关于“小信号”和“大信号”

只看该作者 · 2013-3-17 21:06

GavinZ 发表于 2013-3-16 14:28
对于wyizao的这些仿真结果的认识。
我只在大三学过模电基础，刚才回想并google了下，bipolar晶体管的V/I关 ...

还有，我想了下，我前面说“减小Ie的THD，就需要减小Vbe”，是错误的。
Ic与Ib是线性关系，设计Ic的THD，只要设计出Vin与Ib的线性关系就做到了，与Vbe没关系。
你的2和3例子，就是做了这些工作。
比如，如果能设计出线性的V-I转换电路，使用Vin控制电流源控制Ib，那么Ic的THD就可以非常小。

例子2中，源内阻Rs增大，使得Vin更接近线性压控电流源。
例子3中，RE的引入，增大了输入阻抗，在相同delta（Vin）时，delta（Ib）变小，更接近“小信号”。

只看该作者 · 2013-3-17 21:15

本帖最后由 pjy 于 2013-3-17 21:25 编辑

小信号是不是相对于动态范围而言的？一般情况下，小信号的输入和输出是线性关系的，不过在平方律检波电路中，输入的要求也是小信号，平方律检波显然利用的是PN结的非线性部分。
对于PN结构成的器件的理解，用非此即彼的思维模式不一定适合的，不能非要强求得出一个确切的论断。
个人认为，伏安特性，三极管的输入、输出特性曲线的就已经蕴藏非常丰富的信息了。
数学的描述是在一定的界定条件范围内，文字对思想的表达是非常有限的，唯有曲线才是理解器件的根本。
等着挨砖:)

1万 · 2013-3-17 21:54

年少气盛

1万 · 2013-3-18 08:19

GavinZ 发表于 2013-3-17 20:40
我google了一下small signal amplifier，我仍然不确定“你提出的几十mV比几百mV更应该被看作小信号”，
我 ...

真是佩服您对专业的真诚态度，自愧不如
楼主的解析向来没错，就像1+1=2一样正确。没看出针对问题的意义
至于“小信号”作者到底什么意思，也不完全清晰，除了胡拉乱扯

只看该作者 · 2013-3-18 08:33

本帖最后由 jz0095 于 2013-3-18 08:42 编辑

大、小信号幅度的区分，在理论上可能没有标准，但是在工程上有共识、标准。
“小信号”的含义，一般指，在“线性标准”下小功率电路没有非线性产物的幅度。
线性幅度与阻抗有关。例如，1V的幅度，对于1K的负载，晶体管需要控制的输出电流是1mA；而50欧负载，要控制的输出电流就是20mA。晶体管电流的摆幅影响到线性度。也就是说，对于相同的输出线性度，低阻抗的幅度要低。
“10mV”是小信号的上限，这一说法是有根据的，是在50欧系统中常见的现象。这一幅度一般是50欧系统有负反馈、小功率管（300mW以下）、甚至中功率管的输出幅度。

衡量线性放大器的常用标准有：双信号法互调产物<60dBc下的输出幅度。50欧下，10mV对应于-27dBm，是此线性标准下功放以外，小信号幅度的上限。有的幅度可以达到-25dBm，-27dBm是留有了线性度裕量。
常见的线性度指标还有：OIP3(输出三阶截点)，和，IIP3(输入三阶截点)，量纲为dBm。OIP3和IIP3是通过增益相联系的。
互调线性度指标，比THD的要严。例如，同样-60dBc互调产物的输出幅度，在相同系统下，其THD<-70dBc，即小十几个dB。

另外，电路线性度的改善，与电路线性元件的数量，即森林与树木的关系，没有必然的联系。举一个特例，线性元件都是纯阻的。一旦在相同的输出功率下器件产生出非线性产物的dBc值已定，外部元件可选择的项目有，
1. 等效为串联衰减器，结果是降低了输出功率，dBc值没有改变；
2. 没有衰减器效应，外部元件等效为一个电阻，元件的数量不起作用。

有些叙述可能不够准确，大意如上。

2万 · 2013-3-18 09:08

如果到现在还对我首帖理解不了的话，还真的要好好地补补基础了，这些是大学一年级所学的知识（无论是本科还是专科）。

具体看“21学堂”内的《剖析高等数学》。

https://bbs.21ic.com/group-161-1.html

1万 · 2013-3-18 10:21

前无模型论点，后无物理（电路）意义对应说明。只要算术步骤不错，怎么样都是正确的。
以前说过“跨度太大”，难以针对性理解
什么叫数学，必须赋予针对特定模型的物理意义。否则只能叫算“术”

只看该作者 · 2013-3-18 10:40

GavinZ 发表于 2013-3-17 20:40
我google了一下small signal amplifier，我仍然不确定“你提出的几十mV比几百mV更应该被看作小信号”，
我 ...

