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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¶
- 输入回路:
\[ v_i = i_b r_{be}\]
- 输出回路:
\[ v_o = -\beta i_b (R_C // R_L)\]
- 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¶
\[S = \frac{\partial I_C}{\partial \beta} \quad \text{改进方案:} \quad S' = \frac{S}{1 + \frac{R_E}{r_{be}}}\]