晶体三极管放大电路的非线形失真及其解决办法

    摘要：晶体三极管在现代电路中有着广泛的应用，其主要功能是放大功能和开关功能，本文主要针对三极管的放大功能进行分析，重点介绍了晶体管在放大电路中出现的非线形失真的原因进行了深入的分析，最后给出了非线形失真的原因极其解决办法。

    关键词：晶体三极管  放大电路  非线形失真  解决办法

    1 三极管的非线形失真

    当我们用三极管对信号进行放大的时候，目的是对信号有一定比例地放大，如果不能按比例放大，放大后的信号与原信号相比就改变了性质，这种现象我们称之为信号失真，而这种失真是由于对原信号进行非线形放大而产生的，我们称为非线形失真。

    2 非线形失真产生的原因及分类

    2.1 截止失真 现在以NPN型三极管为例说明晶体三极管的工作原理及失真原因的分析，三极管的结构和符号三极管的发射节相当于一个二极管，而二极管具有单向导电性，其所加电压与通过电流与二极管的伏安特性相同。

    只有加到发射节上的电压高与uon(开启电压)时，发射节才有电流通过，而当发射节被加反向电压时（只要不超过其反向击穿电压），只有很小的反向电流通过，我们认为这种情况下三极管处于截止状态，而在实际应用中，我们会遇到各种各样的信号需要放大，有较强的信号，有较弱的信号，也有反向的信号，根据PN节的特性，当加到发射节上的信号为较弱的信号（小于开启电压），或者是反向信号时，发射节是截止的，三极管是不能起到放大的作用，输出的信号，也出现严重的失真，此时的失真，称为截止失真。

    2.2 饱和失真 在了解三极管的饱失真前，我们先了解一下三极管的饱和导通，我们知道，当三极管的的发射节被加正向电压且Ubeuon，三极管的发射节有电流通过，以NPN三极管为例，三极管的工作过程是这样的：当发射节加正向电压时，发射区通过扩散运动向基区发射电子，形成发射极电流IE；其中一小部分与基区的空穴复合，形成基极电流IB，又由于集电极加反向电压，所以从发射极出来的大部分电子在集电极电压作用下通过漂移运动到达集电极，形成集电极电流IC。当集电极上加不同电压时，有三种情况：

    2.2.1 集电节加反向电压，集电节反偏，此时，集电极有能力收集从发射极发射出的电子，三极管处于稳定的放大状态。如电路图3，三极管工作在如图5所示的放大区。   

    2.2.2 当集电极加正向电压，集电极正偏，此时，发射极发射电子由于而集电极收集电子不足，即使基极电流增大，发射极发射电子电流增大，由于集电极收集电子不足，集电极电流也不会增大，这种情况称为三极管的饱和导通，如图5所示的饱和区。饱和导通时，三极管对信号也失去了发放大作用，此时的三极管的失真称为饱和失真。

    2.2.3 当集电结所加电压为零，即UCB=0时，三极管出处于饱和放大的临界状态。

    3 非线形失真的解决办法

    3.1 截止失真的解决办法 当输入信号uiuon时，如果没有附加电源，发射节是截止的，三极管不能进行放大作用，如果要是三极管导通，就要增加基极电位，使输入的信号同时增加某相同的电位，使要放大的输入信号都能满足大于uon，为此在基极增加一个静态电源VBB，使VBB+uiuon，保证三极管导通。如下图所示：  

    3.2 饱和失真的解决办法

    3.2.1 增加VCC 由于三极管饱和的根本原因是集电结收集电子的能力不足，所以增加VCC能够增强集电极收集电子的能力，但必须保证VCC在三极管的能承受范围内，在RC和管子不变的情况下，能够消除饱和失真。

    3.2.2 增加基极电阻RB以减小基极电流，从而集电极电流IC=βIB，在集电极电阻RC和集电极电源VCC不变的情况下，由VCE=VCC-βIBRC得集电极电压变大，从而使集电极收集电子能力增强，消除饱和失 。

    3.2.3 减小集电极电阻，在电路中其他参数不变的情况下，减小集电极电阻RC就减小了在RC上的压降由uCE=VCC-βIBRC知加在集电结的电压增大，也增强了集电极收集电子的能力，从而消除饱和失真 。

   
    3.2.4 更换一只β较小的管子.在其他参数不变的情况下，换一只放大倍数较小的管子，由uce=VCC-βIBRC知:在集电极电阻上的压降减小，也即增大了加在集电结的电位，增强了集电结收集电子的能力，从而消除饱和失真，同理由Ⅰ式得β应满足。

    4 结论

    以上是从晶体管三极管的放大原理来分析其放大失真的原因，并给出了在其他参数不变的情况下，改变电路中的某一个参数的几种消除非线形时针失真的解决办法，而在实际应用中，有时候某个参数必须满足实际情况，也既是某些参数必须在一定范围内来改变，而且有时候需要改变几个参数才能达到实际的需要，但其基本的分析方法是相同的，以上是我的一点体会，难免会有错误之处，希望批评指正。