关于中放及控制增益的认识与理解(图片较多，分期发布）

zzfjct

longshort 发表于 2023-9-1 07:51
現代超beta晶體管基本上都是所謂超缐性的。

常規AGC中的晶體管無論是否超缐性，其交流增益hfe均不明显 ...

放大器增益的變化主要由输入電阻导致的说法无据可查。
Ic变化确实会引起本级输入阻抗的变化，但不要忘了，小信号放大器都是高内阻信号源即恒流源，输入电流与输入阻抗的关系不大。

longshort

zzfjct 发表于 2023-9-1 16:41
放大器增益的變化主要由输入電阻导致的说法无据可查。
Ic变化确实会引起本级输入阻抗的变化，但不要忘了 ...

輸出負載不變而輸入電阻的變化會引起電壓增益的變化，您不妨自己計算一下。

bumk

zzfjct 发表于 2023-9-1 16:41
放大器增益的變化主要由输入電阻导致的说法无据可查。
Ic变化确实会引起本级输入阻抗的变化，但不要忘了 ...

工作点变化，放大器跨导剧烈变化，也就是输入阻抗变化，长短老师说的没错的。

另外，关于有据可查
《微电子电路》第5版（上）
第5章：双极型晶体管
        ----第6节：小信号工作与小信号模型
                ----4：电压增益（第384页）

原文：
因此该放大器的电压增益Av为
Av ≡ vc / vbe = -gm *RC
注意，因为gm与集电极偏置电流成正比，因此，当集电极偏置电流稳定时，增益就稳定。

原文：
如果从发射极看进去的基极和发射极之间的小信号电阻记为re，它可以定义为
re ≡ vbe / ie = VT / IE

从上面这些可以看出，AGC控制形成了一个可变跨导的小信号放大器
这里gm ≈ 1 / re
所以可以认为是由输入阻抗变化引起

顺便提一嘴，后面的课会继续上到“变跨导模拟乘法器”
另注，这本书是国外引进教材，电子工业出版社出版

冰岛

changwanren 发表于 2023-8-31 05:35
实验2、三极管选择3DG6B，集电极电流在0.1—2mA，扫频仪测量
      变化时，直流放大倍数变化42—64 ...

常老师的结论“当Ic由0.1—1毫安变化时，β值不变，增益的变化范围最大，β值变化大的，增益变化范围变小”，我对此结论说说自己的看法：一、三极管对交流信号的放大有个理论上限，该上限值可表达为fT/f，故，选用不同型号的晶体管，那么通常fT越大越容易获得更高的增益；二、三极管的fT不是固定不变的，而是随其Ic、Uce而改变的，据蓝箭的pdf资料，蓝箭9018在Uce=5V状态下，Ic大约在5mA达到最大值1.1GHz，Ic增大或者减小，fT都会降低，对于Ic在0.1mA~2mA这个区间的工况来说，fT随Ic减小而降低，这种fT-Ic曲线或许可以获得额外的AGC作用；3AG系列三极管的fT-Ic曲线我查不到，但某本来复再生收音机的资料书中说过，有些使用3AG三极管的来复式收音机为了提高高放增益，特意把来复级Ic调整在0.5mA以下，Ic调整在1mA的做法反而不利于高放增益，按这种说法，或许在0.5mA~1mA这个区间fT是随Ic增大而下降的，那么，这有可能是造成3AG三极管AGC特性不及9018的原因。所以，我认为，不同型号的三极管AGC特性不同，未必是Hfe-Ic特性所造成的，在选择AGC中放管时也不必刻意追求Hfe-Ic的“超线性”。

changwanren

       3、关于中放的AGC跟Ic变化的理解：
      （1）Ic的变化范围(AGC)与电压增益的变化主要决定于什么
       过去很多科普电子丛书介绍收音机的反向AGC的原理是由β的变化所致，当偏流减小时，β值减小，增益降低。通过实际测量，β值不变的三极管增益变化随Ic变化最大，是测量有误吗？我觉得不是，测量可信。
硅管收音机设计中也解释AGC是由β值引起的。可以说是一本80年代资深的丛书。


