放大器阻尼係數和輸出阻抗的測量及電路分析計算

woaw · 发表于 2014-3-26 18:50

自从用了仿真，我连公式都懒得列了。
多关注模型的正确性和真实性，得到的仿真结果够用了，能拿来做比较和分析了。

wensan · 发表于 2014-3-28 13:12

各位如果詳細看一樓的帖子，便會發現圖2. 這個用2N3055A做輸出管的JLH1969放大器依照仿真數據所計算出來的開環路輸出阻抗是11.82Ω。但是從2N3055A的特性曲線計算出來的C-E極阻抗是36.643979Ω。如果JLH1969放大器的開環路輸出阻抗等於兩個輸出管的C-E極阻抗和R1並聯而已，那麼JLH1969放大器的開環路輸出阻抗應該等於15.4848558Ω，而不是11.82Ω。各位別以為這只是仿真軟件的計算誤差，如果這是仿真軟件的計算誤差，那麼Multisim的招牌就可以砸了當柴燒！這個誤差是因為JLH1969放大器的開環路輸出阻抗並不只是兩個輸出管的C-E極阻抗和R1並聯而已，還有Q3和Q4兩級經過電流放大之後呈現在輸出端的阻抗。

接下來就來說明Q3和Q4兩級經過電流放大之後如何呈現在輸出端。

Multisim提供了一個“受輸入電流控制的電流源”的理論模型，而這個“受輸入電流控制的電流源”其實就是輸入阻抗為‘0’、輸出阻抗無限大的理想BJT電晶體的理論模型，這個理論模型無論在交流分析還是直流分析都可以使用。

圖A. 所示為阻抗 Z 經電流放大之後所呈現的阻抗 Z' 變小的基本原理以及計算公式。

圖B. 所示為 12.1kΩ 經過120倍的電流放大所呈現的阻抗由仿真數據計算出來為 100Ω。

圖C. 所示為使用理想BJT電晶體的理論模型所構成的輸出級電路。這個電路的輸出阻抗理論上應為無限大，但由於仿真軟件計算精度的限制，輸出阻抗由仿真數據計算出來為 891.23MΩ。

圖D. 所示為假設 Q3 這一級的C-E極阻抗為 6.8kΩ，輸出電晶體的電流增益為 120 倍，Q3 這一級的C-E極阻抗經輸出級電流放大之後，呈現在輸出端的阻抗由仿真數據計算出來為 28.2157Ω。為 6.8kΩ 的 241 分之一。輸出電晶體的電流增益只有 120 倍，但呈現在輸出端的阻抗減少為241 分之一，這是因為上面的輸出電晶體的電流增加，下面的輸出電晶體的電流就減少，以致電流變化加倍的關係。

圖E. 所示為將 Q3 這一級周邊的電路放進來以及輸出電晶體C-E極阻抗假設為 36Ω 所做的仿真。輸出阻抗由仿真數據計算出來為 9.8998484Ω。而兩個輸出管的C-E極阻抗和R1並聯的阻抗應為 15.254237Ω。可以證明輸出端呈現的阻抗不只是兩個輸出管的C-E極阻抗和R1並聯的阻抗。

同樣的道理，Q4 這一級的C-E極阻抗會經過兩級電流放大而呈現在輸出端。圖F. 所示便是將Q4 這一級加進來所做的仿真。輸出阻抗由仿真數據計算出來為 7.7744339Ω。

以上便足以說明JLH1969放大器的Q3和Q4兩級的阻抗經過電流放大之後如何呈現在輸出端。

wensan · 发表于 2014-3-28 13:24

唉！真累。
以前跟小鬼頭兄討論問題的時候，我只要起個頭，小鬼頭兄就會把其餘的給補上。哪像現在，竟然要叫我從最最最最最最基本的原理講起。這不是要把我累死！

小鬼頭兄也真不夠意思，我都這麼累了，也不來幫個忙，虧他還是個“超級版主”。

牛仔很忙 · 发表于 2014-3-28 22:19

wensan 发表于 2014-3-28 13:12
各位如果詳細看一樓的帖子，便會發現圖2. 這個用2N3055A做輸出管的JLH1969放大器依照仿真數據所計算出來的開 ...

