模擬電子技術中電路模型的應用

【摘要】本文通過三個實際案例主要分析了在模擬電子技術中、建立電路模型的簡單方法。此方法適合模擬電子技術放大電路中的各種功率、電壓以及集成運算放大電路等。對發展中未知放大電路的形成和應用也可以，選擇合適的電路模型能夠讓問題簡單化、直觀化。

【關鍵詞】電子技術電路模型模擬應用

模擬電子技術作為電氣工程類專業的一門基礎課程，對以后學習數字電子技術課程具有非常重要的作用。電子元件具有非線性的特點，所以在分析各種電子元件的性能、計算電子電路的參數時，其計算過程都較復雜。在不一樣的條件下，采用不同的電路模型，對這類電路的檢修和使用非常有幫助。選擇恰當的電路模型可以把復雜的問題簡單化，從而高效解決問題。

一、晶體管類型的簡化小信號模型

一般情況下，晶體管都具有非線性的特點，分析放大電路時情況較復雜，不能采用線性電路的方法進行晶體管類型的電路進行分析。然而，如果輸入信道的電壓數值較小，就能夠采用小信號模型分析方法，把三極管構成的放大電路當作線性電路進行解決，減小計算量[1]。

1、共射極放大電路。把晶體管用小信號模型替代，使得小信號等效電路成為線性化的純阻電路，在分析放大電路的各項性能指標時較方便。固定偏置共射極放大電路，在輸入交流小信號的時候，電路中的相應部位可以忽略不計交流信號的容抗性。在交流通路過程中可以當作短路處理，直流電源設置為恒定壓源，沒有交流壓降現象[2]。

2、共基極放大電路。該電路輸入電壓分別在發射極和基極之間，輸出電壓從集電極和基極兩面出，所以基極成為了輸入電路和輸出電路的共同端口。共基極放大電路和小信號等效電路如圖1所示。其中RB1、RB2是基極偏置電阻，RB3是集電極電阻。

3、共集電極放大電路。晶體管的一端為輸入端，另一端為輸出端，留出一端作為公共端。因為可以成為共集電極放大電器。在這種電路模型中，輸入信號由基極輸入，產生交流電流，然后通過晶體管在輸出的端口放大，經過發射極電阻時交流電壓變大，導致從發射極的一端傳輸到負載的另一端。由于發射極被當作輸出端點，所以又被稱為射極輸出器[3]。

二、二極管的電路模型分析

在真實的工程應用中，必須分析具體的工程情況，選擇恰當的二極管模型。因為使用條件不同，所采用的二極管電路模型也不同。常用的二極管電路模型有4種不同的形式。

1、理想模型。當面對二極管回路的電源電壓較大時，二極管的功能就相當于一個開關。二極管位置在正向偏置時，說明出現短路；二極管位置處于反向偏置時，等同于斷路。理想模型的運放特點：設置兩個輸入端之間的電壓無線接近于零，流進輸入端口的電壓也接近零；輸出端的電大保持在輸出飽和電壓之間，數值不確定，輸出端口的電流同樣不確定，即把它看作是電流不確定的電流源。

2、折線模型。這種模型由電池和電阻組成，電池的電壓為二極管的門坎電壓，電阻數值是200Ω。折線模型是對另一種模型———恒壓降模型的進一步完善。

3、恒壓降模型。如果二極管的電流大于1mA，那么二極管的作用就等同于一個恒壓降模型。假設二極管的管壓是恒定的，不會隨著電路電流的改變而改變。取其典型數值為0.7v。如果電路器件不改變，把二極管用恒壓降電路模型替代，則：Io=（UDD-UD）/R=9.3mA.。通過進一步分析，發現恒壓降模型方法和二極管的理想模型方法相似，且合理。但是如果UDD較小，兩種等效電路的分析結果就會產生很大差異。

4、小信號模型。針對交流小信號的電路，二極管的作用就相當于小信號模型電路。在分析二極管的應用電路過程時，首先，進行靜態分析，認真計算得出二極管的靜態工作點。其次，用二極管的小信號相同效果的電路實施動態分析。最后，進行綜合分析。通過恒壓降模型進行靜態分析，得出二極管的直流電流、直流壓降。

三、場效應管的小信號電路模型

這種電路模型由于受到電流源的控制為受柵源電壓。其輸入端口無限接近開路，它的輸入電阻比晶體管的要大。同時由于場效應管的輸出電阻較大，當輸出電阻和后面并聯的負載相比較大時可以忽略不計。

四、模擬電子技術電路的演變形成方法

1、穩壓電源電路的演變。直流穩壓電源作為電子設備的能源，需要輸出較大的功率，從而帶動較重負載。它相當于一個能源轉換電路，把電網交流電轉變成直流電，當負載發生變化以及交流電網波動時，必須保證直流電壓很穩定。其穩壓功能是直流電壓的關鍵內容，電路系統較復雜。此電路是電壓負反饋，通過穩定輸出電壓，電路系統直接從已經知道的射極構成電路系統。此電壓是交流電救過整合流動與電容濾波以后得到的直流電壓，接入穩定管后，缺德基極得到的是穩定電壓，射極輸出的電也為穩定電壓，防止輸出端出現負載的變化，充分利用電路的電壓負反饋，從而穩定輸出電壓。變化的電壓都是通過調整壓降大小以及管和負載的關系實現的，所以也可以稱作串聯型穩壓電路。在這種穩壓電路中，管耗較大，效率很低。但是該穩壓電路不能放大外來輸入信號，通過設置法令來調節管工作的開關狀態，以節約管耗[5]。

2、功率放大電路的演變。在輸入或者輸出為正弦波并且不失真的條件下，輸出的功率為交流功率。電源供應直流功率，在一定的輸出功率條件下，可以減小直流電源的功耗，從而提高電路的效率。功率放大電路能夠提供負載量大的信號功率，在輸入信號控制下，功放把電源的直流電轉化為負載需要的功率變換器，在轉化過程中由于功放管自身具有很大的耗散功率引起發熱，所以，需要采用散熱片，另外加保護措施。如果提高效率，可以降低無用的管耗，把輸出功率提高，設置功放的靜態設置為丙類狀態。當電壓通過多級電壓放大器提供時，它承擔著放大電流和負載的作用，功放由此演變[6]。

五、結語

綜上所述，大多數的電子電路都屬于非線性電路。我們可以采取一定的方法的措施，滿足期間從非線性轉化為線性的條件，從而建立起不同的線性模型，采用線性電路的分析辦法計算出電子電路。本文通過對真實案例的詳細分析，把復雜的問題簡單化，更好地解決了問題。

參考文獻

[1]肖桂鳳.談談“模擬電子技術”教學中學員興趣的激發[J].中國電力教育. 2010（24）

[2]劉洋，張雅潔. Multisim在模擬電子技術教學中的應用[J].中國科教創新導刊. 2009（22）