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5881a

初来乍到

只看楼主倒序阅读 0 发表于: 2006-07-11

— 本帖被 sanyue 从动手一族和玩家 show 移动到本区(2010-01-10) —

Tube:差動型放大器 Part 2

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差動型放大器 Part 2: 共陰極放大器使用陰極隨耦負載.

Stephen E. Sun

1. 基本電路.

訊號單端 e2 輸入, 單端 ep 輸出:

左管參數: $μ 1$ , $r p 1$

右管參數: $μ 2$ , $r p 2$

在這個電路裡, 右側是個共陰極放大器. 這個共陰極放大器的陰極電阻是左側陰極隨耦器的陰極阻抗!

2. 共陰極放大器與陰極隨耦器的公式.

共陰極放大器的電壓增益 = $-{\mu R_p\over R_p+r_p+(\mu+1)R_k'}$ , $R k'$ 是共陰極放大器的陰極電阻.

共陰極放大器的輸出阻抗 = $R p / / [r p + (μ + 1) R k']$

陰極隨耦器的電壓增益 = $G_k={\mu R_k\over r_p+(\mu+1)R_k}$

陰極隨耦器的陰極阻抗 = $Z_k={r_pR_k\over r_p+(\mu+1)R_k}$

3. 等效電路.

$Z k$ 是左側陰極隨耦器的陰極阻抗.

4. 電壓增益.

利用共陰極放大器的電壓增益公式, 代入陰極隨耦器的陰極阻抗公式. 由 $e 2$ 到 $e p$ 的電壓增益是:

$G_2={\partial e_p\over\partial e_2}=-{\mu_2R_p\over R_p+r_{p2}+(\mu_2+1)Z_k}$

化簡可得:

$G_2=-{\mu_2R_p\over R_p+r_{p2}+(\mu_2+1)\cdot{r_{p1}R_k\over r_{p1}+(\mu_1+1)R_k}}.$

如果左右同管:

$G_2=-{\mu R_p\over R_p+r_p+(\mu+1)\cdot{r_pR_k\over r_p+(\mu+1)R_k}}.$

5. 輸出阻抗.

請大家利用共陰極放大器的輸出阻抗與陰極隨耦器的陰極阻抗自行計算.

6. 公式整理.

輸入電容: $C g k + ( | G 2 | + 1) C g p$

輸入阻抗: $\infty$

電壓增益: $G_2=-{\mu R_p\over R_p+r_p+(\mu+1)\cdot{r_pR_k\over r_p+(\mu+1)R_k}}$

輸出阻抗: $R p / / [r p + (μ + 1) Z k]$

參考資料

1. Valley, Wallman: Vacuum Tube Amplifiers, McGraw-Hill,

爱乐永恒

5881a

初来乍到

只看该作者 1 发表于: 2006-07-11

Tube:差動型放大器 Part 3

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差動型放大器 Part 3: 差動輸入, 單端輸出.

Stephen E. Sun

1. 基本電路.

2. 單端增益公式.

從差動型放大器 Part 1, Part 2:

$e 1$ 至 $e p$ 的電壓增益:

$G_1={\mu\over1+{2r_p\over R_p}+{r_p(r_p+R_p)\over (\mu+1)R_pR_k}}.$

$e 2$ 至 $e p$ 的電壓增益:

$G_2=-{\mu+{\mu r_p\over(\mu+1)R_k}\over 1+{2r_p\over R_p}+{r_p(r_p+R_p)\over(\mu+1)R_pR_k}}.$

3. 共模增益與差動增益.

當左管柵極被訊號 $Δ e 1$ 驅動, 同時右管柵極被訊號 $Δ e 2$ 驅動, 右管屏極輸出訊號:

$\Delta e_p=G_1\cdot\Delta e_1+G_2\cdot\Delta e_2$

$=\Big[{G_1-G_2\over2}\Big]\cdot(\Delta e_1-\Delta e_2)+[G_1+G_2]\cdot{\Delta e_1+\Delta e_2\over2}$

$G_{dm}={G_1-G_2\over2}$ 稱為差動增益 (differential-mode gain).

$G c m = G 1 + G 2$ 稱為共模增益 (common-mode gain).

$Δ e 1 - Δ e 2$ 稱為差動輸入訊號 (differential input signal).

$\Delta e_1+\Delta e_2\over2$ 稱為共模輸入訊號 (common-mode input signal).

如果 $Δ e 2 = - Δ e 1$ 時 (兩柵極以全平衡訊號驅動),

$\Delta e_p={G_1-G_2\over2}\cdot2\Delta e_1.$

4. 共模斥拒比.

共模斥拒比 (Common-Mode Rejection Ratio, CMRR) 的定義是:

$CMRR=\Big|{G_{dm}\over C_{cm}}\Big|.$

代入第二節與上節的公式, 化簡後可得:

$CMRR={(\mu+1)R_k\over r_p}+{1\over2}\approx{(\mu+1)R_k\over r_p}.$

從這結果我們知道: $R k$ 越大 (同時 $E k k$ "越負") 時, CMRR 越大.

如果兩管的放大率不同時,

$CMR={\mu_1\mu_2+0.5(\mu_1+\mu_2)\over|\mu_1-\mu_2|}\approx{\mu_1\mu_2\over|\mu_1-\mu_2|}.$

所以架設這個電路時以高 mu 雙三極管為佳.

5. 恆流源.

當這個差動放大器的陰極電阻以恆流源取代時, 可以有極大的 CMRR:

屏內阻變化兩管抵消一事, 請參考: "單端與平衡" 一文.

6. 公式整理.

左管輸入電容: $C g k$

右管輸入電容: $C g k + ( | G 2 | + 1) C g p$ (兩個輸入的頻寬不同!)

$G_1={\mu\over1+{2r_p\over R_p}+{r_p(r_p+R_p)\over (\mu+1)R_pR_k}}.$

$G_2=-{\mu+{\mu r_p\over(\mu+1)R_k}\over 1+{2r_p\over R_p}+{r_p(r_p+R_p)\over(\mu+1)R_pR_k}}.$

$G_{dm}={\mu+{\mu r_p\over2(\mu+1)R_k}\over1+{2r_p\over R_p}+{r_p(r_p+R_p)\over (\mu+1)R_pR_k}}$

$G_{cm}=-{{\mu r_p\over(\mu+1)R_k}\over 1+{2r_p\over R_p}+{r_p(r_p+R_p)\over(\mu+1)R_pR_k}}$

$CMRR={(\mu+1)R_k\over r_p}+{1\over2}\approx{(\mu+1)R_k\over r_p}$

輸出阻抗: $R p / / [r p + (μ + 1) Z k]$

參考資料:

1. Valley, Wallman: Vacuum Tube Amplifiers, McGraw-Hill,

爱乐永恒

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