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01放大电路赠一分析

一、电路来源

这款直接耦合电压放大电路是应用在一款经典的静电计设备电路中。 它提供了调制信号的主要放大功能。 下面对于它各个节点信号放大倍数进行仿真测试。 观察一下这个电路各级对信号的放大增益情况。

二、频率特性

首先，在LTspice中仿真这个电路的输入输出之间的频率特性。 在输入端口施加激励交流信号源。 测量 C7上的电压增益和相位。 仿真频率范围从 1kHz 到 10MHz。 整体上，可以看到该电路呈现带通特性。 最大增益出现在 341kHz。 对应输出电压为 10.349dB。 注意，输入信号的峰值为 0.1mV， 对应的 -80dB。 所以，这个电路最大增益大约为 90.349dB， 对应大约33000 。 在最大增益频率处， 相移为 0°。

三、电路增益分析

对于电路中各个节点的信号的交流峰峰值进行计算。 为了便于计算， 将各节点电压信号从 LTspice 导出， 然后使用Python程序计算各点信号的最小值与最大值之间的幅度。 为了避免在过渡过程对于稳态信号影响， 只是针对信号后四分之三的数据进行统计。 输入激励信号为 0.1mV， 1MHz的正弦信号。 这个频率不在电路频率响应最大点。 可以计算出每一级信号的增益。 可以看到针对信号进行放大的部分主要集中在 Q3,Q4。 这两级提供了电路最多的信号增益。 第一级 Q1 共栅放大也有6.933 的信号放大。

将信号频率降低到 500kHz。 这个频率点事原来静电计放大电路工作频率。 此时电路增益基本上达到了最大。 其中 Q3，Q4两级放大倍数有了变化。 Q3一级放大倍数增加了三倍左右， Q4一级的放大倍数减少了两倍左右。 这两级总的放大倍数仍然是全部增益最大的一部分。 整个电路的增益包括有三个部分， Q1提供的增益比较稳定。 大约 6.9倍。 Q3,Q4 是总增益贡献最大的。 在500kHz频率下， 这个电路的总增益大约 19300倍左右。

※总结 ※

本文讨论了一个直接耦合电压放大电路。 这个电路提供了一款静电计电路中调制交流信号的放大增益。