模擬電子技術(shù)中電路模型的應(yīng)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(shù)中、建立電路模型的簡單方法。此方法適合模擬電子技術(shù)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(fā)展中未知放大電路的形成和應(yīng)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(guān)鍵詞】電子技術(shù)電路模型模擬應(yīng)用

模擬電子技術(shù)作為電氣工程類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，對以后學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)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(shù)時，其計算過程都較復(fù)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(dāng)?shù)碾娐纺Ｐ涂梢园褟?fù)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(fù)雜，不能采用線性電路的方法進(jìn)行晶體管類型的電路進(jìn)行分析。然而，如果輸入信道的電壓數(shù)值較小，就能夠采用小信號模型分析方法，把三極管構(gòu)成的放大電路當(dāng)作線性電路進(jìn)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(biāo)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(yīng)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(dāng)作短路處理，直流電源設(shè)置為恒定壓源，沒有交流壓降現(xiàn)象[2]。

2、共基極放大電路。該電路輸入電壓分別在發(fā)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(chǎn)生交流電流，然后通過晶體管在輸出的端口放大，經(jīng)過發(fā)射極電阻時交流電壓變大，導(dǎo)致從發(fā)射極的一端傳輸?shù)截?fù)載的另一端。由于發(fā)射極被當(dāng)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(yīng)用中，必須分析具體的工程情況，選擇恰當(dāng)?shù)亩O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(dāng)面對二極管回路的電源電壓較大時，二極管的功能就相當(dāng)于一個開關(guān)。二極管位置在正向偏置時，說明出現(xiàn)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(shè)置兩個輸入端之間的電壓無線接近于零，流進(jìn)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(shù)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(shù)值是200Ω。折線模型是對另一種模型———恒壓降模型的進(jìn)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(shè)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(shù)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(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)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(jié)果就會產(chǎn)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(dāng)于小信號模型電路。在分析二極管的應(yīng)用電路過程時，首先，進(jìn)行靜態(tài)分析，認(rèn)真計算得出二極管的靜態(tài)工作點。其次，用二極管的小信號相同效果的電路實施動態(tài)分析。最后，進(jìn)行綜合分析。通過恒壓降模型進(jìn)行靜態(tài)分析，得出二極管的直流電流、直流壓降。

三、場效應(yīng)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(yīng)管的輸出電阻較大，當(dāng)輸出電阻和后面并聯(lián)的負(fù)載相比較大時可以忽略不計。

四、模擬電子技術(shù)電路的演變形成方法

1、穩(wěn)壓電源電路的演變。直流穩(wěn)壓電源作為電子設(shè)備的能源，需要輸出較大的功率，從而帶動較重負(fù)載。它相當(dāng)于一個能源轉(zhuǎn)換電路，把電網(wǎng)交流電轉(zhuǎn)變成直流電，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化以及交流電網(wǎng)波動時，必須保證直流電壓很穩(wěn)定。其穩(wěn)壓功能是直流電壓的關(guān)鍵內(nèi)容，電路系統(tǒng)較復(fù)雜。此電路是電壓負(fù)反饋，通過穩(wěn)定輸出電壓，電路系統(tǒng)直接從已經(jīng)知道的射極構(gòu)成電路系統(tǒng)。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(wěn)定管后，缺德基極得到的是穩(wěn)定電壓，射極輸出的電也為穩(wěn)定電壓，防止輸出端出現(xiàn)負(fù)載的變化，充分利用電路的電壓負(fù)反饋，從而穩(wěn)定輸出電壓。變化的電壓都是通過調(diào)整壓降大小以及管和負(fù)載的關(guān)系實現(xiàn)的，所以也可以稱作串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在這種穩(wěn)壓電路中，管耗較大，效率很低。但是該穩(wěn)壓電路不能放大外來輸入信號，通過設(shè)置法令來調(diào)節(jié)管工作的開關(guān)狀態(tài)，以節(jié)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(yīng)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(fù)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(zhuǎn)化為負(fù)載需要的功率變換器，在轉(zhuǎn)化過程中由于功放管自身具有很大的耗散功率引起發(fā)熱，所以，需要采用散熱片，另外加保護(hù)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(shè)置功放的靜態(tài)設(shè)置為丙類狀態(tài)。當(dāng)電壓通過多級電壓放大器提供時，它承擔(dān)著放大電流和負(fù)載的作用，功放由此演變[6]。

五、結(jié)語

綜上所述，大多數(shù)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(zhuǎn)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(xì)分析，把復(fù)雜的問題簡單化，更好地解決了問題。

參考文獻(xiàn)

[1]肖桂鳳.談?wù)劇澳M電子技術(shù)”教學(xué)中學(xué)員興趣的激發(fā)[J].中國電力教育. 2010（24）

[2]劉洋，張雅潔. Multisim在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊. 2009（22）