电压输出波形如下图，由下图可知电路带载（开关闭合）后截止失真并没有消除，输出电压幅值减半。
（3）要消除截止失真，可以增加一个射极电阻Re，从而增大晶体管基极电压，使Q点上升。
图解法：
从理论上分析，要消除截止失真，只需把Q点升高即可。
而要升高
Q点，我们可以通过增大晶体管基极电压来增大基极电流。
为了增大基极与射极的压降，在射极支路上加一个电阻。
增加电阻Re→U BE ↑→I B↑→I C↑。
电压输出波形如下图：
由上图可知输出波形上下近似对称，截止失真程度变小，说明增加射极电阻Re可以消除截止失真。
3.元件和参数如下图设置，请完成:
(1) 空载时电路会发生什么失真? 请做图解法的理论分析，并用仿真验证。
(2) 若电路带载(S1闭合)，该失真会消除吗? 输出电压会怎样变化? 请做图解法从负载线变化的角度做理论分析，并用仿真验证。
(3) 如何消除此失真，请做图解法理论分析，并用仿真验证。
（1）开关断开时,Q点如下
空载时电路会发生饱和失真。
图解法：
理论上分析其直流工作点，由Vcc=I
BQ*Rb+U BEQ,Vcc=I CQ*Rc+U CEQ，I CQ=βI BQ，三式联立解得，U CEQ =0.7V, I BQ=37.7uA, I CQ =3.77mA。
则当开关断开时，理论上应该是先发生底部失真，即饱和失真。
仿真结果输出电压波形如下图：
由上图可知空载时电路会发生饱和失真。
（2）电路带载后饱和失真有可能消除，输出电压幅值减半。
图解法：
电压输出波形如下图，由下图可知电路带载（开关闭合）后饱和失真程度减小，输出波形上下近似对称，所以饱和失真有可能消除。
输出电压幅值减半。
（3）要消除饱和失真，可以增大Rb的阻值，或者减小Rc的阻值。
图解法：
如下图所示，增大Rb的阻值：
增大Rb的阻值后输出波形如下图：
饱和失真程度减小，输出波形上下近似对称，所以增大Rb的阻值可
以消除饱和失真。
如下图所示，减小Rc的阻值：
减小Rc的阻值后输出波形如下图：。