     也曾迎合他这样理解，三极管输出相当于恒流源，所以ΔIb基本不变，增益与β成正比。实验打破了这种认识，所以，要改变思路思考，恒流源的条件是RL<<RC，对于中放经过阻抗变换，如一中放，设电流Ic=0.5mA时达到匹配点，有RL=RC，Ic<0.5mA时, 有RL>RC,那里还是“恒流源”由于手工计算困难，编写了一个软件，设计输入恒功率不变（实际应是变功率，但因受中周空载谐振时，加到三极管上阻抗约10KΩ,所以功率变化不大）得到不同的输入功率有不同的Ib随Ic变化曲线，中周匝数比45比7，三极管输出阻抗取100 KΩ，经阻抗变换，对三极管基极来讲内阻是2.4 KΩ.取三极管放大倍数100，在约1.2毫安处“匹配），见下图，粉点处是”匹配“点。

    那么从原理上又如何解释呢，首先 要搞清4个量，Ub、Ib、ΔUb、ΔIb。Ub是直流偏压，通常通过三极管上偏置电阻来改变偏压，直流Ib也随之改变，当给三极管基极加上交流ΔUb电压时，在不同的直流Ib工作点下，会得到不同的ΔIb，他随直流Ib的工作点增大而增大。在三极管集电极得到输出电压ΔUc=ΔIb×β×RL，当β和RL不变时，ΔUc会随直流工作点Ib的增大而增大。
若采用Ic表示工作点，ΔUc对Ic而言，β对ΔUc影响不大，计算公式：
ΔUc=ΔIb×β×RL=ΔUb/Rb×β×RL
将输入阻抗简化为   Rb=rbb+(1+β)×26/Ic
        结果：ΔUc/Ub=Ic/26

从实验结论和利用简化公式讨论，当Ic变化时，β值不变的三极管，具有很好的AGC控制作用。
实验测量得到的β值不变的三极管AGC控制效果最好，如何解释呢？用Y参数讨论最好，但在Y参数中看不出β值随Ic的变化影响增益的曲线关系。
猜想：若电压增益随Ic改变主要由输入导纳引起，有公式
yie=gie = Ic/（β26）可知跟Ic变化成正比，跟β变化成反比，那就只有β不变时，增益变化最大，随β变化增益会变小，但具有较小的影响。如下图：

  关于AGC与β的关系，这是一个颠覆资深资料的介绍，坛友最好别相信我的认识，若是怀疑我的认识，还是自己亲自做一下实验，9018的直流放大倍数官方数据的直流放大倍数随IC的变化很小

未完待续

changwanren

冰岛 发表于 2023-9-2 00:10
常老师的结论“当Ic由0.1—1毫安变化时，β值不变，增益的变化范围最大，β值变化大的，增益变化范围变小 ...

      关于电压增益随Ic的变化曲线对于中放基本近似等于yfe随Ic的变化曲线，影响yfe的变化曲线的主要影响因素是不是β，若是β的话，β恒定的三极管，电压增益应该随Ic变化很小，而实际实验不是这样，考虑特征频率的变化，实质还是没有撇开β对增益的主要影响，9018特征频率随Ic变化是很大，但对465KHz，9018的高特征频率对交流β的变化影响不大。我现在的认识是β对电压增益随Ic的变化不是主要影响因素，主要因数是yie,其次是yoe,yre可忽略。这是闲来无事谈认识，在实际应用中我的认识是电压增益随Ic变化，主要看yfe随Ic的变化曲线就够了。电压增益随Ic变化基本yfe随Ic的变化曲线一致。但很多三极管查不到yfe随Ic的变化曲线。

changwanren

       （2）AGC的变化引起有载Q的变化，引起通频带变化的处理方法
     反向AGC，随着Ic的减小，Rb和Rc增大，会导致有载Q升高，导致AGC的前级负载阻抗变大，使其电压增益变大，所以对总体AGC控制范围变小，效果变差，有载Q的升高，会导致通频带变窄。
解决办法1，加二次AGC，不但使AGC加强，当Ic变小时，二极管的反偏压减小，导致有载Q降低，与一次AGC互补，使通频带变化不大。
解决办法2：将受控三极管基极和发射极间并联一只电阻，因为并联的总电阻受电阻小的那只影响最大。如红灯745的一中放并联一只470欧姆电阻，二中放并联一只820欧姆电阻。

