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[其他] Debug连载之No3.硬件之模拟电路(2)——放大电路基础

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    发表于 2015-8-5 11:23:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
    前言:放大电路我个人认为是模拟电路中比较重要的部分,是基本的集成电路。

    上一帖用的公式编辑器,结果网页版不支持。今天的公式都是用word编的,没有电路图,希望大家谅解。

    一:原理部分
    ①概述:前面我们说过,三极管是通过控制B极电流来控制C极电流,从而实现放大,放大电路就是利用这种特性组合而成的。

    首先,我自己总结的放大电路判断依据:
    (1)要保证起放大作用的器件工作在放大区域
    (2)信号能传输至放大器的输入端
    (3)有信号电压输出

    现在,我们开始分析放大电路,首先,我们需要遵守两个基本原则:
    (1)在分析直流通路时,电容视为开路,电感视为短路(静态分析)
    (2)在分析交流通路时,电容视为短路,电感视为开路,直流电源为短路(动态分析)

    ②直流分析:在分析直流时候,我们有两种方法,公式法和图解法。我本人更加爱用图解法。
    图解法的介绍:三极管的电流、电压关系可以直接利用输入特性曲线和输出特性曲线来表示,在特性曲线上直接作图求Q(静态工作点)。
    利用图解法的关键就是,我们需要正确的做出直流负载线,利用IB=iB求出交点,交点即为Q点,即可得Ic和Uce。
    总结步骤:
    (1):画直流负载线(Uce=Ucc-icRc)
    (2)求出ib
    (3)利用IB=iB,求出Q
    在实际应用中Q点的改变,主要是通过改变电阻RBB极电阻来改变静态工作点。
    改变RB:
    RB变化,只对IB有影响。
    RB增大,IB减小,工作点沿直流负载线下移
    RB减小,IB增大,工作点沿直流负载线上移

    动态分析:
    主要介绍一种方法:微变等效电路法
    我们为什么要采取这样的一种思想呢?我们的思路是:当信号发生微变时,我们可以认为三极管电压、电流的变化是线性的。这样,我们可以将非线性的三极管转换为线性电路进行分析求解。

    我们简单介绍一下放大电路的性能指标:
    (1)电压放大倍数(Au,用来衡量放大电路电压的放大能力)。
    Au=Uo/Ui(输出/输入)
    (2)电流放大倍数(Ai,衡量放大电路电流放大能力)
    Ai=Io/Ii
    (3)输入电阻(Ri,衡量放大电路对输入信号的影响)
    Ri=Ui/Ri
    (4)输出电阻(Ro,用来衡量放大电路驱动负载的能力)
    Ro=Rc

    分析到最后,我们还是会发现这样一个定性的关系:
    在共射放大电路中,Ai和Au都非常大,但是输入电压和输出电压相位相反(这点很关键);共基放大电路中,Ai比较大,Au比较小,输出电压和输入电压同相且有跟随关系,因此大多数作为中间极出现;共集放大电路中,Ai比较下,Au比较大,输出电压和输入电压同相。

    二:多级放大
    在实际电路里面,很少存在只有一级放大的电路,更多的是一个多级放大电路,多级放大电路就是把很多个放大电路连接起来。

    首先,我们谈一谈多级放大电路的3种常见耦合方式:
    1.直接耦合:把两个放大电路直接耦合在一起,既能放大直流有能放大交流,便于集成,但是,存在零点漂移现象。
    2.阻容耦合:通过电容和电阻把上一级同下一级连在一起,它有一个比较好的特性,就是各级之间Q点相对独立,便于调整。它的缺点也很明显,不能放大变化缓慢的信号(例如直流信号),不便集成。
    3.变压器耦合:主要用于功率放大电路,可实现电压和阻抗的变化,但是体积太大!不利于集成。

    指标计算
    ⑴电压放大倍数Au=Au1*Au2*Au3......
    输入电阻和输出电阻:理论上,输入级的输入电阻就是电路的总输入电阻,输出级的输出电阻就是电路的总输出电阻。实际上,我们在设计的时候,更多的是考虑输入电阻和输出电阻的要求,根据这些来进行设计。

    三:放大电路的频率特性
    首先,我们要明白一个问题,频率的差异是因为电抗元件存在阻抗,所以,放大电路对不同频率成分的放大倍数和相位移不同。当放大电路工作在中频区时,电压放大倍数是不随频率而变化的。
    而在高频和低频区(分别为1.414和0.707倍),放大倍数都会下降,不同的是,低频区表现为容抗增大,而高频区容抗减小。因此,若想要保证放大电路工作在正常放大倍数,必须在中频区进行工作。

    今天先到这里,下一期连载集成运算放大电路。

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  • TA的每日心情
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    发表于 2015-8-5 11:34:27 | 显示全部楼层
    没有电路图,看起来不直观。。。
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    发表于 2015-8-5 17:19:26 | 显示全部楼层
    模电基础不行,学习了
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    发表于 2015-8-5 17:47:04 | 显示全部楼层
    试试,上图啊
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  • TA的每日心情
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    发表于 2015-8-5 23:41:33 | 显示全部楼层
    是啊,楼主随后举个例子之类的,比较直观哈
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