大家一天天终于观点接近了，欣慰。

不过，既然已经认可用非线性器件和线性元件基于一定拓扑结构搭建的放大电路的输出信号电压范围已经是几百上千mV即数V，如果加大电源电压，还可能是几十V甚至几百V，为什么还要说“几mV。。。几十。。。几百。。。无穷大。。。。”都是小信号呢？成千上百伏特的电压，都把生物烧焦了，还要认为它是小信号，难道还没有闻到主观、牵牵附会甚至荒唐的味道嘛？

问题的实质是，小信号放大器概念禁锢了人们的思维。使人们不敢思考放大器究竟有多么大的输出电压摆幅。结果产生n种奇谈怪论。例如，从本贴21楼可看出，徐坤教授竟然天真地认为轨到轨是分立元件放大器的特征！

只看该作者 · 2013-3-18 10:52

GavinZ 发表于 2013-3-17 21:06
还有，我想了下，我前面说“减小Ie的THD，就需要减小Vbe”，是错误的。
Ic与Ib是线性关系，设计Ic的THD， ...

幡然醒悟，很好。

Ube只是放大器的一个中间产物，不用关心它的。

Ic的THD非常小，因为Uo与Ic之间只差一个R′L线性因子，所以Uo的THD一样小，BJT非线性被抑制了，达到了设计要求。

放大器非线性远远小于器件非线性，放大器的输出幅度不再局限于器件的5~10mV幅度。器件的5~10mV小信号幅度概念不适合于放大器。放大器非线性与器件非线性，是森林与树木的关系，不一样的。

1万 · 2013-3-18 11:05

wyizao ，“器件的5~10mV小信号幅度概念不适合于放大器”——这还像句话

只看该作者 · 2013-3-18 11:13

pjy 发表于 2013-3-17 21:15
小信号是不是相对于动态范围而言的？一般情况下，小信号的输入和输出是线性关系的，不过在平方律检波电路中 ...

非线性有利也有弊，不错。所以非线性该抑制就抑制，该发扬光大利用起来就利用起来。

“唯有曲线才是理解器件的根本。”，不错，但有点儿呆板和绝对化。

在放大器中，器件的非线性已经被几乎淹没了，还在一味夸大器件的非线性，就牵强附会了，就不客观了。

牵强附会、不客观的论调，你说该“挨砖”吧？

只看该作者 · 2013-3-18 11:15

Lgz2006 发表于 2013-3-18 11:05
wyizao ，“器件的5~10mV小信号幅度概念不适合于放大器”——这还像句话

这是事实。根据事实说的话，最客观。

1万 · 2013-3-18 11:24

wyizao 发表于 2013-3-18 11:15
这是事实。根据事实说的话，最客观。

不过，除1年级小学生，谁会犯这样错误？
他老子那篇外国论文也不是这个意思吧？

只看该作者 · 2013-3-18 11:31

路过

只看该作者 · 2013-3-18 21:59

嗯，才刚觉悟，虽然的确是晚了点，但能够觉悟，总比执迷不悟的好啊！

只看该作者 · 2013-3-18 22:16

本帖最后由 GavinZ 于 2013-3-18 22:27 编辑

我不知道这个问题怎么被讨论出来的。
平常就用OPA放大信号，也没想过什么是小信号。

还有rail to rail是集成电路的概念，我不赞同。尽管，可能这个概念是从集成电路那开始的，但不必非得属于它。这是电路的一种工作形式而已。如果只属于集成放大器，那说不过去。如果我用分立晶体管做个输入 or/and 输出接近电源的运算放大电路，我还不能说“我的这个放大器是rail to rail”的，这多奇怪，是吧。
我觉得集成电路与分立电路的区别是：集成电路封装在一个塑料壳子里，分立电路有好几个塑料壳子，没有根本性区别。

只看该作者 · 2013-3-18 23:55

可能我49楼说的不够清楚，再次明确一下：“10mV"，一般是50欧系统负反馈小功率放大器线性输出幅度的上限。我只是在阐述一般小功率管放大器的事实，在确定的线性标准下的事实。如果不信，可以用该标准去实测、了解一下。
同一管子，低频的线性度指标一般要高于高频的，但是不会有数量级的差别。

只看该作者 · 2013-3-19 08:11

那大师你做的“分立电路”实际是按照目前的IC结构制作的分立元件电路，是形式上像分立，实质上是集成。不过，你真的能做成了，而且轨到轨，绝对是一个好教具！

只看该作者 · 2013-3-19 08:31

提示: 该帖被管理员或版主屏蔽

只看该作者 · 2013-3-19 09:41

其实，这个信号幅度的分类并没有多少理论上的意义，只是基于标准、器件特性条件下的共识问题。

按所说的线性标准，放大器没有可能做到轨对轨输出幅度，即轨对轨的线性度高不了（用波形鉴别是很粗糙的）。一个参照例子：电视宽带混合集成电路功放模块，推挽电路，1V线性输出，电源24V、或者+/-12V，电流340mA，效率只有千分之2.5。从效率上也可以看出线性幅度为什么低了。

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