十一、放大器小信号模型
（继续我们关于放大器大信号和小信号的分析，今天我们的重点是小信号分析，让我们首先来复习一些内容，正如你们所知的MOS管放大器是这样的）。（研究电路，你们会发现，也是我这门课总在强调的有一些固定模式，一直在重复，这就是其中一个，一个带输入端的类似MOS管这样的三端口器件，漏源两端口，上接Rl,Vs像这样串联在一起，这是一种很常见的形式，其它形式也有，分压器也很常见，我们将不断地碰到它）。（戴维南等效的话，就是一个电压源和电阻串联是另一种常见形式，诺顿等效，电流源和电阻并联，也是很常见的，我们有必要非常熟悉如何分析这些东西）。（对于分压器，如此常见，你必须要一见到它，就能熟练写出表达式，我同样鼓励你们去看看分流器，当你有两个电阻并联的时候，并且有电流流过电阻，能够快速找到两个电流的比值）。（这个表达式和分压器得十分类似，我们提到过，当MOS管工作在饱和区那它就表现得像电流源，这个电路能够在这种情况下进行放大）。（在以后的课程中你会看到类似这样的电路，实际上，这个电路的可能性很大，在这门课，我们通过遵守规定简化了生活，同时也很有用，遵守规定，是很有用的）。（我们可以规定电路总是在饱和区工作，然后用电流源模型来进行分析，同样推断出，MOS管有效饱和区的边界就变得非常重要了，于是我们需要进行大信号分析，两步，1，计算出输出关于输入的响应；2，计算出有效工作区域，比如输入Vi，或受控参数Vo的相应范围）。（今天我们进入小信号分析，上节课，三角波进入放大区，虽然它放大了，但是是非线性的，还记得我们两个礼拜之前的目标么？我们要设计一个线性放大器，所以今天将继续我们建立线性放大器的话题）
（不断声明在饱和区很重要，因为只有在饱和区，输出的表达式才是Vo=Vs-k(vi-Vt)^2Rl/2，注意这是一个非线性关系，于是关键就是如何建立理想的放大器，还记得在非线性“世博废材”例子中所用的技巧吗？我们用了禅宗，我们说虽然它是非线性的，但是如果你仅仅关注这条曲线的一小部分，它呈现线性）。（接下来我们要说的例子，将会是“发光世博废材”那个例子的重复，只是这里是一个三端口器件，稍微有些复杂，我不需要进行泰勒级数展开，我将只做一个完整的表达式，为你腿演出小信号的值）。（好的，回忆我们的小信号模型，1，确定某个偏置点Vi、Vo，当然还有某个Ids在第三页上，然后在这个大的偏压上叠加一个小的信号Vi。还记得“抬升”么，这里Vi就是抬升“轰”，在Vi上我叠加了一个小信号Vi。我声称放大器对于这些小信号的响应接近是线性的）。（小信号模型的关键点，下面我会用几种不同的方法证明给你们看。当我做小信号分析的时候。我会在某个偏置点附近的区域里面工作） 。（你们以前看过这个了，我是怎么得到偏置的。这是放大器Rl,Vs这在第四页Vo，得到偏置的方法是假直流电压Vi，然后在叠加上我的小信号Vi。这个直流偏置把信号抬升到了我期望的值）。（通过改变偏置点，你可以改变放大器的特性。为了让你对将来的情况有个预览，我问你们，如果改变了偏置点，你们认为会有什么变化。我还没做数学上的推导，你们直觉上感觉会怎么样），（更高的偏压会导致更大的放大，不一定！）。（这个叫做DC偏置，也叫做工作点电压，这叫做小信号输入，也叫做增量输入）
（先给你们透露下，这里我把两个放大器藕合在一起，这个放大器的输出工作点电压，就变成了这个放大器的输入工作点电压，就是说当这个输出连到这个输入的时候，这个输出工作点电压也就耦合到了这个输入上，这就悲剧了，当我调节这个放大器的偏置时，另一个放大器的偏置也在改变，这两个互相影响，然而我们作为工程师就要寻找简单的途径，你将在三四周后学到另外一种技巧，这种技巧可以将两级放大器之间去耦合）
（继续刚刚的话题，我下面要做的是，用数学方法来解决这个问题，进行数学分析，这次我就不用泰勒展开了，因为这个表达式可以完全展开，就不用泰勒展开了）。（换句话说，工作点输出电压Vo ，现在我定义一些你们今后将会经常碰到的术语，我把它叫做Gm=K(Vi-Vt)，下节课会讲到这样做的原因 ，对于给定的偏置电压，它是个常数）。（好了，这就是线性放大器。A是增益，乘以Vi，增益包括-RlK(Vi-Vt)，增益与Rl相关，即负载电阻的大小Rl，K是一个MOSFET参数）
（从另一角度来看它，另外一种数学分析方式，这里我是给出了一个完全的展开，导出小信号响应。另外也可以走一个捷径，增量vo等于该店斜率乘以vi）。（剩下几分钟，让我把所有东西整理一下，同样也会点出你们将要涉及的很多问题，主要是关于怎么选择偏置点。这里我采取的是分析方法，当给定Rl,K,Vi等时，怎样在两个小放大器和一个大放大器之间选择之类，问题归结为怎样选择合适的偏置点，我们现在就要涉及这些东西，首先，增益或说是放大倍数，放大器最重要的设计参数之一就是增益是多少。例如摩托罗拉公司打算要你设计一个手机用的线性功率放大器，你说我知道该怎么做，然后她们说下一级需要一个100毫伏的输入，这个来自天线的信号只有几十或几百微伏，要放大几百倍，几千倍，这就是增益的用处，注意增益同Rl成正比）。（第二点，偏置太高会失真，偏置太低也会失真，所以偏置点选择很重要，偏置在你没有失真情况下，决定你能传输多大信号）。（第三点，关于输入信号有多大，有效输入范围多少，比如有一个信号，你希望正半周和负半周获得同样的偏移，然后当偏置点变化时，有效输入范围将会随之变化，我们在下节课将会讨论这些问题，并讨论一些设计问题） |
