電路原理在線性放大電路中的運用

解澤旭

摘 要： 對于電路的分析與計算，有多種方法可以運用，而電路定理的應用，更具有簡便性與可靠性。基于此，本文就電路原理在線性放大電路中的運用展開分析，簡要介紹了線性放大電路及用途，并進一步對電路原理當中的疊加定理、節點電位法在線性放大電路中的運用進行了詳細闡述，以期為相關線性放大電路的研究、教學等提供可靠參考。

關鍵詞： 電路原理；線性放大電路；節點電位法

前言：隨著現代科技的不斷進步，越來越多的模擬電路被數字電路所取代，但在通信系統當中，模擬電路的應用還占有較大占比，這一部分電路，由于無法在短時間內實現技術的創新，對通信系統的運行效果提升，造成了極大的制約作用。因此，有必要分析多種電路原理在線性放大電路中的運用及效果，有效培養自身的系統思維與多向思維能力，從而為解決相關模擬電路當中的眾多問題奠定良好的基礎。

1.線性放大電路概述

線性電路是一種由線性元件、獨立源或線性受控源構成的電路，其中不含有任何非線性元件。本文的論述以基本共射放大電路為例，作為線性放大電路當中的典型案例，基本共射放大電路的組成，具有以下特點，輸入端接低頻交流電壓信號，如頻率為20Hz-20KHz的音頻信號；輸出端則接負載電阻，電阻的類型一般為小功率的揚聲器或微型繼電器，特殊情況下，輸出端也可能接下一級放大電路等。

此類線性放大電路在現實中的用途十分廣泛，包括利用半導體晶體控制電流、增強微弱電信號至預期放大效果等。但若要掌握相關應用方法，必須先對其進行深刻的理解，即對其進行有效的靜態分析和動態分析，明確電壓放大倍數以及輸出電阻等等。

2.電路原理在線性放大電路中的運用分析

2.1 疊加定理在線性放大電路中的運用

疊加定理是電路原理當中的一個較為重要的定理，依據其理論定義，任一線性網絡中，在獨立源的單獨作用下，會產生一定數值的電壓與電流，而每一支路上的電壓或電流，可以將其視為這一支路上所有獨立源所產生的電流與電壓的代數和。基本共射放大電路在小信號的作用下，可以被視為一個線性電路，該電路所含有的兩個激勵中，一個是直流電源，另一個是待放大的正弦交流小信號。在分析線性放大電路的形態與動態工作時，需要以放大電路的直流和交流通路為基礎，可利用疊加定理，迅速劃出簡易電路圖（如圖1、圖2所示）。

對于線性放大電路進行靜態分析，是在無交流信號輸入的情況下，此時電路當中的電流與電壓都不會發生變化。采用疊加定理進行靜態分析，首先應假設直流電源單獨作用，而交流電源則為零[1]。如圖1所示，在直流電路當中，直流電壓沒有變化率，則其電流為零，也就是說這一電路狀態為開率，去掉耦合電容，即可獲得直流通路。以直流通路為基礎，對靜態工作點Q的IBQ、ICQ、UCEQ進行估算，公式如下：

對于線性放大電路的動態分析，需要在有交流信號加入的狀態下進行。分析過程中，可結合微變等效電路，利用疊加定理能夠了解到，當有交流信號加入時，若假設只有交流電源單獨作用，而直流電源為0，則此時對于電容元件來說，交流通路的狀態為短路，得到如圖3所示的交流通路。

由此可見，利用疊加原理對線性放大電路進行分析，能夠清晰的畫出放大電路的直流與交流通路，從而幫助對電路原理等加深理解。需要注意的是，在運用疊加原理的過程中，該定理只能被用于電壓與電流響應的求解，而不能被用于功率的計算；且在運用疊加定理時，應保證受控源不會單獨作用，否則會促使問題的分析與求解變得更復雜。而對于獨立源來說，在其作用過程中，受控源要予以保留，計算時，受控源的數值會隨著獨立源發生作用時，控制數量數值的變化，相應發生一定變化。

2.2 節點電位法在線性放大電路中的運用

另有一種較為特殊的線性放大電路，在微變等效電路當中，利用非線性元件——晶體管可以構成一個放大電路，在獲得這一放大電路的交流通路的基礎上，將晶體管進行等效處理，能夠得到一個線性電路。對于此類線性電路，完全可以利用線性電路中的一般分析方法，對其進行分析與計算。

對放大電路當中的電壓放大倍數進行求解，可采用節點電位法，相對來說，這種方法更加的直觀、簡便[2]。節點電位法的應用原理，就是直接以一個獨立節點電位為變量，列寫出相應的KCL方程，進而對相關參數進行求解，對支路多、節點少的電路來說，如微變等效電路等，具有較高的應用價值。

在實際應用過程中，首先應選取一個參考節點，該節點的電位為0；然后對微變等效電路上的兩個獨立節點，列寫出節點電位方程；相應的電位，分別是放大電路的輸入電壓Ui與輸出電壓U0；由此，即可進一步求解放大電路當中的電壓放大倍數：

應用節點電位法時，需要注意一點內容，即在微變等效電路當中，受控源是不可避免的，在列寫節點電位方程時，應先將受控源視為獨立電源，并利用節點電壓表示控制量，為其增加一個輔助方程。由此可見，在對線性放大電路中，電壓放大倍數進行分析與求解時，采用節點電位法能夠降低推算難度。除此之外，利用支路電流等方法，也能得到相應的計算結果；另有一種戴文寧定理，可用于求解線性放大電路當中的輸出電阻，相比于傳統推導方法，戴文寧定理更適用于初學者。

結束語：綜上所述，對電路原理在線性放大電路中的運用進行分析，有利于相關模擬電子分析水平與效果的提升。通過一系列分析，電路原理當中的多種理論，對線性放大電路的分析都有較高的適用性，科學的運用，能夠增強自身對相關知識的理解程度，同時還能在一定程度上增強知識點之間的粘性，在自學與教學領域，都能發揮較大作用。

參考文獻

[1]唐友明，劉丹，何巨龍.基于K型熱電偶的高精度測溫放大電路設計[J].電子科學技術，2016，03（03）：217-220.

[2]袁乙木，馬尚昌.基于AD8306的寬帶大動態范圍對數放大器設計[J].電子設計工程，2016，24（06）：61-63.