一种三极管波形失真产生电路

本实用新型涉及一种三极管波形失真产生电路。

背景技术：

三极管放大电路的组成形式和工作原理是模拟电子技术学习的基础，但目前高校实验室中缺少一种针对性的探讨三极管放大与失真波形产生的装置，虽然有些实验室中配备有波形发生器，但波形发生器难以生成特定的三极管放大电路中出现的各种失真波形，无法满足教学需求。

技术实现要素：

为了高校教学中学生深入理解三极管放大电路的工作原理，以及对放大电路产生的各种失真波形进行分析、对其谐波总失真度进行测量，本实用新型提出一种三极管波形失真产生电路。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种三极管波形失真产生电路，包括：第一级放大电路，用于对输入信号进行初步放大；第二级放大电路，用于对信号进一步放大，并产生波形及失真；互补推挽输出级电路，用于输出波形及失真；所述第一级放大电路、所述第二级放大电路和所述互补推挽输出级电路依次相连。

进一步地，所述第一级放大电路包括电阻r1～r5、电容c1～c3和三极管q1；

电阻r1、电阻r2和电容c1各自的一端分别与三极管q1基极相连，电容c1另一端连接输入信号，电阻r1另一端分别连接集电极电源vcc和电阻r3，电阻r3另一端分别连接三极管q1集电极和电容c3，三极管q1发射极分别连接电阻r4和电容c2，电阻r4和电容c2各自的另一端分别连接电阻r5，电阻r2和电阻r5各自的另一端分别接地。

进一步地，所述第二级放大电路包括电阻r6～r16、电容c4、电容c5、三极管q2和第一模拟开关，所述第一模拟开关型号为cd4052；

电阻r6～r13各自的一端分别连接集电极电源vcc，电阻r6另一端连接所述第一模拟开关的引脚1，电阻r7另一端连接所述第一模拟开关的引脚2，电阻r8另一端连接所述第一模拟开关的引脚4，电阻r9另一端连接所述第一模拟开关的引脚5，电阻r10另一端连接所述第一模拟开关的引脚15，电阻r11另一端连接所述第一模拟开关的引脚14，电阻r12另一端连接所述第一模拟开关的引脚12，电阻r13另一端连接所述第一模拟开关的引脚11，所述第一模拟开关的引脚16连接集电极电源vcc，所述第一模拟开关的引脚6～8接地；

三极管q2的基极分别与电容c3的另一端、电阻r14和所述第一模拟开关的引脚3相连；三极管q2的集电极分别与电容c5和所述第一模拟开关的引脚13相连；电容c5的另一端与电阻r16相连，电阻r16另一端接地；三极管q2的发射极分别连接电阻r15和电容c4，电阻r14、电阻r15和电容c4各自的另一端分别接地。

进一步地，所述推挽输出级电路包括电阻r17～r20、三极管q3、三极管q4、二极管d1、二极管d2和第二模拟开关，所述第二模拟开关型号为cd4052；

三极管q3的集电极分别连接集电极电源vcc和电阻r18，电阻r18另一端分别连接三极管q3的基极、电阻r17和所述第二模拟开关的引脚1；电阻r17另一端连接二极管d1正极，二极管d1负极分别连接电容c5的另一端、所述第二模拟开关的引脚3和二极管d2正极；二极管d2负极分别连接所述第二模拟开关的引脚13、电阻r19和三极管q4的基极，电阻r19另一端接地；所述第二模拟开关的引脚3和12相连，所述第二模拟开关的引脚6和8接地，所述第二模拟开关的引脚7连接发射极电源vee，所述第二模拟开关的引脚16连接集电极电源vcc；三极管q4的发射极分别连接三极管q3的发射极和电阻r20，三极管q4的集电极连接发射极电源vee，电阻r20另一端接地。

进一步地，三极管q1～q4的型号为2n3904。

进一步地，电容c1～c5的电容值为47μf。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提出的三极管失真波形产生电路，结构精简、成本低、精度高。其可通过改变电阻的阻值改变输出波形，产生标准波形和多种失真波形，有利于高校教学中学生深入理解三极管放大电路的原理。

附图说明

图1是本实用新型的三极管波形失真产生电路的模块电路框图；

图2是本实用新型的三极管波形失真产生电路结构原理图；

图3是第一级放大电路结构原理图；

图4是第二级放大电路结构原理图；

图5是互补推挽输出级电路结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的三极管波形失真产生电路作进一步地详细说明。

如图1所示，一种三极管波形失真产生电路，包括：第一级放大电路，用于对输入信号进行初步放大。第二级放大电路，用于对信号进一步放大，并产生波形及失真。互补推挽输出级电路，用于输出波形及失真。第一级放大电路、第二级放大电路和互补推挽输出级电路依次相连。

具体地，如图2和图3，第一级放大电路包括电阻r1～r5、电容c1～c3和三极管q1。电阻r1、电阻r2和电容c1各自的一端分别与三极管q1基极相连，电容c1另一端连接输入信号，电阻r1另一端分别连接集电极电源vcc和电阻r3，电阻r3另一端分别连接三极管q1集电极和电容c3，三极管q1发射极分别连接电阻r4和电容c2，电阻r4和电容c2各自的另一端分别连接电阻r5，电阻r2和电阻r5各自的另一端分别接地。

