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电路与电子学-2

电路与电子学-2

八、受控源和放大器
       (今天我们要讨论一个基本元件,放大器,它同时也是做非线性分析和小信号分析的重要例子)。(所以,今天要讲到受控源和放大器)。(我们讨论了几个重要的元件:电阻,电压源等等,现在你们应该对这些元件的使用驾轻就熟了)。(接着我们讨论了节点法,它是6.002的苦力,如遇到问题,就使用结点法)。(这对于线性和非线性都适用)。(上节课,我们讨论了小信号,如果你关注整个非线性的区域,如果在该区域,如果我们专注于小的变化,非线性在这么小的范围内,变化也是线性的)。(我用一个例子向你展示了如何使用高度非线性设备,如车库们开门器LED)。(今天我们讨论受控源,受控源将成为你们工具箱中的新元素)。(我们也将介绍放大器)。(在讲授受控源之前,我还是坚持用现实的例子来引入某个东西)。(好,我先来问:我们为什么需要一个放大器?干嘛搞这么复杂.....)。(让你们知道放大是基础,它是生活的基础,那么,让我们举几个例子。首先我们为什么需要放大)。(放大器想象一个小盒子,加入一些小输入)。(通常放大器除了有输入和输出,还可能包含电源端口)。(这样我可以在放大器上加入电源,因为通常作为放大器的信号,我也在寻找它的功率增益,也就是输出功率的增加,这是放大器的抽象定义)。(让我们看看为什么需要放大)?(假设我有一个有用的小信号,并假设信号的峰峰值为1mV。而且,我希望将信号通过导线传到另一点。但是在嘈杂的环境中,存在一堆噪音,而在这种环境下,假定一些噪音可能会叠加。如果我有1mV输入信号,10mV的噪音信号。从大量的噪声中真的很难区分1mV信号)。(这时我如果让信号通过放大器,将信号放的很大至1000mV,这时10mV噪音影响忽略不计,因此,这是一种放大的应用)。(实际生活中,放大器无处不在,拿手机来说,实际上每个手机都包含一个放大器)。(数字是某种营销的术语,要记住数字电路里有很多模拟电路,同样在802.11a/b/g无线网卡中,也有这个过程,天线,低噪声放大器,通常有一些模拟处理,然后模拟信号后转化成数字信号)。
       (这是模拟电路中的放大,让我谈谈数字领域中的放大,我认为放大在数字电路中是绝对基础,如果没有基本的放大,就没有数字抽象,接下来的137秒,我将向你证明)。。。
       (下面讲解受控源,受控源看起来是这样的),(有一个输出端口,还有一个控制端口。受控源最简单的形式有两个端口,一个输入,一个输出,记住端口是两个接线端)。(为了更详细一些,这是输入端,标上输入端变量,Vc是加到输入端的电压,ic是流入这个接线端的电流,然后这是受控源符号)。(就像电流源或电压源的周围有一个圆圈,在这个例子里,它是受控电流源,我可以获得相应的输出变量io)。(在这个我设计的例子中,通过电流源的电流i是输入电压或控制电压vc的某个函数。注意,通过这个电流源的电流i是另一个变量的某个函数)。(在这个例子中,它是其控制端两端的电压,不奇怪,这个装置被称为压控电流源)。(其输出端口的输出电流与电流ic有关,这是一个流控电流源CCCS)。
       (假设我关心电阻两端的电压,我有个电流Io流过它。那么,我可以很快写下Vr = IoR)。(它是当电流Io流过电阻时产生的压降)。(与此对应,我可以举一个受控电流源的例子)。(一个压控电流源,它是受控电流源,其输出电流由加在电流源控制端口的电压控制)。(那么,让我建立一个小电路)。(这是我的电流,假设这是控制端口的Vc,Ic)。(与此对应,我可以举一个受控电流源的例子,例子中我将使用压控电流源,一个压控电流源,它是受控电流源,其输出电流由加在电流源控制端口的电压控制)。(这是我的电流,假设这是控制端口的Vc, Ic)。(注意,我必须在输入端加入某个电压,我所做的就是在受控电流源的控制端口的两端加上了Vr)。(我经常画这样的电路,这样看起来很凌乱)。
       (让我举另外一个例子,另一个有趣的电流源,压控电流源,这个东西很多方面只是节点法)。(Rl上的压降就越来越大,所以Vo也开始下降)。(就是说,如果我在这里加上某个电压,然后微调电压,我要找出输出电压)。(例如说:理论上那边,这个小电路实现了放大)。(我们会一遍一遍地看到,你会真正了解它,在输入端有一个小的变化,在输出端相应有个大的变化,所以我给你们展示了一个放大器,但没有给你们展示线性放大器,那是几个星期后的事了。我展示了一个放大器,不过它碰巧是一个劣质的放大器)。(在最后几分钟,我想谈一点,它是一个实际问题。我向你们展示的曲线里,我们只是应用了纯粹的数学,我下面展示的将会把数学家和电气工程师区分开来)。(这个受控源是一个实际的受控源,具有实体构造的设备,我也把它称为无源器件,换句话说,它不能产生能量)。(所以在这里某处,我们的模型崩溃了,当vo非常小的时候,受控源不再表现出电流源的特性,它开始表现得越来越像一个电阻,输出下降并向横轴靠拢
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