  未完待续

changwanren

      特别强调，此贴讨论的是电压增益与静态电流Ic变化的关系，当Ic一定时，实验得出不同β值对电压增益变化不大，才有电压增益与β的关系不大的认识。若讨论当Ib一定时，电压增益与β与成正比，但此时也Ic变大。AGC控制的是偏流Ib，你若拿Ib变化范围说话（如Ib变化x1-x2)，β是主要影响电压增益变化范围的因素，看似非常合理，但此时的Ib是直流偏流，并不是交流ΔIb，ΔIb还要受Rb影响，只考虑β影响ΔIc，不考虑Rb影响ΔIb，觉得不行，需综合考虑。

快乐年

大约看了。不懂，只想简单问，中放增益是不是有限度，太大了有阻塞。现在的德生都有一个开关，接收本地台的时候减少增益。

changwanren

快乐年 发表于 2023-9-2 10:05
大约看了。不懂，只想简单问，中放增益是不是有限度，太大了有阻塞。现在的德生都有一个开关，接收本地台的 ...

    中放增益做高，必须同时要做大AGC的控制范围，否则增益高了，弱信号是收到了，但强信号堵塞了。高级收音机一般要设计两级中放AGC还要增加高放AGC来加大动态范围。中放增益也不是越大越好，1、增大AGC的负担，2、自身噪声限制接收弱信号的极限，当离扬声器较近时，能听到轻微的沙沙声，增益已经就较适中了。当增益做大做到一定程度，如何降低噪声要比做大增益难的多，尤其是调制噪声，无中频信号时，背景很安静，当收到弱信号时，背景沙沙声来了，加到中放电路中的低频沙沙声，会被中频的选频回路滤除，但他调制到中频信号上，就无法滤除了。PCB设计对中放最大稳定增益影响很大，实际要想做高中放增益并非容易。

changwanren

      （3）对正向AGC的理解
     既然对于直流工作点Ic来说，β对电压增益影响不大，那么正向AGC又如何解释，我是这样认为的，正向AGC对增益的主要影响应该是yoe(1/Rc)，看下面公式：
     Ic= Yfe×Ub+ yoe×Uc-----------2
     影响Ic的不只是yfe,还有yoe，若yoe随Ic变化很大，照样会使电压增益随Ic的增大显著降低，测量具有正向AGC的三极管确实有此特性（扫帚线）特性，当Ic变大到3—4毫安以后，输出阻抗明显变小。
所以，具有正向AGC的三极管的电压增益应该是随工作点Ic的增大Rc显著减小导致。
我们看一下具有正向AGC的3DG56三极管的输出曲线：

未完待续

秋石榴

楼主大神，非常有价值的实验！服气了

快乐年

changwanren 发表于 2023-9-2 08:18
（2）AGC的变化引起有载Q的变化，引起通频带变化的处理方法
     反向AGC，随着Ic的减小，Rb和Rc增 ...

BG14的放大作用不大

sgeli_sh

changwanren 发表于 2023-8-31 05:35
实验2、三极管选择3DG6B，集电极电流在0.1—2mA，扫频仪测量
      变化时，直流放大倍数变化42—64 ...

常老师的实验很有借鉴意义，学习了。

changwanren

           (4) 对AGD控制的类型及深度的认识
    一级AGC控制最大范围能达到多少取决于自身的参数和电路的设计，对于某些三极管和电路设计，可能达到20分贝及到极限了，有些三极管控制范围超过30分贝也没问题。
   记不清那个资料介绍，说AGC随Ic变化的不均匀度最好要小于3分贝，不知何道理。但AGC随输入信号的控制是先慢后快，对提高弱信号的信噪比有力，这点能够理解，至于先慢后快的最佳技术参数，找不到相关资料，至于采取AGC控制的方式各自优缺点没有足够的理解，也做过实验，如只控制一中放的一次AGC,平行式AGC同时控制一中放和二中放，环路AGC同时控制一中放和二中放，
下图是某电路只控制一中放的输入信号强度和输出信号强度的测量记录

下图是仿制红灯745的两级AGC控制实验记录。

下图是仿制红灯735的两级AGC控制实验记录。

未完待续