如图2和图4所示，第二级放大电路包括电阻r6～r16、电容c4、电容c5、三极管q2和第一模拟开关，第一模拟开关型号为cd4052。电阻r6～r13各自的一端分别连接集电极电源vcc，电阻r6另一端连接第一模拟开关的引脚1，电阻r7另一端连接第一模拟开关的引脚2，电阻r8另一端连接第一模拟开关的引脚4，电阻r9另一端连接第一模拟开关的引脚5，电阻r10另一端连接第一模拟开关的引脚15，电阻r11另一端连接第一模拟开关的引脚14，电阻r12另一端连接第一模拟开关的引脚12，电阻r13另一端连接第一模拟开关的引脚11，第一模拟开关的引脚16连接集电极电源vcc，第一模拟开关的引脚6～8接地。

三极管q2的基极分别与电容c3的另一端、电阻r14和第一模拟开关的引脚3相连。三极管q2的集电极分别与电容c5和第一模拟开关的引脚13相连。电容c5的另一端与电阻r16相连，电阻r16另一端接地。三极管q2的发射极分别连接电阻r15和电容c4，电阻r14、电阻r15和电容c4各自的另一端分别接地。

如图2和图5所示，推挽输出级电路包括电阻r17～r20、三极管q3、三极管q4、二极管d1、二极管d2和第二模拟开关，第二模拟开关型号为cd4052。三极管q3的集电极分别连接集电极电源vcc和电阻r18，电阻r18另一端分别连接三极管q3的基极、电阻r17和第二模拟开关的引脚1。电阻r17另一端连接二极管d1正极，二极管d1负极分别连接电容c5的另一端、第二模拟开关的引脚3和二极管d2正极。二极管d2负极分别连接第二模拟开关的引脚13、电阻r19和三极管q4的基极，电阻r19另一端接地。第二模拟开关的引脚3和12相连，第二模拟开关的引脚6和8接地，第二模拟开关的引脚7连接发射极电源vee，第二模拟开关的引脚16连接集电极电源vcc。三极管q4的发射极分别连接三极管q3的发射极和电阻r20，三极管q4的集电极连接发射极电源vee，电阻r20另一端接地。

本实施例中，三极管q1～q4的型号为2n3904。电容c1～c5的电容值为47μf。

本实用新型的三极管波形失真产生电路的工作原理为：

参见图3，第一级放大电路为共射极放大电路，对外部输入(实验室的外部信号源)的20mvpp的正弦波信号进行初步放大(信号幅值达到1vpp左右)，电阻r1、r2、r3、r4、r5决定静态工作点与电压增益，电容c1、c3为耦合电容，电容c2为旁路电容，电阻r5、r4可以改善放大电路的稳定性，抑制电路的q点温漂。同时引入交流负反馈，电压增益控制简单，可以由电阻r3、r5直接计算，交流负载线斜率较低，使得第一级放大不易出现失真，波形美观。

参见图4，第二级放大电路对第一级放大电路输出的信号进行进一步放大，并通过改变r6到r13的选通来改变输出波形。选通r10、r6为标准波形，选通r11、r7为底部失真，选通r8、r12为顶部失真，选通r9、r13为标准波形。第二级放大电路与第一级放大电路采用阻容耦合，使得直流通路相互隔离，两级放大电路的q点互不影响。第二级放大电路也采用共射极放大电路，通过改变该级放大电路的基极电阻rb与集电极电阻rc(基极电阻是r6、r7、r8、r9中的任一个，可以人为选择，集电极电阻是r10、r11、r12、r13中的任意一个)，调节直流工作点和电压增益，即可输出多种波形。

如表1，当基极电阻选择40千欧姆、集电极电阻选择1千欧姆以下阻值时，输出标准正弦波；当基极电阻选择40千欧姆、集电极电阻选择2千欧姆时，输出底部失真；当基极电阻选择100千欧姆、集电极电阻选择3千欧姆时，输出顶部失真；当基极电阻选择100千欧姆、集电极电阻选择5千欧姆阻值时，输出双向失真。

表1rc和rb不同取值的输出波形

参见图5，输出级采用互补输出级，带负载能力强。互补推挽输出级电路可以选择是否在第二级放大电路的输出波形上叠加一个交越失真的效果，电阻r18、电阻r19为限流电阻。三极管q3与电阻r17串联，保证互补的三极管q3、q4的基极之间的电压大于三极管be级导通电压，使输出波形不存在由三极管死区导致的交越失真。当两个二极管q3、q4被短路时，输出波形存在克服三极管q3、q4导通电压的死区，产生交越失真。

本实施例中，通过控制互补推挽输出级和前一级放大电路相配合(控制由外部的mcu主控制器完成，控制模拟开关的选通来改变共射放大电路的集电极电阻和基极电阻、推挽输出级的二极管的导通有无来输出标准正弦波、顶部失真、底部失真、双向失真、交越失真、顶部加交越失真、底部加交越失真、双向加交越失等多种波形)，可以输出多种失真波形和标准波形。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。