大訊號分析=直流分析+小訊號放大分析
意思是說,我們在分析一個電路時,習慣把它分為直流分析與小訊號放大分析。
我們在算小訊號參數時,如gm、re、ro…時,都是用微積分推的不是嗎?所以其
實與微積分有關。
我說明一個例子好了:
若是今天輸入一個很小的sin波,當然是希望輸出能是一個變大的sin波,而
且希望sin波不要變形。所以我們盡量把Q點放在中央的位址,如此可以得
到最大的擺幅。
那我們要如何把它的Q點放在中央呢?這就要靠直流分析來
設定了。
而輸入那個很小的訊號,也就是小訊號,我們把它輸入、放大後,疊加到Q點位址
上,而形成了最後的輸出訊號,這整個分析過程,我們就叫它大訊號分析。
而我們所算的放大的一些參數,其實都是小訊號放大裡所討論的東西。Q點上的微小
變化量,也就是微分所推得的。書上都寫的很明白。
Q點就是特性線與負載線的交點,若負載線選在特性線斜率最大的地方,那就是放大器
的gain最大的地方,也就是我上面說Q點放在中央的位址上。

若是Q點不設在中間也行,依使用者習好,可以自由發揮,所以會有A類、B類…等等
上幾篇有一位板友提供的網址:
http://www.ngsir.netfirms.com/chinesehtm/Amplifier.htm
你看,右圖中那條線就是負載線,當你調整電阻時,負載線就會變,
其實還有一條特性線,這個圖並沒有劃出來,特線線就是指一個放大
器的特性,是固定不動的
可以動的只有負載線,Q點就是工作點也就
是特性線與負載線的交點。Q點若在特性線的截止區(斜率很低幾乎=0)
那它當然就不會放大~若Q點設在斜率最大的地方的話,也就是放大器
的gain最大的地方,那它的輸出振幅也就最大了。這個網頁做的還蠻
清楚的,你調一下R,再看看輸出波形,這樣你就了解了。
A、B、AB、C類全都是只是Q點的位址不同,所以定出來的。
   波形   通過   效率         Q點位址(為了說明,進入後只調R1:R2成下列數字)
A  最美   100%   最差<=1/2    5
B  差     50%    最差<=1/4    3.5
AB (A、B  之  間 )
C  最差   <50%   最佳<=1      3
C類通常是通訊用的(電磁波天線接收器),平時我們很少用到。

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電路或元件的模型都是人類為了工程計算方便,而刻意設想出來的。
通常現實的情形都很複雜,模型則是在給定的特定前提之下,對於現實的近似描述。
在數學計算上,線性的東西都比較容易處裡。很可惜的是,電子電路當中許多元件都不是線性的
所幸現實中的電子訊號,都可以表示成一個直流基準加上交流成分
當訊號的變動不算大的時候,我們可以一廂情願的把它假想成近似線性
通常的做法就是,先求得元件在直流基準的相關特性,再把求得的特性套用在變動的訊號上。
不過這種作法只有在變化相對「小」的時候才有用,因為變化太大時就不能用線性以此類推了
這種假定的線性模型就是小訊號分析模型。

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簡單說拿一個元件或電路
改變它的輸入電流或電壓
看它輸出對輸入端的改變
可得到電流變化大小

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  • Feb 03 Thu 2011 21:50
  • 耦合

在電子,電路學裡面,兩端電路是靠一條導線,利用電子(電洞)
 
來傳送訊息,而耦合的意思就是兩端的電路,

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「諧波失真」THD包含偶次諧波失真與奇次諧波失真。
然而偶次諧波失真與奇次諧波失真對波形的影響為何?
只要把波形畫出來便可知曉。
下圖為一種二次諧波失真的圖形:

