互补输出级交越失真消除方法的研究.doc

电子技术实训与课程设计题 目 互补输出级交越失真消除方法的研究 学 号 P131814092 姓 名 刘祖机 专业班级 2013级电气工程及其自动化2班 学 院 电气工程学院 指导教师 马小琴摘要在实际的实验中，几乎不可能得到具有较为理想对称性的PNP型和NPN型管，但在Multisim中却可以做到因此，我们可以通Multisim仿真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针对消除交越失真的方法有多种，本设计是研究利用二极管和电阻的压降产生偏置电压的方法消除交越失真本论文针对此设计的系统总体设计过程，仿真电路的搭建过程做介绍及对仿真结果进行分析总结得出结论 关键词: Multisim仿真、交越失真、消除交越失真目录1 系统总体设计 11.1 软件介绍 11.2 基本互补电路来由和功能 11.3 产生交越失真的原因 11.4 交越失真克服措施 21.5 利用二极管和电阻的压降产生偏置电压的方法消除交越失真 21.5.1原理 21.5.2二极管和电阻的选择 32 仿真电路的搭建 42.1 用于测量静态工作点电路 42.1.1电路图 42.1.2原件清单 42.2 用于观察输入输出信号波形电路 52.2.1电路图 52.2.2原件清单 53 仿真结果 63.1 静态工作点的测量结果 63.2 输入输出信号波形及输出电压值 63.3 仿真数据记录表 74 结论 84.1 对基本互补电路的测试可得到如下结论： 84.2 对消除交越失真的互补输出级的测试可得到如下结论： 81 系统总体设计1.1 软件介绍Multisim 是 Interactive Image Tecnologies 公司推出的以 Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般 Windows 应用软件的桌面风格1.2 基本互补电路来由和功能对于电压放大电路的输出级，一般有两个基本要求：一是输出电阻低，二是最大不失真输出电压尽可能大分析所学过的各种基本放大电路，共集放大电路满足前一要求，但它带上负载后静态工作点会产生变化，且输出不失真电压也将减小为了满足上述要求，并且做到输入电压为零时输出电压为零，便产生了双向跟随器的互补输出级1.3 产生交越失真的原因由于晶体管的输入和输出特性，在电流趋于零时，都有一个非线性失真特别严重的区域，所以ic在开始导通的一段时间里增长很慢，当ic1与ic2相互交替时，(icl、ic2）的波形和输入波形相差较大这种乙类推挽放大器所特有的失真称为交越失真产生交越失真电路原理如图1-1所示 图1-1、产生交越失真电路图 图1-2、交越失真波形图1.4 交越失真克服措施克服交越失真的措施是：避开死区电压区，使每一晶体管处于微导通状态，一旦加入输入信号，使其马上进入线性工作区提供给晶体管静态偏置使其微导通有三种途径：（1）利用二极管和电阻的压降产生偏置电压；（2）利用VBE扩大电路产生偏置电压（3）利用电阻上的压降产生偏置电压。

交越失真出现在乙类放大电路，甲类放大电路失真最小但是效率较低10%左右，乙类有交越失真但是其效率高，所以出现了甲乙类放大电路，比甲类效率高，比乙类失真小1.5 利用二极管和电阻的压降产生偏置电压的方法消除交越失真1.5.1 原理为消除交越失真，可分别给两只晶体管的发射结加很小的正偏压，让两只晶体管在静态时各有一个很小的Ic流过这样，既可以消除交越失真，又不会对效率有很大影响严格地将，此时晶体管已工作在甲乙类状态，但由于静态偏压较小，所以一般仍称它为乙类放大器，以区别静态电流较大的甲乙类放大器利用二极管和电阻的压降产生偏置电压的方法消除交越失真电路原理如图1-3所示图1-3、利用二极管和电阻的压降产生偏置电压消除交越失真电路图1.5.2 二极管和电阻的选择 在此选用两个IN4009的快恢复二极管,和阻值为1.0kOhm_5%的电阻2 仿真电路的搭建2.1 用于测量静态工作点电路2.1.1 电路图图2-1产生交越失真电路图 图2-2消除交越失真电路图2.1.2 原件清单表表2-1产生交越失真电路原件清单 表2-2消除交越失真电路原件清单2.2 用于观察输入输出信号波形电路2.2.1 电路图图2-3产生交越失真电路图 图2-4消除交越失真电路图2.2.2 原件清单表表2-3产生交越失真电路原件清单表2-4消除交越失真电路原件清单3 仿真结果3.1 静态工作点的测量结果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，得到静态工作点的测量。

测量静态工作点结果见图3-1、图3-2 a) 直流电压表1读数 (b) 直流电压表2读数图3-1、基本互补电路仿真结果(a) 直流电压表3读数 (b)直流电压表4读数 (c)直流电压表5读数 图3-2、消除交越失真电路仿真结果3.2 输入输出信号波形及输出电压值用示波器分别观察交越失真电路和消除交越失真电路输入输出信号波形并测试输出电压幅值输入输出信号波形见图3-3、图3-4图3-3、产生交越失真电路仿真结果波形图（a）输出电压幅值 (b) 消除交越失真电路输入输出信号波形图3-4、消除交越失真电路仿真结果3.3 仿真数据记录表表3-1 基本互补电路的测试数据直流电压表1读数UB1/mV直流电压表2读数UE1/nV输入信号V1输出信号峰值/V0-8.9872．8282.146表3-2 消除交越失真互补输出级的测试数据直流电压表3读数UB3/mV直流电压表4读数UB3/mV直流电压表5读数UE3/mV输入信号V2峰值/VQ3基极动态电位/VQ4基极动态电位/V输出信号峰值/V721.277-713.71918.5492.8281.9881．9882.8194 结论4.1 对基本互补电路的测试可得到如下结论：l 静态时晶体管基极和发射极的直流电压均为0，静态功小。

l 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4.2 对消除交越失真的互补输出级的测试可得到如下结论：l 晶体管基极直流电位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UE3≈18.549mV，很接近0，说明管子具有很好的对称性UB3≠-UB4 、UE3≠0的原因仍在于NPN型晶体管2N3904和PNP型晶体2N3906的不对称性l 输入电压的峰值为2.828V，有效值约为2.819V在动态测试中UE3 = UE3 = 1.988V≈Ui ，说明在动态的近似分析中可将Q3和Q4的基极与输入端可看成为一个点l 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。