模电：第三章-放大电路分析方法

集电极放大电路

电路分析使用静态分析和动态分析两种方式，分别针对直流通路和交流通路。前者确定其静态工作点，后者确定其放大参数。

• 静态分析

原理：KCL，列写方程如下：$V_{cc}=I_{BQ}R_b+U_{BEQ}+I_{EQ}R_e$

从而得到$Q(I_{BQ},I_{CQ},U_{CEQ})$如下：

1. $I_{BQ}=\frac{V_{CC}-U_{BEQ}}{R_b}$
2. $I_{CQ}=\beta I_{BQ}$
3. $U_{CEQ}=V_{CC}-I_{EQ}R_e=V_{CC}-I_{CQ}R_c$

• 动态分析：利用微变等效电路

1. 交流输入电阻：$r_{be}=r_{bb’}+\beta\frac{U_T(26mv)}{I_{CQ}}$
2. 电压放大倍数：$A_u=\frac{U_o}{U_i}=-\beta\frac{R_L’(=R_C//R_L)}{R_{be}}$
3. 输入电阻：$R_i=\frac{U_i}{I_i}=R_b//r_{be}$
4. 输出电阻：$R_o=R_c$

• 失真现象：

注意：下面的讨论限于NPN型电路，PNP型需要反过来理解。

		消除方法
Q点过高：$I_{BQ}$偏大	饱和失真（底部失真）	增大$R_b$
Q点过低：$I_{BQ}$偏小	截止失真（顶部失真）	减小$R_b$

功率电子电路：还有一种失真是针对乙型功率放大电路的，它将两个三极管组合起来分别放大正版周期和负半周期。在接近$U$轴时，两个三极管均会进入截止区，此时信号会出现交越失真。

共基极放大电路特点：电压跟随、输入电阻大、输出电阻小

多级放大电路

• 耦合方式
  • 阻容耦合
    • 各级静态工作点独立，便于分析设计
    • 难以大规模集成
    • 不能放大直流信号和低频信号
  • 直接耦合
    • 各级静态工作点不独立，存在零点漂移（温度变化造成）
    • 可以大规模集成
    • 能同时放大直流信号和低频信号

它的放大倍数等于各级放大倍数的乘积。它的动态/静态分析从输入端到输出端进行。

差动放大电路

它使用外部干扰作用于两个端口上的干扰信号程度一致这个特性，将输入分为共模/差模信号，以将干扰抵消。

负反馈电路

• 负反馈
  • 降低放大倍数
    • 开环放大倍数：$A=\frac{X_o}{X_i}$
    • 闭环放大倍数：$A_f=\frac{A}{1+AF}$
  • 提高放大倍数稳定性
  • 减小非线性失真
  • 展宽放大电路通频带
  • 影响输入、输出电阻
    • 串联反馈：输入电阻增大
    • 并联反馈：输入电阻减小
    • 电压型负反馈：输出电阻减小
    • 电流型负反馈：输出电阻增大

集成运算放大器

一个三端口元器件，输入$U_{i1}(-)$和$U_{i2}(+)$，输出$U_o$。

• $U_o=A_{od}(U_{i2}-U_{i1})=A_{od}\cdot U_i$
• $U_o=(1+\frac{R_F}{R_1})U_1$

理想化条件

1. 开环电压放大倍数趋于无穷：$A_{uo}=\infty$
2. 输入电阻值趋于无穷：$r_{id}=\infty$
3. 输出电阻值近似为0：$r_o=0$
4. 共模抑制比趋于无穷

虚短：两输入端电压非常接近于0：$u_+=u_-$
虚断：输入端虽不断却无电流：$i_+=0,i_-=0$