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3(P5.5(e) 电路)

3(P5.5(e) 电路)

image.png 这张图片是对上一题(P5.5(e) 电路)更精确的推导过程。

我之前的回答使用的是近似估算(假设 R1≫R2R_1 \gg R_2),而你上传的这张图片使用了电流分流公式,得出了更严谨的“精确解”。

下面我为你逐步解析这张图中公式的由来:

1. 解析反馈系数 F˙\dot{F}

公式:

F˙=I˙fI˙o=R2R1+R2\dot{F} = \frac{\dot{I}_f}{\dot{I}_o} = \frac{R_2}{R_1 + R_2}

推导思路(电流分流器):

  1. 节点分析: 看 T2T_2 的发射极(E)节点。交流电流 I˙o\dot{I}_o(即 I˙e\dot{I}_e)流出后,面临两条路:
    • 一条路通过 R2R_2 流向电源 VCCV_{CC}(交流地)。
    • 另一条路通过 R1R_1 流向 T1T_1 的基极(虚地)。
  2. 电路模型: 这相当于电流 I˙o\dot{I}_o 流入一个由 R1R_1 和 R2R_2 组成的并联电路。
  3. 分流公式: 我们想要求流过 R1R_1 的反馈电流 I˙f\dot{I}_f。根据并联电阻的电流分流公式:
I˙f=I˙o×R2R1+R2\dot{I}_f = \dot{I}_o \times \frac{R_2}{R_1 + R_2}

(注意:分流公式中,求流过 R1 的电流,分子上是 R2) 4. 得出 F:

F˙=I˙fI˙o=R2R1+R2\dot{F} = \frac{\dot{I}_f}{\dot{I}_o} = \frac{R_2}{R_1 + R_2}

2. 解析电压放大倍数 A˙usf\dot{A}_{usf}

公式:

A˙usf=(1+R1R2)⋅RL′Rs\dot{A}_{usf} = \left( 1 + \frac{R_1}{R_2} \right) \cdot \frac{R'_L}{R_s}

推导思路(深度负反馈近似): 图片利用了深度负反馈的一个核心特性:闭环增益 ≈1/F\approx 1/F(但要注意输入输出的量纲转换)。

  1. 输入端变换 (U→IU \to I):

    • 由于是并联负反馈,输入端近似虚地,输入电流 I˙s≈U˙sRs\dot{I}_s \approx \frac{\dot{U}_s}{R_s}。
    • 在深度负反馈下,输入电流被反馈电流抵消(I˙s≈I˙f\dot{I}_s \approx \dot{I}_f)。
    • 所以:U˙s≈I˙fRs\dot{U}_s \approx \dot{I}_f R_s。
  2. 输出端变换 (I→UI \to U):

    • 输出电压 U˙o\dot{U}_o 是电流 I˙o\dot{I}_o 在总负载电阻 RL′R'_L (R4//RLR_4 // R_L) 上的压降。
    • 即:U˙o=I˙o(R4//RL)=I˙oRL′\dot{U}_o = \dot{I}_o (R_4 // R_L) = \dot{I}_o R'_L。
  3. 代入计算:

A˙usf=U˙oU˙s≈I˙oRL′I˙fRs\dot{A}_{usf} = \frac{\dot{U}_o}{\dot{U}_s} \approx \frac{\dot{I}_o R'_L}{\dot{I}_f R_s}

将 I˙oI˙f\frac{\dot{I}_o}{\dot{I}_f} 替换为 1F˙\frac{1}{\dot{F}}:

A˙usf=1F˙⋅RL′Rs\dot{A}_{usf} = \frac{1}{\dot{F}} \cdot \frac{R'_L}{R_s}
  1. 最终形式: 代入第一步求出的精确 F˙\dot{F}:
A˙usf=R1+R2R2⋅RL′Rs=(R2R2+R1R2)⋅RL′Rs\dot{A}_{usf} = \frac{R_1 + R_2}{R_2} \cdot \frac{R'_L}{R_s} = \left( \frac{R_2}{R_2} + \frac{R_1}{R_2} \right) \cdot \frac{R'_L}{R_s} =(1+R1R2)⋅RL′Rs= \left( 1 + \frac{R_1}{R_2} \right) \cdot \frac{R'_L}{R_s}

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