PNP與NPN管放大電路輸出波形失真情況仿真比較

摘 要:許多模擬電子技術教材在討論放大電路輸出波形失真情況時，均以NPN管放大電路作為對象來分析，對于PNP管放大電路并沒有詳細介紹。在此對PNP管放大電路與NPN管放大電路輸出波形的失真情況從理論及實驗結果兩方面做了詳細的說明和比較。對幫助初學者掌握和理解問題具有重要意義。

關鍵詞:PNP管放大電路;NPN管放大電路;飽和失真;截止失真

中圖分類號:TN101;TN710文獻標識碼:A文章編號:1004-373X(2010)02-164-02

Simulation and Comparison of Output Waveform Distortion of PNP and NPN Amplifier

MU Ren

(Inner Mongolia University for the Nationalities，Tongliao，028000，China)

Abstract:Most analog electronic technology textbooks studying the PNP amplifier，but rarely studying the NPN amplifier，when discussing the distortion of amplifier.A detail comparison on the output waveform distortion of PNP amplifier and NPN amplifier from both theory and experiment is proposed.It is of great importance for helping beginner to master and understand this course.

Keywords:PNP amplifier;NPN amplifier;saturation distortion;cutoff distortion

在模擬電子技術教材中討論放大電路輸出波形失真情況時，均以NPN管放大電路作為分析對象分析其輸出波形的失真情況[1-5]。對于NPN管放大電路，在發生飽和失真時，輸出波形的負半周產生失真，即為削底失真，在發生截止失真時，輸出波形的正半周產生失真，即為削頂失真。而對于PNP管放大電路來說，波形失真情況恰恰相反，在發生飽和失真時，輸出波形的正半周產生失真，即為削頂失真，在發生截止失真時，輸出波形的負半周產生失真，即為削底失真[6]。由于許多教材沒有詳細分析介紹，而初學者在學習中常會遇到這一類的問題，因而造成了初學者理解和掌握上的困難。為此，這里利用作圖法及仿真實驗的方法對這一問題做詳細的說明。

1 理論分析

NPN管組成的放大電路失真情況在模擬電子技術基礎教材中已有詳盡分析說明，這里不再重復。下面對PNP管放大電路的失真情況利用圖解法做詳細分析。

與NPN管組成的放大電路相比較，PNP管組成的放大電路ic與uce均為負，故畫出其輸出特性曲線如圖1所示。設交流負載線與輸出特性曲線相交于Q1及Q2兩點。即當將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值取成較小值時，放大電路工作點變高，如Q1 點，接近飽和區;當將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值取成較大值時，放大電路工作點變低，如Q2 點，接近截止區。所以，當輸入一定幅度的正弦信號時，可以看到，在工作點Q1處，放大電路輸出波形正半周首先出現失真，也就是削頂失真，說明PNP管在發生飽和失真時是削頂失真。而工作點在Q2處時，放大電路輸出波形負半周首先出現失真，也就是削底失真，說明PNP管的截止失真是削底失真。而對于NPN管放大電路來說，在發生飽和失真時，輸出波形的負半周產生失真，即為削底失真，在發生截止失真時，輸出波形的正半周產生失真，即為削頂失真。PNP管組成的放大電路輸出波形失真情況與NPN管組成的放大電路輸出波形失真情況完全相反。

圖1 PNP管輸出特性曲線及放大電路失真情況

2 仿真實驗

Multisim仿真軟件[7-9]支持模擬電路、數字電路及模/數混合電路的設計仿真，仿真結果準確直觀。實驗中PNP管與NPN管組成的放大電路均采用單管共射放大電路，為方便比較，兩放大電路共地，輸入信號相同。利用Multisim軟件將實驗電路聯接成如圖2所示情況，兩放大電路輸出端分別接虛擬示波器A，B兩通道，將兩放大電路輸入端同時接在初始值為10 mV/1 kHz的信號源上，波形如圖3所示，其為正弦波。接通仿真電源開關時，電路即可開始工作。

圖2 單管共射放大電路

圖3 輸入信號波形

飽和失真的觀察:當將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值設置成較小值時，兩放大電路工作點變高，接近飽和區。適當增大輸入信號幅度時，則出現飽和失真，輸出波形如圖4所示。其中上邊波形為NPN管放大電路的輸出波形，出現削底失真，下邊波形為PNP管放大電路的輸出波形，出現削頂失真。

圖4 飽和失真

截止失真的觀察:當將放大電路基極偏置電阻Rb的阻值設置成較大值時，兩放大電路工作點變低，按近截止區。當適當增大輸入信號幅度時，則出現截止失真，輸出波形如圖5所示。其中上邊波形為NPN 管放大電路的輸出波形，出現削頂失真，下邊波形為PNP管放大電路的輸出波形，出現削底失真。

圖5 截止失真

3 結 語

根據以上理論分析及仿真實驗結果表明，PNP管放大電路和NPN管放大電路的輸出波形發生失真情況完全相反。發生飽和失真時，NPN管放大電路為削底失真，PNP管放大電路為削頂失真。發生截止失真時，NPN管放大電路為削頂失真，PNP管放大電路為削底失真。其原因為兩管工作電壓極性及管子電流方向完全相反，由此造成了以上所述情況的出現。

參考文獻

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