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实验九、消除互补输出级交越失真方法的研究

passxgx 2024-04-07 原文

一、题目

互补输出级交越失真消除方法的研究。

二、仿真电路

基本互补电路和消除交越失真互补输出级如图1所示。晶体管采用 NPN 型晶体管 2N3904 和 PNP 型晶体管 2N3906。二极管采用 1N4009。
在实际的实验中，几乎不可能得到具有理想对称性的 NPN 型和 PNP 型管，但是在 Multism 中却可以做到。因此，我们可以看到只受晶体管输入特性影响（不受其它因素影响）所产生的失真和消除这种失真的方法。

三、仿真内容

（1）利用直流电压表测量两个电路中晶体管基极和发射极电位，得到静态工作点，如图(a)所示。各电压表所测量的电压如图中所标注。
（2）用示波器分别观察两个输入信号波形和输出信号波形，并测试输出电压的幅值。如图(b)所示。Channel A为输入电压波形，Channel B为输出电压波形。
( a )   静态测试 (a)\,静态测试 (a)静态测试 ( b )   动态测试 (b)\,动态测试 (b)动态测试 图 1   互补输出级的测试 图1\,互补输出级的测试 图1互补输出级的测试

四、仿真结果

仿真结果如下表所示。 表 1   基本互补电路的测试数据 表1\,基本互补电路的测试数据 表1基本互补电路的测试数据

直流电压表1读数 U B 1 U_{B1} UB1​/mV直流电压表2读数 U E 1 U_{E1} UE1​/nV输入信号 V1 峰值/V输出信号峰值/V
0-8.9872.7882.107

表 2   消除交越失真的互补输出级的测试数据 表2\,消除交越失真的互补输出级的测试数据 表2消除交越失真的互补输出级的测试数据

直流电压表3读数 U B 3 U_{B3} UB3​/mV直流电压表4读数 U B 4 U_{B4} UB4​/mV直流电压表5读数 U E 3 U_{E3} UE3​/mV输入信号 V2 峰值/V Q 3 Q_3 Q3​ 基极动态电位/V Q 4 Q_4 Q4​ 基极动态电位/V输出信号峰值/V
721.256-721.32414.7052.7881.9861.9862.778

五、结论

1、对基本互补电路的测试可得到如下结论：
（1）静态时晶体管基极和发射极的直流电压均为0，静态功耗小。
（2）由于输入电压小于 b - e 间的开启电压时两只晶体管均截止，输出信号波形明显产生了交越失真，且输出电压峰值小于输入电压峰值。
2、对消除交越失真的互补输出级的测试可得到如下结论：
（1）晶体管基极直流电位 U B 3 ≈ − U B 4 = 721   mV U_{B3}\approx-U_{B4}=721\,\textrm{mV} UB3​≈−UB4​=721mV，表明两只管子在静态均处于导通状态，发射极的直流电位 U E 3 ≈ 14.7   mV U_{E3}\approx14.7\,\textrm{mV} UE3​≈14.7mV，很接近0，说明管子具有很好的对称性。 U B 3 ≠ − U B 4 U_{B3}\neq-U_{B4} UB3​=−UB4​、 U E 3 ≠ 0 U_{E3}\neq0 UE3​=0的原因仍在于 NPN 型晶体管 2N3904 和 PNP 型晶体管 2N3906 的不对称性。
（2）输入电压的有效值为 2 V，峰值约为 2.788 V。在动态测试中， U b 3 = U b 4 = 1.986   V ≈ U i U_{b3}=U_{b4}=1.986\,\textrm V\approx U_i Ub3​=Ub4​=1.986V≈Ui​，说明在动态分析中可将 Q 3 Q_3 Q3​ 和 Q 4 Q_4 Q4​ 的基极与输入端可看成为一个点。
（3）输出电压峰值与输入电压峰值相差无几，且输出信号波形没有产生失真，说明合理设置静态工作点是消除交越失真的基本方法，且使电路的跟随特性更好。

互补实验spanclassstyle硬件工程

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