本帖最后由 look_w 于 2017-9-22 21:23 编辑
十、放大器大信号分析（续）
（今天我们的主题是大信号分析，前几周，前面几节课，我们抽象地观察了一个受控源，然后我们讨论了一个放大器，它用一个实际的受控源MOSFET构成，此时MOSFET必须在一个给定的范围内运作，才能表现得像一个电流源，当它表现得像电流源，才能获得放大，这是上两次课的内容）。（我们今天的课程是大信号分析，这个词用得相当普遍，大信号分析代表我们业务种非常特殊的东西，我将给你们描述它的具体内容，这个分析包括，观察一个电路，比如含有MOSFET。然后想办法让设备以一种方式运作，从而让MOSFET总是处于饱和，你必须合计出基于一些可控制的参数）。（尽管我们是以MOSFET为例，但同样的分析方法也适用于其它设备，记得么MOSFET在这门课里，被看作一个基本的元件，还有其它元件你可以用，比如说课本上讨论了一些其他设备，一个是“BJT”关于一个包含双极晶体管的电路，你也可以做它的大信号分析。其结果就是，你需要在它的操作空间的有趣区域内操作这个设备，所以针对包含那个设备的电路，可以引入一个大信号分析，然后找出如何最佳地操作这个电路）。（我们今天将用一个例子，解释它是如何完成的，快速复习一下我们讲到哪里了。这是非常普通的电路，额外强调一点，一般来看，不管是这门课里还是实际生活中讨论的电路类型，有一些模式我们经常使用到，它们会不断重复。通常，你不必考虑每一种它们相连接所使用的排列或组合方式，这一种连接非常非常普通，你会看到很多这种模式）。（我们找出其等效方式，在等效电路中，我们将MOSFET用受控源替代，只要保证它运行于饱和区，所以要有两个属性，一个是Vi=Vbe必须要大于Vt，另一个是Vo=Vce大于等于Vbe-Vt）。（作为工程师，我们需要选择工作点来满足这两个属性，比如第一个，我可以约束我自己，让Vi总是大于Vt。同样地，我可以选择Vce,Rl和Vi让第二个成立）
（大信号分析，包含两步，第一步，写下你电路的传递函数，我们的例子中，Vo是输出，Vi是输入。第二步：找出有效的输入工作范围，对于给定的电路参数。假设我施加一个Vs,Rl是某个值，使用给定的MOSFET，它有给定的Vt值，之后的问题是，我的有效输入电压设置是多少？才能让我以饱和状态操作电路）。（今天我们的分析就将会得出，这个输入电压区域是什么。同样，我将把它作为一个启发性例子，MOSFET放大器，但是通常大信号分析，可以适用于其它任何设备）。（比如，在复习课上，你可以做其它含有mOSFET电路的大信号分析）。
（所以第一步，我前面提到过是得到Vo对应Vi，通常对于你建立的一些电路，输出甚至不是电压，某些电路，输出可以是某种电流）。
（现在我可以着手开始大信号分析的第二部分了，我的目标是找出有效的输入工作区域，我要做的是，在电源Vs给定的情况下，Rl还有k和Vt的值，我要计算的是假设Vi是我的自由变量，我的目标是找出Vi的范围，从而这个设备能保持饱和，我将用一些方法来完成它，我将用图解法给你一些直观的感受，并用解析解得出结果）。（让我们进入直观部分，这里的某个地方，我的输出电压Vo，要比Vi低一个阈值电压，在那一点，它进入了三极区（BJT饱和区 ），开始表现出不同特性，不是平方关系，而是我拥有了三极特性，所以我需要找出这一点，一旦我找出这一点，这将是我有效的工作区域）。（所以我Vi有效的输入范围，从Vt出发到Vt+(-1+根号(1+2KRlVs))/KRl）。（作为工程师，我得到这个结论的方式是，我看着图，并说MOSFET在这个范围内饱和，通过解析方法求出具体解）。
（下一步，我要做的是，这里我是以传递函数开始，Vo对Vi的曲线，用它来启发我们如何计算约束区域背后的直觉，你可以直观地做同样类型的分析，观察另一组图形，那就是负载线特性，所以我换一种方法做第二步，然后得到结果）。（这些年来，我发现有的偏好传递函数，有的偏好负载线，我比较偏向传递函数）。（这个答案很好，但是我们如何让放大器工作在这个区间，答案很简单，让我再次用图形给你直观感受）。（我加一个直流偏置Vi值，把有趣的输入抬升使它总是在饱和状态） |