终于搞清楚了，受益匪浅。
感谢wensan不厌其烦的编辑回帖，辛苦。
在与你的交流中我收获了不少东西，而你付出的是耐心跟时间。
就如你所说现在这里能讨论电路知识的真的不多，很高兴能遇上你传道解惑，也是编辑帖子《谈谈JLH1969这个A类放大器》带来的最大收获。

牛仔很忙 · 发表于 2014-3-28 22:35

本帖最后由牛仔很忙于 2014-3-28 22:39 编辑

wensan 发表于 2014-3-28 13:24
唉！真累。
以前跟小鬼頭兄討論問題的時候，我只要起個頭，小鬼頭兄就會把其餘的給補上。哪像現在，竟然要 ...

呵呵，您多次提到超级版主小鬼头。想来你们是很要好的朋友。（前几天刚购买了本小鬼头翻译的书籍）
人生得知音不易技术上也是，看你的感叹想起俞伯牙遇钟子期。高山流水知音无限，有时候很多话可以心照不宣，说一开头便会明白。
可惜谁让你遇上的是我这等菜鸟呢。
就刚才
我问女儿：“这几天爸爸陪你画画老心不在焉，可是爸爸从伯伯那里学到好多知识，爸爸该怎样感谢伯伯？”（不知道您的年龄，称呼上有冒犯之处还请见谅）
女儿：“把我们画的画送给伯伯一张吧”
付截图一张
QQ图片20140328223710.jpg

我想你不会拒绝一个天真宝宝的礼物吧。表示对你付出时间和耐心的感谢。

wensan · 发表于 2014-3-29 12:36

本帖最后由 wensan 于 2014-3-28 21:25 编辑

你還是去裝個仿真軟件吧!
不一定要Multisim，免費的LTspice或Tina-Ti都不錯。
學校課堂上老師講的那種這個也忽略、那個也忽略，該忽略的不忽略，不該忽略的卻忽略的電路分析法會害死人的。

牛仔很忙 · 发表于 2014-3-29 20:41

wensan 发表于 2014-3-29 12:36
你還是去裝個仿真軟件吧!
不一定要Multisim，免費的LTspice或Tina-Ti都不錯。
學校課堂上老師講的那種這個 ...

是的，这很重要。

wensan · 发表于 2014-3-29 23:53

本帖最后由 wensan 于 2014-3-29 10:23 编辑

這個圖是“電壓串聯負反饋”電路的標準理論型態。
圖中還附上了閉環路輸出阻抗的計算公式推導。

如果用這個閉環路輸出阻抗的計算公式來計算這帖子一樓那個用2N3055A做輸出管的JLH1969放大器會如何？

圖3. 是那個用2N3055A做輸出管的JLH1969放大器依照仿真數據所建立的等效電路。

將圖3. 的 Zout=11.82Ω、A=2391、β=Rb/(Rf+Rb)=220/(2700+220) 代入閉環路輸出阻抗的計算公式計算得到的閉環路輸出阻抗為 0.065252Ω，
但依照圖3a. 測量輸出阻抗的仿真數據所得的閉環路輸出阻抗為 0.205331Ω，
閉環路輸出阻抗的計算公式計算所得的結果與仿真測量結果完全不符！

欲知後事如何？請看下回分解。

牛仔很忙 · 发表于 2014-3-30 06:58

wensan 发表于 2014-3-29 23:53
這個圖是“電壓串聯負反饋”電路的標準理論型態。
圖中還附上了閉環路輸出阻抗的計算公式推導。

我想在47楼你已经给出答案了。

wensan · 发表于 2014-3-30 10:11

牛仔很忙发表于 2014-3-29 14:58
我想在47楼你已经给出答案了。

所以整個帖子都在測量，只有47樓是電路分析的重點。

看得懂就懂，看不懂就算了。

wensan · 发表于 2014-3-31 13:03

本帖最后由 wensan 于 2014-3-30 21:34 编辑

這個圖是“運算放大器”(operational amplifier)的電路符號。

一般的“運算放大器”的兩個輸入端的輸入阻抗都很高，對於分壓電阻反饋電路不會造成明顯的負載效應，可以符合下圖這種“電壓串聯負反饋”電路的標準理論型態，這種“運算放大器”稱為“電壓反饋運算放大器”(voltage feedback operational amplifier)。

但是也有像JLH1969這種反相輸入端的輸入阻抗非常低的“運算放大器”，會對分壓電阻反饋電路造成明顯的負載效應，因而不能直接符合“電壓串聯負反饋”電路的標準理論型態，這種“運算放大器”稱為“電流反饋運算放大器”(current feedback operational amplifier)。

