求助有源负载差放电路（如图）各管子静态VCEQ的分析

登录 · 发表于 2011-12-8 11:55

我的分析左下T1vceq为15v 左上T3为 -0.7v 可是右边那两个T2T4是怎么分析的（1）T2T4平分 T2 VCEQ等于-0.785V和T4 VCEQ等于0.785V吗（2）还是说T1T2 VCEQ相等为15V T3T4 VCEQ相等为 -0.7V

发表于 2011-12-8 12:16

re LZ：

三极管集电极对接，其电压受管子输出特性严重影响。按理想，这是两个电流源的串联，电压不定。其实，这是运放电路结构中的一部分，增益很大（基本就是其开环增益），需要与外电路构成深度负反馈后才能确定其状态。

发表于 2011-12-8 18:46

如果不考虑失配，先假设Vi1=Vi2，则Vo=Vc3=15-0.7(Vbe)
如果输入不等，需要引入Va即厄利电压后得到三极管线性区的输出大信号阻抗才能计算工作点，如果没有厄利效应则等效模型中的恒流源输出阻抗无穷大，得到无穷大的开环增益

发表于 2011-12-8 22:40

3# bbyeah
你好可能是我的图没表达清楚四个管子的参数都完全相同  锗管 Vi1和Vi2 是交流小信号  不是直流信号静态时应该是接地吧这里我要求的是四个管子的静态管压降  还望指教
PS  1这是某校考研原题
   2动态分析增益确实是引入了Va 高人分析的没错

发表于 2011-12-9 00:50

3# bbyeah
你好可能是我的图没表达清楚四个管子的参数都完全相同  锗管 Vi1和Vi2 是交流小信号  不是直流信号静态时应该是接地吧这里我要求的是四个管子的静态管压降  还望指教
PS  1这是某校考研原题 ...
huhudebin 发表于 2011-12-8 22:40

看你的叙述，你这是没分清楚静态工作点和小信号模型

静态是只计算直流不计算交流信号，然后在该点求导就是交流小信号模型
如果不引入频率特性的话，交流大信号模型其实就是直流模型
在康华光版模电中，对于放大器一上来就使用的是交流耦合放大器，而且静态工作点和交流特性是分开讲的，这很不利于理解这两者的联系。
最简单的办法是在直接耦合放大器中使用vin,tran=Vin,DC+vin这种方式，前者为信号的直流偏置，后者为交流小信号，在计算工作点和非线性特征的时候比较容易分析输入信号幅度以及偏置电压对放大器特性的影响
图上这个电路，首先要确定的就是这个输入共模电压，它决定了这个放大器的静态电流

发表于 2011-12-9 08:09

严格来说，交流（模型）特性不仅和直流偏置有关，还和电源电压有关（其实这也是直流偏置的一部分）。交流（通路）分析是建立在直流偏置点已确定（线性电路通常定在器件的线性近似最佳处）的基础上的，所以其显然是直流工作点的函数。

另外，器件模型有多种选择（最简单的二极管就不下三种），各种模型其复杂性和适用程度各有不同。但既然是“模型”，就肯定是在某种理想条件下才得以成立。模型越复杂，其所需参数越多，反而致使其实用性更差。教学中钻牛角尖也许可以，实际工程设计则就不那么的合适了。

发表于 2011-12-9 10:20

本帖最后由 huhudebin 于 2011-12-9 14:29 编辑

5# bbyeah
对你的分析说下我的理解：输入应当是一个直流信号驮载一个交流信号的形式，当分析小信号时由于求导，与直流就没有关系了所谓的交流通路，当分析静态时，交流信号应当为零，所谓直流通路。
按照原题的意思，(图中可能表达不清)共模信号也就是直流信号应该是零，Vi1和Vi2是驮载的交流信号，所以我说分析静态时两个输入端电位都接地为零了。根据童诗白的教材，在这种情况下电阻电流提供各管静态电流IC1=IC2=IC3=IC4
=1/2(15-0.7).T1管集电极电位为15-0.7=14.3.管压降为15v，照此分析T3管压降为0.7v，关键是现在T2T4怎么分析，理想对称T2集电极也为14.3吗？？？
网上有一份答案，他的思路是以静态时输出那点的电位也为零求解，这个合理吗

发表于 2011-12-9 20:01

5# bbyeah
对你的分析说下我的理解：输入应当是一个直流信号驮载一个交流信号的形式，当分析小信号时由于求导，与直流就没有关系了所谓的交流通路，当分析静态时，交流信号应当为零，所谓直流通路。
按照原题的意思 ...
huhudebin 发表于 2011-12-9 10:20

各管静态电流IC1=IC2=IC3=IC4
=1/2(15-0.7).

