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分压偏置放大器最大不失真输出电压摆幅Uom怎么计算

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楼主
原帖
模拟电子技术实验课在很多高校拖堂严重,老师学生叫苦不迭,探讨其中一些基础问题非常有益。
分压偏置共射放大器是目前很多高校模电实验所进行的第一个综合实验项目,学生要就这个电路设置工作点、寻找最大不失真输出电压摆幅即输出范围Uom(max)指标,观察失真,计算电压增益等。很多学生在这个电路面前一蹶不振,以后的模电实验一蟹不如一蟹。

已知条件Ucc=12V,Rc=1k,RL=1k,Re1=0.1k,Re2=1k,
假设某网友是老师,带本友做实验了,您让我做出该电路的最大不失真输出电压摆幅即输出范围Uom(max)指标,可是模电课本上没讲过,所以学生我根本是一头雾水,不知道实验如何着手进行。就请老师告诉俺,如何计算Uom(max)的理论值,否则我怎么做实验呢?

补充
这个问题,**2009年出版的《模拟电子技术》已经讨论。这次发帖,主要是号召大家仁者见仁智者见智,共同烧火热气高。
此贴前半部,大家的确积极响应,讨论热烈非凡,qzlbwang先生、酱油先生均摆出了各自的分析计算方法。最终,qzlbwang先生、**计算结果Uom=2.13V~2.22V高度一致,酱油先生推导的公式与**书上的公式相同、不同地方不同岗位的并不认识的人,素未谋面,却能殊途同归,大家不亦乐乎。

楼主已经在3楼特意声明,使用他人方法进行计算一定要注明出处,以避免涉嫌侵犯他人知识产权。无奈xukun977本来套用**书中已经公开的方法,对照上下两幅截图可见,实际却恶意把**计算公式中的分母1+0.5+0.1+1.1篡改为1+1.1+0.5+0.1,而且还声称口算,公开说他14个月之前已经详细阐明简易算法。并且给出链接。实际上这个链接讨论的根本就是基本共射放大器,丝毫没有涉及本贴所讨论的分压偏置放大器!

上图是xukun977利用加法结合律的小伎俩侵犯他人知识产权的证据截图及链接
xukun977剽窃他人知识产权被识破后不但不道歉,反而带头恶意删除了他的很多帖子,弄得楼层混乱不堪不用多说,并且随后又有人大量灌水。采取此策,只为避免混战,保全大家友谊。

楼主在22楼发言
大家热烈发言踊跃讨论,楼主非常感谢。
1. Qzlbwang在12楼的分析计算结果Uom=2.13V,与楼下xukun977偷偷地套用**四年前出版的《模拟电子技术》第92页Uom计算公式的计算结果Uom=2.2V很接近。这一方面说明Qzlbwang本贴表现功底不浅,另一方面佐证了**《模拟电子技术》有关计算准确无误,大家殊途同归,可喜可贺。
2. 至于计算Uom的必要性,正如对12楼发言的点评所说“Uom是一个类似于人的身高的极限指标。不知道这个极限指标,就好像一个人听别人介绍了个对象,但始终不知道对象的身高,搁给谁心里也得犯难”
学生做实验更有必要事先计算出Uom理论值。实验时做出的Uom实际值达不到理论值,学生会找原因,直到达到理论值。Uom实际值达到了理论值,学生自然有一种成就感。本次试验很好完成,以后的实验更有信心。
3. 19楼仿真结果有一点儿欠缺,就是输出电压波形非线性失真太大,明显的上矮胖下瘦长,THD已经达到10%左右。实际什么情况呢,实际表现为削波失真与非线性失真掺合在一起,影响对工作点正确与否的判断。其中电阻Re1对非线性失真有抑制作用,但0.1k的抑制作用实在有限,所以还要寻找别的方法。在本实验,就是通过外接电阻,适当加大信号源内阻,一般外接5.1k电阻即可使输出电压波形比较完美。只有输出电压波形比较完美,才能准确判断双向削波失真上下是否对称即工作点是否妥当。
4. 12楼“取上偏置电阻的电流远大于Ib (暂取10倍)”,只是一个典型的经验值,属于传统的定性分析,它不能解释分压偏置放大器究竟达到多大的工作点稳定性。
这方面**《模拟电子技术》已经实现了定量计算,就是告诉读者,假设β值温度系数折算值θ=1%/°C,工作点温度系数能在1%/°C以下究竟多大一个值。
对于本例,按照**《模拟电子技术》的计算公式λ=[Rb/(Rb+βRe)]θ
首先计算Rb=15//13.5=7.1k
然后可以计算集电极偏置电流Ic温度系数为λ=[7.1/(7.1+100×1.1)]θ=0.06θ
即是说,本分压偏置放大器集电极偏置电流Ic温度系数只有β值温度系数的6%。
如果θ=1%/°C,则λ=0.06θ=0.06%/°C
集电极-发射极偏置电压Uce温度系数及输出范围温度系数都可以如此定量计算。

楼主在24楼发言
此外,分压偏置放大器目前几乎在所有学校的模拟电子技术实验课程中都是作为第一个实验对象。究竟合适不合适,也望大家讨论。为此本友先抛几块砖。
按照循序渐进的教学原则,第一次实验的实验电路应该比较简单才是。
1. 分压偏置放大器实验电路共需要接Rs、Rb1、Rb2、Rc、Re1、Re2、RL等7只电阻、C1、C2、C3等3只电容和1只晶体管,元器件数量多达两位数,违反了循序渐进的教学原则;
2. 分压偏置放大器的分析计算及工作点设计比基本共射放大器要复杂的多得多,第一次实验就让学生验证如此复杂的计算,严重违反了循序渐进的教学原则;
3. 分压偏置放大器实验电路其实用了两个负反馈,一是Re1,属于交直流全反馈,二是Re,属于单纯直流反馈。第一次实验,就让学生涉猎负反馈,而且是涉猎双重负反馈,更是严重违反了循序渐进的教学原则。
所以本友拙见,模拟电子技术实验课程中都是作为第一个实验对象以改用基本共射射放大器为宜。

i55网友在9楼问候**的回帖


smartmcu 网友在21楼谴责xukun977侵犯知识产权行为的帖子原文
在下一直以为只有搞多了和计算机同呼吸共**的码才容易机器思维,偏执。可哪里想到其他的也这样,哎!
看来都是没从小学弟子规所致!
请大声读出来: 首孝悌,次谨信,泛爱众,而亲仁,有余力,则学文。
阿弥陀佛、阿门、真主保佑,谢谢!

欢迎朋友们继续发帖。有益的帖子随时会剪贴到这里来。
哪位朋友欲了解有关情况,请与本友发私信联系。

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