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多级放大电路反馈组态判断 ​

image.png 这是一个关于多级放大电路反馈组态判断与连线的题目。我们需要根据题目要求(性能指标)来确定引入的负反馈类型,并通过连接相应的节点来实现。

多级放大电路反馈组态判断 ​

  • 第一级 (T1,T2T_1, T_2):差分放大电路。T1T_1 的基极(节点②)是同相输入端,T2T_2 的基极(节点③)是反相输入端。
    • T1T_1 集电极(节点④):输出信号与 T1T_1 基极输入反相。
    • T2T_2 集电极(节点⑤):输出信号与 T1T_1 基极输入同相。
  • 第二级 (T3T_3):PNP 型晶体管共射放大电路(发射极接上拉电阻 RE3R_{E3},集电极接下拉负载电阻 RC3R_{C3},输出取自集电极节点⑧)。
    • 共射级具有反相特性:即基极(节点⑥)电位降低 →\to VEBV_{EB} 增大 →\to ICI_C 增大 →\to 输出节点⑧电位升高(注意输出是在下方的电阻上,−12V+ICRC3-12V + I_C R_{C3})。
    • 结论:T3T_3 这一级本身是反相放大(基极电压 ↑\uparrow →\to 输出电压 ↓\downarrow;基极电压 ↓\downarrow →\to 输出电压 ↑\uparrow)。Wait,这里需要再仔细确认一下相位。
    • 相位再确认:
      • 若 T3T_3 基极(⑥)电位 ↑\uparrow →\to VEBV_{EB} (VE−VBV_E - V_B) 减小 →\to ICI_C 减小。
      • ICI_C 减小 →\to 流过下方电阻 RC3R_{C3} 的电流减小 →\to 节点⑧电位(Uo=−12V+ICRC3U_o = -12V + I_C R_{C3})向负方向移动(下降)。
      • 所以,T3T_3 是反相放大。

(1) 题目要求:减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载的能力 ​

  1. 确定反馈组态:

    • 减小从信号源索取的电流:意味着需要提高输入电阻。应引入 串联负反馈。
    • 增强带负载的能力:意味着输出表现为恒压源特性(输出电阻小),能够稳定输出电压。应引入 电压负反馈。
    • 综上:应引入 电压串联负反馈。
  2. 确定连接方式:

    • 为了实现串联负反馈,反馈信号应引回到差分对的另一个输入端(基极),即节点 ③,与输入信号进行差分相减。
    • 为了构成负反馈,整个环路的增益必须是正的(这样引回到反相输入端③才能构成负反馈)。
      • 反馈回路连接到③(反相端),说明从输入②到输出⑧的总增益应该是同相的(Input ↑\uparrow →\to Output ↑\uparrow →\to Feedback to Inverting Input ↑\uparrow →\to Net Input ↓\downarrow)。
    • 级间连接:
      • 我们已知 T3T_3 是反相的。为了让总输出同相,第一级必须输出一个反相信号给 T3T_3。
      • 差分对中,从 T1T_1 集电极(④)输出是反相的。
      • 因此,应将 ④与⑥ 连接。
      • 验证相位:输入② ↑\uparrow →\to ④ ↓\downarrow →\to ⑥ ↓\downarrow →\to ⑧ ↑\uparrow。总相位同相。符合要求。
    • 反馈网络连接:
      • 电压采样:反馈电阻 RFR_F 一端接输出端,即 ⑧接⑨。
      • 串联反馈:反馈电阻 RFR_F 另一端接差分对反相输入端,即 ⑩接③。

答案 (1) 总结:

  • 反馈组态:电压串联负反馈。
  • 电路连接:
    • 级间耦合:连接 ④ 和 ⑥。
    • 反馈取样:连接 ⑧ 和 ⑨。
    • 反馈回路:连接 ⑩ 和 ③。

(2) 题目要求:将输入电流转换成与之呈稳定关系的输出电压 ​

  1. 确定反馈组态:

    • 将输入电流转换成...:信号源是电流源,且要求转换,意味着电路需要能够很好的“接收”电流,即输入电阻要低。应引入 并联负反馈。
    • ...呈稳定关系的输出电压:意味着要稳定输出电压。应引入 电压负反馈。
    • 综上:应引入 电压并联负反馈。
  2. 确定连接方式:

    • 为了实现并联负反馈,反馈信号应直接引回到输入端(T1T_1 基极),即节点 ②,与输入电流在节点处分流/叠加。
    • 对于单端输入的并联负反馈,反馈信号必须与输入信号极性相反(即反馈电流流出节点,抵消输入电流),因此整个放大电路必须是反相放大(Input ↑\uparrow →\to Output ↓\downarrow)。
    • 级间连接:
      • 已知 T3T_3 是反相的。为了让总输出反相,第一级必须输出一个同相信号给 T3T_3(同相 + 反相 = 反相)。
      • 差分对中,从 T2T_2 集电极(⑤)输出是同相的(相对于输入②)。
      • 因此,应将 ⑤与⑥ 连接。
      • 验证相位:输入② ↑\uparrow →\to ⑤ ↑\uparrow →\to ⑥ ↑\uparrow →\to ⑧ ↓\downarrow。总相位反相。符合要求。
    • 反馈网络连接:
      • 电压采样:反馈电阻 RFR_F 一端接输出端,即 ⑧接⑨。
      • 并联反馈:反馈电阻 RFR_F 另一端直接接输入端,即 ⑩接②。

答案 (2) 总结:

  • 反馈组态:电压并联负反馈。
  • 电路连接:
    • 级间耦合:连接 ⑤ 和 ⑥。
    • 反馈取样:连接 ⑧ 和 ⑨。
    • 反馈回路:连接 ⑩ 和 ②。