附件為各家IC廠有關“電壓反饋運算放大器”(voltage feedback operational amplifier)和“電流反饋運算放大器”(current feedback operational amplifier)的學術論文資料。

opa658.pdf (163.62 KB, 下载次数: 75)

chhw007 · 发表于 2014-3-31 16:33

一台双声道功放，如果桥接为BTL输出，阻尼系数怎样变化？

wensan · 发表于 2014-3-31 22:23

chhw007 发表于 2014-3-31 00:33
一台双声道功放，如果桥接为BTL输出，阻尼系数怎样变化？

阻尼係數=喇叭阻抗/兩個放大器輸出阻抗之和

569717767 · 发表于 2014-3-31 22:31

wensan 发表于 2014-3-31 22:23
阻尼係數=喇叭阻抗/兩個放大器輸出阻抗之和

按照“阻尼系数越高控制力越好”-----意思BTL控制力会变差（一倍）？！！！

牛仔很忙 · 发表于 2014-4-1 00:43

本帖最后由牛仔很忙于 2014-4-1 00:53 编辑

wensan 发表于 2014-3-31 13:03
這個圖是“運算放大器”(operational amplifier)的電路符號。

首先对你提供的资料表示感谢。
其次看的出您是对我文中说到的1969为电压串联负反馈表示反对。
我想说的是，我很理解你想表达的意思，但是可能是语言文化的不同。
在大陆，我们教科书上对这种反馈类型的定义。不论有无负载效应都称作电压串联负反馈。
而电流反馈是指对负载的电流进行采样回输。
如果进行语言的直译很容易造成误解。

wensan · 发表于 2014-4-1 01:16

本帖最后由 wensan 于 2014-3-31 09:27 编辑

牛仔很忙发表于 2014-3-31 08:43
首先对你提供的资料表示感谢。
其次看的出您是对我文中说到的1969为电压串联负反馈表示反对。
我想说 ...

JLH1969雖然不能直接符合“電壓串聯負反饋”電路的標準理論型態，但它是“電壓串聯負反饋”沒錯.

JLH1969也是“電流反饋運算放大器”(current feedback operational amplifier)!

“電壓串聯負反饋”和“電流反饋運算放大器”(current feedback operational amplifier)所討論的是不同的兩回事.

我所提供的論文資料是要讓你看看人家討論“電流反饋運算放大器”(current feedback operational amplifier)和“電壓反饋運算放大器”(voltage feedback operational amplifier)是在討論什麼東西.

牛仔很忙 · 发表于 2014-4-1 08:01

本帖最后由牛仔很忙于 2014-4-1 08:30 编辑

wensan 发表于 2014-4-1 01:16
JLH1969雖然不能直接符合“電壓串聯負反饋”電路的標準理論型態，但它是“電壓串聯負反饋”沒錯.

JL ...

我很理解你想表达的意思，包括47楼想表达的意思。
也很感谢你的资料。
里面的好多计算是我感兴趣的。
回帖的意思也是想提醒更多的朋友，“电流反馈”跟“电流反馈型运算放大器”是两回事，不要因为都有current feedback这两个单词而混为一谈。

晗晗 · 发表于 2014-4-1 10:44

学习了

tsyg99 · 发表于 2014-4-1 12:22

牛仔很忙发表于 2014-4-1 08:01
我很理解你想表达的意思，包括47楼想表达的意思。
也很感谢你的资料。
里面的好多计算是我感兴趣的。 ...

很多IC都可以将电压反馈型转电流反馈型，实际上还存在伪劣电流反馈型运算放大器。

wensan · 发表于 2014-4-2 11:32

本帖最后由 wensan 于 2014-4-1 19:34 编辑

牛仔很忙发表于 2014-3-31 16:01
我很理解你想表达的意思，包括47楼想表达的意思。
也很感谢你的资料。
里面的好多计算是我感兴趣的。 ...

對啊！

“电流反馈”跟“电流反馈型运算放大器”是两回事，就如同“開環增益會隨CE电阻而變”跟“分式上下是抵消的”一樣，也是不同的兩回事。

再次回帖是要提醒更多的網友，看帖要非常小心謹慎，可別被唬弄了！

[分析测量] 放大器阻尼係數和輸出阻抗的測量及電路分析計算

浏览过的版块

论坛贵宾