圖檔
圖中綠色的波形為基頻, 
紅色的波形為二次諧波, 
藍色的波形為基頻與二次諧波兩者合成後的失真波形。 
這種失真波形的上升部分與下降部分並不對稱, 
這顯示放大器的輸入─輸出轉換特性曲線, 
在訊號上升與下降時所沿著的曲線並不相同, 
而有「磁滯現象」。 
這種失真通常由帶有鐵芯的變壓器所產生。 
「磁滯失真」不只會產生偶次諧波, 
也會產生奇次諧波。 
下圖為三次諧波磁滯失真的圖形: 
圖檔
一般放大器的輸入─輸出轉換特性曲線, 
在訊號上升與下降時所沿著的曲線是重合的, 
所以波形的上升部分與下降部分是對稱的。 
下圖為這種二次諧波失真的圖形: 
圖檔
圖中顯示出這種二次諧波失真會造成波形的正負半周不對稱。 
由基頻與偶次諧波兩者的波峰、波谷的對應位置來看, 
可歸納出偶次諧波失真會造成波形的正負半周不對稱。 
波形的正負半周不對稱代表放大器的輸入─輸出轉換特性曲線上下不對稱, 
上圖的負半周較小,正半周較大, 
表示負半周的增益較小,正半周的增益較大。 
這種失真通常由放大元件的非線性而來, 
像是雙極性電晶體、FET、真空管等等。 
而雙極性電晶體、FET這些元件具有轉換特性互補的型態, 
其轉換特性曲線的變化正好相反。 
因此其輸出波形變成負半周較大,正半周較小,如下圖所示: 
圖檔
圖中的二次諧波跟上一個圖反相, 
所以這兩種失真波形相加之後, 
二次諧波會抵消掉。 
但奇次諧波的狀況又如何? 
下圖為三次諧波失真的圖形: 
圖檔
其基頻與奇次諧波兩者的波峰、波谷的對應位置是峰對峰、谷對谷, 
因此可歸納出奇次諧波失真不會造成波形的正負半周不對稱。 
而且基頻與奇次諧波兩者的波峰、波谷的對應位置是峰對峰、谷對谷, 
所以互補元件的奇次諧波失真還是同相, 
因此互補電路的奇次諧波失真不會抵消掉。 
由此可說明互補對稱的放大器設計可以消除偶次諧波失真, 
但無法消除奇次諧波失真
。 
然而N型半導體和P型半導體在飄移率、擴散速度……等特性上的差異, 
讓互補元件要完全互補也很困難, 
然而對於平衡式放大系統而言, 
偶次諧波失真相當於共模訊號, 
而平衡式放大系統的主要功能便是消除共模訊號, 
所以平衡式放大系統可以徹底消除偶次諧波失真, 
只留下奇次諧波失真。 
下圖為包含二次諧波失真的平衡式電路: 
圖檔
負載RL兩端的波形及負載RL上的波形如下: 
圖檔
下圖為這三個訊號的頻譜: 
圖檔
由頻譜中可看出RL兩端的訊號都含有二次諧波, 
但RL上的訊號中,二次諧波不見了! 
下圖為包含三次諧波失真的平衡式電路: 
圖檔
負載RL兩端的波形及負載RL上的波形如下: 
圖檔
下圖為這三個訊號的頻譜: 
圖檔
由頻譜中可看出RL上的訊號中,三次諧波仍然留了下來。 
接下來用雙極性電晶體來模擬看看, 
電路如下: 
圖檔
負載RL兩端及負載RL上訊號的頻譜如下: 
圖檔
由頻譜中可看出RL上的訊號中, 
偶次諧波都不見了, 
只留下奇次諧波失真。 
由此可以看出, 
非平衡的放大器跟平衡式放大器在諧波失真的成分上是大不相同的, 
甚至把非平衡的放大器橋接成平衡式放大器的狀況也是如此。 
有人把非平衡的放大器改成平衡式放大器後, 
覺得聲音變好聽了。 
也有人把非平衡的放大器改成平衡式放大器後, 
覺得聲音變難聽了。 
或許覺得聲音變難聽的人基本上比較喜歡含有偶次諧波失真的聲音。 
覺得聲音變好聽的人基本上比較不喜歡含有偶次諧波失真的聲音

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推挽式放大電路中,兩個電晶體各在不同的半週期輪流工作一個電晶體導通,另一個便截止
,就像是一推一拉地使電路輸出全週期的信號一般,因此稱為推挽式放大電路

推挽輸出(英語:Push–pull output)是指兩個參數相同的功率三極體或MOSFET管,
以推挽方式存在於電路中。因為元件受到兩個互補信號的制約,總會保持一個導通,一個截止的狀態。

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我們要看一個電路或一個放大器或是一個黑盒子, 不過他是什麼, 他有輸入, 也有輸出.
我們在輸入的地方餵入一個訊號, 在輸出就會產生另一個訊號.
然而我們在測試這個放大器的頻率響應時, 我們通常會餵入一個正弦波
(因為正弦波不會有其他的諧波
,這樣測試才準確),
當然在輸出也會是一個正弦波
我們將放大器設成1倍, 所以當餵入一個1V的正弦波, 應該也是得到一個1V正弦波.

但是當我們把正弦波頻率變高時,
我們會發現輸出的電壓不再是1V,
會因為頻率增加而降低,

所以我們可以畫出一個Y軸是電壓, X軸是頻率的圖, 將輸出根據不同電壓,
不同頻率標上去

這就是一個頻率響應圖
然而這種響應圖如果用電壓標示變化會過大, 因此將電壓換算成dB.
就變成真正的頻率響應圖
而一般零件標示的頻寬, 就是指當輸出降了3dB,
什麼叫做降3dB(-3dB), -3dB = 0.707,
也就是當輸入1V正弦波時,
輸出只剩下0.707V時, 所以當頻率升高到輸出降低3dB時的頻率, 我們就教做頻寬
.

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