放大電路分析

摘 要：晶體管放大電路的分析一般分為靜態(tài)分析和動態(tài)分析兩部分。文章闡述了疊加定理、基爾霍夫定律、戴維南定理在分析放大電路中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：放大電路；疊加定理；基爾霍夫定律；戴維南定理；分析

1 引言

晶體管放大電路的分析一般分為靜態(tài)分析和動態(tài)分析兩部分。在進行放大電路的分析時，恰當(dāng)?shù)剡\用電路定理，可以使放大電路的分析迎刃而解。

2 用疊加定理分析放大電路

晶體管放大電路在工作時，三極管各極電流和電壓的瞬時值既有直流分量，又有交流分量，即電路處于交直流共存的狀態(tài)。如果把交直流同時進行分析，很不方便，所以，一般把晶體管放大電路的靜態(tài)和動態(tài)分開來進行分析。放大電路沒有信號輸入時的工作狀態(tài)稱為靜態(tài)，放大電路有信號輸入時的工作狀態(tài)稱為動態(tài)。靜態(tài)分析的主要任務(wù)是確定放大電路的靜態(tài)值（直流值）IB、IC、UCE。放大電路的質(zhì)量與靜態(tài)值關(guān)系很大。動態(tài)分析的主要任務(wù)是確定放大電路的電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻ri和輸出電阻ro，[1]只考慮其中的交流分量。晶體管工作在放大區(qū)時，可以看成是一個線性元件，放大電路就可以看成是一個具有兩個獨立源，即交流電源和直流電源的有源線性網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)疊加原理，電路中的電流和電壓等于直流分量和交流分量的疊加。

3 用基爾霍夫定律分析放大電路

在固定偏置電路中，根據(jù)基爾霍夫定律可分析電路的靜態(tài)工作點。分析三極管放大電路的靜態(tài)工作點，需要畫出直流通路。靜態(tài)時，電路中沒有交流信號，由于電容“隔直”的作用，直流電流能通過的電路部分就形成放大器的直流通路。固定偏置電路直流通路如圖1所示。

根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），可列回路電壓方程IBQRB+VBEQ-VCC=0，變形即得IBQ=（VCC-VBEQ）/RB，同理可得ICQRC+VCEQ-VCC=0，變形即得VCEQ=VCC-ICQRC。可見，應(yīng)用基爾霍夫電壓定律可以很方便地求出三極管放大電路的靜態(tài)值IBQ、VCEQ。[2]

4 用戴維南定理分析放大電路

進行動態(tài)分析時，首先要作出放大器的交流通路。電路在交流信號下，由于電容“通交”的作用，當(dāng)耦合電容c1、c2容量足夠大時，容抗近似為零，對交流信號來說可看作短路；直流電壓源的內(nèi)阻很小，交流電流通過直流電源時，兩端無交流電壓產(chǎn)生，所以畫交流通路時，直流電源可看成短路，即直流電源的正負極連接通地。交流通路如圖2所示。對于小信號微變量，由交流通路可得放大電路的微變等效電路，如圖3所示。

利用基本放大電路的微變等效電路，根據(jù)戴維南定理可計算放大電路的輸入電阻和輸出電阻。

從信號源往放大電路里邊看，放大電路的輸入回路就是一個無源二端網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)戴維南定理，該無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻等于放大電路的輸入電阻。即

通常RB>>rbe，因此Ri≈rbe。

放大電路對負載而言，相當(dāng)于一個信號源。從負載端往放大電路里邊看，放大電路的輸出回路就是一個有源二端網(wǎng)絡(luò)，放大電路的輸出電阻就等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。根據(jù)戴維南定理，電流源βib等于零時，即電流源βib所在支路開路時，該有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻等于放大電路的輸出電阻。即

ro=RC

根據(jù)戴維南定理也可以很方便的求出分壓式偏置電路的輸入電阻和輸出電阻。分壓式偏置電路的交流通路和微變等效電路如圖4所示。

利用分壓式偏置電路的微變等效電路，根據(jù)戴維南定理，分壓式偏置電路的輸入電阻為

ri=RB1//RB2//rbe

同理，輸出電阻為 ro=RC

掌握放大電路的分析方法，恰當(dāng)?shù)剡\用電路定理，不僅可以分析放大電路的工作情況和性能指標(biāo)，而且也可以根據(jù)預(yù)期性能指標(biāo)設(shè)計放大電路。

參考文獻

[1]袁明文，謝廣坤.電子技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2013：31.

[2]李新.基爾霍夫定律在分析模擬電路中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（26）：44.

作者簡介：李新（1966，8-），女，河南省社旗縣人，河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，高級講師，碩士學(xué)位，主要研究方向：電工電子。