诡异的三极管寄生震荡

TsinghuaJoking 2024-11-06 08:22

一、前言

  今天测试一个单管共射反向信号放大电路。发现一个奇怪的现象。使用 DG1062产生50mV 峰峰值 1kHz 的正弦波,但是三极管的集电极输出信号中,除了放大后的信号之外,还出现了很多小的脉冲,特别是,这些脉冲信号都是在基础的信号上出现了往下的尖脉冲。下面通过测试,查看一下这个信号的具体来源以及消除的方法。

二、测试电路

  这是简单的测试电路,通过C2将DG1062的信号引入电路。测试 NPN三级管集电极上的放大信号。电路工作电源为12V,三极管集电极的工作点偏置电压约为 7.6V。

  下面,在这个电路的基础上,增加前面的RC低通滤波电路。可以将输入信号中的高频信号滤除。由此判定,T1集电极信号中的尖脉冲信号是由信号源输出的,而不是由这个电路产生的。另外,还可以将电容更换成一个小的分压电路,提高DG1062的输出信号,查看一下是否DG1062中的尖脉冲信号只是在输出小信号的情况下存在,而在输出大信号情况下不存在。

三、修改电路

  重新制作电路,增加了前面的RC滤波电路。电阻去10k欧姆,电容去 0.01微法。其他的器件都是从上一个电路板拆卸下来。重新测量电路的信号放大情况,可以看到输出信号中不存在往下的尖脉冲。由此应该可以说明,前面出现的尖脉冲信号,的确是由 DG1062的输出信号产生的。是否可以说明,这款DG1062信号源存在着一些本身的缺陷。这个问题,之前测量过程中出现过,只是现在验证了这个情况是信号源本身的问题。

  下面,将电容替换成一个电阻,组织为 1k欧姆,可以看到三极管此时输出信号减少了大约 11倍,不过神奇的是,此时信号中并没有包含有尖脉冲噪声。如果跳过输入电阻,噪声依然存在。这是将信号源的信号幅度增加了10倍,可以看到输出并没有噪声。将输入电阻跳过,输出信号非常大,放大信号产生了失真,但是其中依然能够看到对应的噪声是存在的。这些现象说明,DG1062输出的噪声似乎与现在电路存在关系。下面将C3对应的下拉电阻去掉,此时,三极管输出依然没有噪声。这就非常奇怪了。好像说明,这个输出噪声似乎还是与电路是有关系的,并不仅仅是由信号源所产生的。

  为了解决这个问题,下面更换一个新的信号源。使用这台DS345产生 20mV,1kHz 的正弦波。同样,将信号直接耦合接入三极管的基极。可以看到三极管输出仍然噪声很大。由此,说明噪声的产生的确与放大电路有关系。

  将信号输入串联10k电阻,三极管中的噪声也消失了。这就很有意思了,这个噪声的产生,似乎不是由外部信号源产生的了。那么问题来了。这个噪声是怎么产生的呢? 为什么在输入信号线上串联一个 10k欧姆的电阻,三极管输出信号中的噪声消失了呢?

四、电路震荡

  到此为止,心头猛地一震我大概猜到了这个噪声的来源了。记得在之前的确看过这方面的介绍。也就是如果对于三极管放大电路,如果外部信号源通过比较长的引线接入,这个电缆就会对应一个电感,与三极管的分布电容产生寄生震荡。前面我们看到的噪声信号,现在看来应该是电路本身的震荡所致。将外部信号源关闭之后,仅仅保留连接屏蔽线,可以看到此时三极管集电极仍然会有噪声。如果将输入信号源串联一个电阻,这样,电感所对应的品质因子就会大大降低,从而就会消除三极管的寄生震荡。

▲ 图1.4.1 关闭信号源之后,三极管集电极信号


  结 ※

  文 原本是打算测试信号源DG1062中的噪声,谁知道,后来发现放大电路中的噪声是由信号线对应的电感引起的。如果外部的信号源的引线比较长,需要在接口处使用 阻容滤波接口电路,防止电缆对应的感抗,在输入三极管上产生震荡信号。好吧。至此,对于这个现象终于得到了解释了。不知道大家之前是否碰到过类似的情况?


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