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零任偶
编辑是一种理论上的双端口网络,由输入端和输出端各一个零任偶组成。零任偶代表一个理想放大器,具有无限的电流、电压、跨导和跨阻增益。它的传输参数都是零,也就是说,它的输入-输出行为可以用矩阵方程来概括
在负反馈电路中,围绕空位器的电路决定了空位器的输出,以迫使空位器的输入为零。
在电路原理图中插入一个空位器,对该电路的行为方式施加了数学上的限制,迫使电路本身采取任何必要的安排来满足这些条件。例如,一个理想的运算放大器可以用空程器来建模,教科书中对使用理想运算放大器的反馈电路的分析使用空程器施加的数学条件来分析运算放大器周围的电路。
例子:压控电流沉降器 一个压控电流沉降器。该汇流排的目的是吸取相同的电流iOUT,而不考虑输出端的应用电压VCC。汲取的电流值由输入电压vIN设定。在这里,汇流排将通过理想化的运算放大器作为一个空穴来进行分析。
利用空子输入部分的特性,运算放大器输入端上的输入电压为零。因此,参考电阻RR上的电压是应用电压vIN,使得RR上的电流只是vIN/RR。再次利用废止器的特性,废止器的输入电流为零。因此,发射极的Kirchhoff/电流定律提供了vIN/RR的发射极电流。利用归零器输出部分的特性,归零器提供任何需要的电流,而不考虑其输出端的电压。在这种情况下,它提供晶体管基极电流iB。因此,适用于整个晶体管的Kirchhoff/电流定律提供了通过电阻RC的输出电流为
其中双极晶体管iB的基极电流通常可以忽略不计,只要晶体管保持在活动模式。也就是说,基于空穴来风的理想化,输出电流由用户施加的输入电压vIN和设计者对参考电阻RR的选择来控制。
电路中的晶体管的目的是减少由运算放大器提供的RR中的电流部分。如果没有这个晶体管,通过RC的电流将是iOUT = (VCC - vIN)/RC,这干扰了iOUT独立于VCC的设计目标。晶体管的另一个实际优势是,运算放大器必须只提供小的晶体管基极电流,这不太可能对运算放大器的电流输送能力产生影响。当然,只有真正的运算放大器是有电流限制的,而不是无效的。
电流随电压VCC变化的其余部分是由于Early效应,它导致晶体管的β随集电极到基极的电压VCB变化,根据关系β=β0(1+VCB/VA),其中VA是所谓的Early电压。基于空穴来分析,这个电流沉降器的输出电阻为Rout = rO(β + 1) + RC,其中rO是小信号晶体管的输出电阻,由rO = (VA + VCB)/iout给出。
使用空洞的理想化可以设计运算放大器周围的电路。实际问题仍然是设计一个表现得像空穴来风的运算放大器。
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