一基本共射放大电路如图27-1所示,已知VCC=12V,RB=1.2MΩ,RC=2.7kΩ,晶体管的β=100,且已测得rbe=2.7kΩ,若输入正弦电压有效值为27mV,则用示波器观察到的输出电压波形是下列哪种()。
A.正弦波
B.顶部削平的失真了的正弦波
C.底部削平的失真了的正弦波
D.底部和顶部都削平的梯形波
参考答案:B
解析:
解法一:首先应该明确的是:输入和输出的正弦波形应该相差半个周期,即,输入达到正向峰值时,输出应该为负向峰值。
解法一的思路是通过判断三极管的正常工作条件来确定波形。三极管要正常工作应该满足的条件是UC>UB>UE。如果出现UBE<0或者UCE<0的情况,则三极管不能正常工作,即出现了截止。所以只要判断输入波形的正负峰值处是否出现截止即可判断输出波形是否完整。
1)当输入为正向峰值,即输入为的情况下:
则iC=β×iB=2.4(mA),所以
UCE=VCC-iC×RC=12-2.4(mA)×2.7(kΩ)=5.52(V)
说明三极管正常工作,没有发生截止,输入为正向最大,则,输出可以同时达到负向峰值,即说明输出波形没有发生底部被削平的情况。
2)当输入为负向峰值,即输入为的情况下:
故Ube=UB+U-imax=27(mV)-(mV)<0
显然,说明输入为负向幅值的时候,三极管截止无法正常工作,所以,输出无法达到正向最大值,即相当于顶部被削平,发生了失真。
解法二:这种方法的思路主要是通过作图来解,具体说明如下(有天大辅导书的朋友可以参考下册141页“求最大不失真输出电压峰值”部分及142页图11.2-10的说明)
1)先假设不会出现失真,求出输出电压的峰值。借助简化的H参数微变等效电路法,原电路等效后见图27-2。
假设输入波形的正弦表示为,如图有:
故:
即输出电压的峰值为,相位与输入电压相差半个周期。
2)最大不截止失真输出电压幅度为ICQR'L,最大不饱和失真输出电压幅度为UCEQ-UCES,其中UCES≤0.3V,可认为其值为零。
--------其中R'L=RC为负载电阻。
又:UCEQ-UCES≈UCEQ=VCC-ICQ×RC=12-1(mA)×2.7(kΩ)=9.3(V)
3)绘图如下:
以Q点为中心做输出电压的完整正弦波形图,由于存在失真,真正存在或者说能被示波器观察到的波形只有[UCEQ-UCES,ICQR'L]这两条下午线(图中虚线)之间的区间范围,前面已经求出输出峰值的大小为,所以显然是顶部被削平了。
故选(B)