实验九、消除互补输出级交越失真方法的研究

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。
$$(a)静态测试$$$$(b)动态测试$$$$图1互补输出级的测试$$

四、仿真结果

仿真结果如下表所示。$$表1基本互补电路的测试数据$$

直流电压表1读数 $U_{B1}$/mV	直流电压表2读数 $U_{E1}$/nV	输入信号 V1 峰值/V	输出信号峰值/V
0	-8.987	2.788	2.107

$$表2消除交越失真的互补输出级的测试数据$$

直流电压表3读数 $U_{B3}$/mV	直流电压表4读数 $U_{B4}$/mV	直流电压表5读数 $U_{E3}$/mV	输入信号 V2 峰值/V	$Q_3$ 基极动态电位/V	$Q_4$ 基极动态电位/V	输出信号峰值/V
721.256	-721.324	14.705	2.788	1.986	1.986	2.778

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 $U_{B3}\approx -U_{B4}=721\text{mV}$，表明两只管子在静态均处于导通状态，发射极的直流电位 $U_{E3}\approx 14.7\text{mV}$，很接近0，说明管子具有很好的对称性。$U_{B3}\ne -U_{B4}$、$U_{E3}\ne 0$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，$U_{b3}=U_{b4}=1.986\text{V}\approx U_i$，说明在动态分析中可将 $Q_3$ 和 $Q_4$ 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。