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week4-1-基本放大电路4

1. 放大电路基本概念

1.1 核心功能

  • 能量控制:以小能量信号控制大能量电源输出
  • 核心指标
  • 电压增益 \(A_v = \frac{V_o}{V_i}\)
  • 电流增益 \(A_i = \frac{I_o}{I_i}\)
  • 功率增益 \(A_p = A_v \cdot A_i\)

1.2 放大电路组成

graph LR
A[输入信号源] --> B[放大电路]
B --> C[负载]
D[直流电源] --> B

2. 静态工作点分析

2.1 基本概念

  • 定义:无输入信号时的直流工作状态
  • 关键参数
    $$
    \begin{align}
    I_{CQ} &= \beta I_{BQ} \
    V_{CEQ} &= V_{CC} - I_{CQ}(R_C + R_E)
    \end{align}
    $$

2.2 图解法分析

参数 计算公式 物理意义
直流负载线 \(V_{CE} = V_{CC} - I_C R_C\) 确定静态工作点位置
交流负载线 \(V_{ce} = -i_c R_L'\) 决定动态工作范围

3. 动态参数分析

3.1 微变等效电路

\[r_{be} = r_{bb'} + (1 + \beta) \frac{26mV}{I_{EQ}}\]

3.2 电压增益推导

  1. 输入回路:
\[ v_i = i_b r_{be}\]
  1. 输出回路:
\[ v_o = -\beta i_b (R_C // R_L)\]
  1. 电压增益:
\[ A_v = \frac{v_o}{v_i} = -\beta \frac{R_C // R_L}{r_{be}}\]

4. 典型电路分析

4.1 共射极放大电路

graph LR
A[信号源] --> B[基极]
C[集电极] --> D[负载]
E[发射极] --> GND

关键参数
$$
\begin{align}
R_i &= R_B // r_{be} \
R_o &= R_C \
A_v &= -\frac{\beta R_L'}{r_{be}}
\end{align}
$$

4.2 分压式偏置电路

$$
\begin{align}
V_B &= \frac{R_{B1}}{R_{B1}+R_{B2}} V_{CC} \
V_E &= V_B - V_{BEQ} \
I_{EQ} &= \frac{V_E}{R_E}

\end{align}
$$

5. 频率响应特性

5.1 低频响应

极点来源 时间常数公式
输入耦合 \(\tau_1 = (R_B // r_{be})C_1\)
输出耦合 \(\tau_2 = (R_C + R_L)C_2\)

5.2 高频响应

\[f_H = \frac{1}{2\pi (r_{bb'} + R_{eq}) C_{b'e}}\]

6. 多级放大电路

6.1 级联方式

  • 阻容耦合:各级静态工作点独立
  • 直接耦合:低频特性好,存在零点漂移

6.2 总增益计算

\[A_{v总} = \prod_{i=1}^n A_{vi} \cdot \prod_{j=1}^{n-1} \frac{R_{ij}}{R_{oj} + R_{ij}}\]

7. 常见问题分析

7.1 失真现象

  • 截止失真:Q点过低 → 负半周削波
  • 饱和失真:Q点过高 → 正半周削波

7.2 稳定性改进

\[S = \frac{\partial I_C}{\partial \beta} \quad \text{改进方案:} \quad S' = \frac{S}{1 + \frac{R_E}{r_{be}}}\]