这里错了，静态电流和输入共模电压是有关的，这里要使用对称电路的思想去分析
尾电流源Iss即1k欧电阻上的电流为（Vin1,2,DC-0.7(Vbe1,2,也可以用指数特性精确计算)）/1k Ohm，然后因为Vin1,2的输入直流电压相等，故两管电流相同，上面也是一样

那个答案的方法我不理解。本来确实是如果双电源的直藕放大器应该把输入和输出静态都做到gnd最好，但是实际条件下输入共模是由信号源决定的，而这个尾电流源的输出阻抗又不足以保持这个输出静态偏置到0

发表于 2011-12-9 20:06

本帖最后由 bbyeah 于 2011-12-9 20:14 编辑

严格来说，交流（模型）特性不仅和直流偏置有关，还和电源电压有关（其实这也是直流偏置的一部分）。交流（通路）分析是建立在直流偏置点已确定（线性电路通常定在器件的线性近似最佳处）的基础上的，所以其显然是直 ...
HWM 发表于 2011-12-9 08:09

以MOS电路为例
现在对于简单电路的分析一般还是基于level1模型的，射频和简单单管电路会用到level 2模型，在非线性分析的时候因为level 1模型所表达的高阶效应不够会漏掉输出中的很多高次谐波（level 1模型里的MOS管输出电流没有三次及以上的谐波），一般从level2起步
但是这样的电路一般不会太复杂，再复杂的电路因为速度本身没那么高，都采用反馈去提高线性度，电路本身非线性就没那么重要了

以上的分析用模型一般用于手工计算，而在计算机仿真中目前流行的主要是BSIM3和BSIM4模型，前者用于0.13um以上的MOS管，后者主要用于100nm以下。BSIM3中对于一个晶体管有超过70个参数，模型的说明文档有200多页。

简单的说，在分析和设计的过程中需要根据自己的需要分析的项目和精度去选定合适的模型，比如楼主这个题目，只分析静态工作点和低频增益，限制在恒流源+输出电阻的模型已经完全够用了

发表于 2011-12-9 20:47

这些都清楚，问题是“复杂”的模型只适用于仿真。此外，由于系统分析多以线性为前提，模型再复杂，最终还得回到线性近似来，这样才能使那些成熟理论有用武之地。

再回到现实，由于实际器件特性和参数的离散性，模型得出的结果可能和最终实体有着相当大的差异，这点对于半导体器件尤为明显。所以，在设计上才会考虑采用深度反馈来减小这些离散性所导致的问题。

再看射频或微波放大器的设计，基本都简化到了网络分析的地步。

发表于 2011-12-9 23:43

恩前面已经说到了，带有高阶效应的模型只会在特定情况下才会在手工计算中引入，只因为计算过于复杂
至于模型的准确性，那个是建模工程师和工艺工程师的事情，电路设计人员只管用这些模型。当然这种东西要手算其实也可以，不过太过复杂，一般只计算电路中影响最大的几个器件的特性了，完整的分析只能蒙特卡洛仿真用于模拟器件离散性和失配对系统的影响。
其实现在的射频放大器设计也还是在大量使用和低频一样的大小信号模型啦，至少手头这本RFIC 10有一大堆这样的论文，尤其是在宽带放大器上，S参数仅用来表述外部特征

发表于 2011-12-10 12:47

两位说了很多工程的东西刚接触模电听不懂但最终没能解释一下所谓理想模型下T1T2管集电极电位是否相同

发表于 2011-12-10 13:37

看看你

发表于 2011-12-11 02:25

两位说了很多工程的东西刚接触模电听不懂但最终没能解释一下所谓理想模型下T1T2管集电极电位是否相同
huhudebin 发表于 2011-12-10 12:47

不论哪个模型，只要这个电路完美对称，忽略基极电流的影响后他们就是相等的

发表于 2011-12-11 12:30

14# bbyeah
好了有了结论了路漫漫其修远兮多谢指点就此结贴

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