Verstärkung und Vorspannungspunkt

Ich bin mir nicht sicher, was Sie mit "Verstärkungsspannung" meinen, aber in dieser Schaltung tritt nichts Ernsteres als eine Verzerrung auf, wenn die Eingangsspannung V die Versorgung übersteigt.

Wenn der Eingang extrem groß ist, müssen Sie sich Gedanken über die Verlustleistung in den Widerständen und eine Beschädigung des NPN-Eingangs machen (über 6 V Eingang wegen VBE-Durchbruch).

Die Schaltung kann keine Ausgabe erzeugen, die höher als die Versorgung ist.

Ein Kleinsignalmodell ist anwendbar, wenn die durch das Signal verursachten Änderungen die Betriebseigenschaften der Komponenten (Transistoren) nicht wesentlich beeinflussen. Im Grenzfall ist dies ein beliebiges kleines Signal; alles andere führt zu Verzerrungen in der Schaltung.

Bei Handberechnungen sollten Sie bedenken, dass Signalausschläge von mehr als 10 % des Bias-Stroms zu nachweisbaren Verzerrungen führen; Schwankungen von 50 % des Bias-Stroms verursachen eine leicht beobachtbare (z. B. auf einem Oszilloskop oder einer simulierten Wellenform) Verzerrung von Sinuskurven oder anderen Wellenformen.

Verzerrungen können durch negative Rückkopplung gemildert werden – Ihr Verstärker hat keine Gesamtrückkopplung. Dieser Verstärker hat eine extrem (unnötig?) große Verstärkung bei Wechselstrom (aufgrund der Bypass-Kondensatoren über den Emitterwiderständen). Ohne Gesamtrückkopplung weist dieser Verstärker selbst bei Eingängen von 1 mV Verzerrungen und Clipping auf. Aufgrund der großen Anzahl interner Stufen (und der damit verbundenen Pole und Nullen) könnte es schwierig sein, bei diesem Verstärker eine Gegenkopplung zu verwenden.

Die Verstärkung jeder Stufe ist ungefähr der Kollektorlastwiderstand dividiert durch (26_mV/Emitter_Strom); Die Verstärkung der 1. Stufe beträgt also etwa 17).

Kann die Verstärkungsspannung die Versorgungsspannungen überschreiten oder Probleme verursachen?

Es wird die Versorgungsspannungen nicht überschreiten. Wenn Ihr Kleinsignalmodell jedoch vorhersagt, dass die Spannung die Schienen überschreitet, befinden Sie sich weit außerhalb des Bereichs, in dem Ihr Kleinsignalmodell anwendbar ist. In Wirklichkeit wird Ihr Verstärker gesättigt sein, was ein Phänomen ist, das ein lineares Kleinsignalmodell nicht angemessen beschreiben oder modellieren kann.

In diesem mehrstufigen Verstärker (ich weiß, dass es sich um ein schlechtes Design handelt, aber die Frage ist konzeptionell), wie kann ich ein kleines Signalmodell für die zweite Stufe verwenden, wenn das anfängliche Signal zu einem viel größeren verstärkt wird, wie kann ich davon ausgehen, dass Q2 für Beispiel mit einem Kleinsignalmodell analysiert werden [sic].

Sie müssen überprüfen und mit Ihrer beabsichtigten Signalreichweite sehen. Wenn Ihr Eingangssignal klein genug ist, dass der Eingang der zweiten Stufe auch ein kleines Signal ist, können Sie dies tun. Wenn nicht, können Sie dieses Modell nicht verwenden, und Ihr Verstärker ist wahrscheinlich sowieso gesättigt.

Es ist erwähnenswert, dass dies ein Open-Loop-Verstärker ist. Wenn Sie eine negative Rückkopplung vom Ausgang zurück zur ersten Stufe hatten, können Sie normalerweise alle Stufen als Kleinsignal betrachten, solange der Ausgang nicht gesättigt ist.

Bei vier Stufen kann ein Rückkopplungsverstärker jedoch aufgrund des negativen Phasenabstands schwerwiegende Instabilitäten aufweisen, wenn die Pole und die Kompensation nicht sorgfältig berücksichtigt werden.

Ich werde nur den ersten Teil Ihrer ersten Frage beantworten, weil er sehr grundlegend ist und besondere Aufmerksamkeit verdient:

Kann die verstärkte Spannung die Versorgungsspannung überschreiten ...?

Die Antwort ist einfach: Die verstärkte Spannung kann die Versorgungsspannung nicht überschreiten, da sie ein Teil von letzterer ist.

Die „Spannungsverstärkung“ ist buchstäblich keine Verstärkung; es ist eine dämpfung . Es ist nur ein cleverer Trick, mit dem wir eine Ausgangsspannung erhalten, die proportional höher ("verstärkt") ist als die Eingangsspannung. Wie wird das gemacht?

Verstärkerstufen sind "Spannungsteiler", die von der Eingangsspannung gesteuert und von einer höheren (Versorgungs-)Spannung gespeist werden. Sie werden durch sogenannte "aktive Elemente" (Transistoren) implementiert, die eigentlich spannungsgesteuerte "Widerstände" sind.

Wenn also die kleine Eingangsspannung leicht variiert, variiert die Ausgangsspannung erheblich von Null bis zur Versorgungsspannung ... aber nicht mehr ... Die Ausgangsspannung bleibt zwischen der Eingangsspannung und der Versorgungsspannung; sie ist höher als die Eingangsspannung und niedriger als die Versorgungsspannung.