電路原理在線性放大電路中的運(yùn)用

解澤旭

摘 要： 對(duì)于電路的分析與計(jì)算，有多種方法可以運(yùn)用，而電路定理的應(yīng)用，更具有簡便性與可靠性?；诖?，本文就電路原理在線性放大電路中的運(yùn)用展開分析，簡要介紹了線性放大電路及用途，并進(jìn)一步對(duì)電路原理當(dāng)中的疊加定理、節(jié)點(diǎn)電位法在線性放大電路中的運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)闡述，以期為相關(guān)線性放大電路的研究、教學(xué)等提供可靠參考。

關(guān)鍵詞： 電路原理；線性放大電路；節(jié)點(diǎn)電位法

前言：隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，越來越多的模擬電路被數(shù)字電路所取代，但在通信系統(tǒng)當(dāng)中，模擬電路的應(yīng)用還占有較大占比，這一部分電路，由于無法在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新，對(duì)通信系統(tǒng)的運(yùn)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(yùn)用及效果，有效培養(yǎng)自身的系統(tǒng)思維與多向思維能力，從而為解決相關(guān)模擬電路當(dāng)中的眾多問題奠定良好的基礎(chǔ)。

1.線性放大電路概述

線性電路是一種由線性元件、獨(dú)立源或線性受控源構(gòu)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(dāng)中的典型案例，基本共射放大電路的組成，具有以下特點(diǎn)，輸入端接低頻交流電壓信號(hào)，如頻率為20Hz-20KHz的音頻信號(hào)；輸出端則接負(fù)載電阻，電阻的類型一般為小功率的揚(yáng)聲器或微型繼電器，特殊情況下，輸出端也可能接下一級(jí)放大電路等。

此類線性放大電路在現(xiàn)實(shí)中的用途十分廣泛，包括利用半導(dǎo)體晶體控制電流、增強(qiáng)微弱電信號(hào)至預(yù)期放大效果等。但若要掌握相關(guān)應(yīng)用方法，必須先對(duì)其進(jìn)行深刻的理解，即對(duì)其進(jìn)行有效的靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析，明確電壓放大倍數(shù)以及輸出電阻等等。

2.電路原理在線性放大電路中的運(yùn)用分析

2.1 疊加定理在線性放大電路中的運(yùn)用

疊加定理是電路原理當(dāng)中的一個(gè)較為重要的定理，依據(jù)其理論定義，任一線性網(wǎng)絡(luò)中，在獨(dú)立源的單獨(dú)作用下，會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)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(dú)立源所產(chǎn)生的電流與電壓的代數(shù)和。基本共射放大電路在小信號(hào)的作用下，可以被視為一個(gè)線性電路，該電路所含有的兩個(gè)激勵(lì)中，一個(gè)是直流電源，另一個(gè)是待放大的正弦交流小信號(hào)。在分析線性放大電路的形態(tài)與動(dòng)態(tài)工作時(shí)，需要以放大電路的直流和交流通路為基礎(chǔ)，可利用疊加定理，迅速劃出簡易電路圖（如圖1、圖2所示）。

對(duì)于線性放大電路進(jìn)行靜態(tài)分析，是在無交流信號(hào)輸入的情況下，此時(shí)電路當(dāng)中的電流與電壓都不會(huì)發(fā)生變化。采用疊加定理進(jìn)行靜態(tài)分析，首先應(yīng)假設(shè)直流電源單獨(dú)作用，而交流電源則為零[1]。如圖1所示，在直流電路當(dāng)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(tài)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(chǔ)，對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)Q的IBQ、ICQ、UCEQ進(jìn)行估算，公式如下：

對(duì)于線性放大電路的動(dòng)態(tài)分析，需要在有交流信號(hào)加入的狀態(tài)下進(jìn)行。分析過程中，可結(jié)合微變等效電路，利用疊加定理能夠了解到，當(dāng)有交流信號(hào)加入時(shí)，若假設(shè)只有交流電源單獨(dú)作用，而直流電源為0，則此時(shí)對(duì)于電容元件來說，交流通路的狀態(tài)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(duì)線性放大電路進(jìn)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(duì)電路原理等加深理解。需要注意的是，在運(yùn)用疊加原理的過程中，該定理只能被用于電壓與電流響應(yīng)的求解，而不能被用于功率的計(jì)算；且在運(yùn)用疊加定理時(shí)，應(yīng)保證受控源不會(huì)單獨(dú)作用，否則會(huì)促使問題的分析與求解變得更復(fù)雜。而對(duì)于獨(dú)立源來說，在其作用過程中，受控源要予以保留，計(jì)算時(shí)，受控源的數(shù)值會(huì)隨著獨(dú)立源發(fā)生作用時(shí)，控制數(shù)量數(shù)值的變化，相應(yīng)發(fā)生一定變化。

2.2 節(jié)點(diǎn)電位法在線性放大電路中的運(yùn)用

另有一種較為特殊的線性放大電路，在微變等效電路當(dāng)中，利用非線性元件——晶體管可以構(gòu)成一個(gè)放大電路，在獲得這一放大電路的交流通路的基礎(chǔ)上，將晶體管進(jìn)行等效處理，能夠得到一個(gè)線性電路。對(duì)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(duì)其進(jìn)行分析與計(jì)算。

對(duì)放大電路當(dāng)中的電壓放大倍數(shù)進(jìn)行求解，可采用節(jié)點(diǎn)電位法，相對(duì)來說，這種方法更加的直觀、簡便[2]。節(jié)點(diǎn)電位法的應(yīng)用原理，就是直接以一個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)電位為變量，列寫出相應(yīng)的KCL方程，進(jìn)而對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行求解，對(duì)支路多、節(jié)點(diǎn)少的電路來說，如微變等效電路等，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，首先應(yīng)選取一個(gè)參考節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)的電位為0；然后對(duì)微變等效電路上的兩個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，列寫出節(jié)點(diǎn)電位方程；相應(yīng)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(jìn)一步求解放大電路當(dāng)中的電壓放大倍數(shù)：

應(yīng)用節(jié)點(diǎn)電位法時(shí)，需要注意一點(diǎn)內(nèi)容，即在微變等效電路當(dāng)中，受控源是不可避免的，在列寫節(jié)點(diǎn)電位方程時(shí)，應(yīng)先將受控源視為獨(dú)立電源，并利用節(jié)點(diǎn)電壓表示控制量，為其增加一個(gè)輔助方程。由此可見，在對(duì)線性放大電路中，電壓放大倍數(shù)進(jìn)行分析與求解時(shí)，采用節(jié)點(diǎn)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(yīng)的計(jì)算結(jié)果；另有一種戴文寧定理，可用于求解線性放大電路當(dāng)中的輸出電阻，相比于傳統(tǒng)推導(dǎo)方法，戴文寧定理更適用于初學(xué)者。

結(jié)束語：綜上所述，對(duì)電路原理在線性放大電路中的運(yùn)用進(jìn)行分析，有利于相關(guān)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(dāng)中的多種理論，對(duì)線性放大電路的分析都有較高的適用性，科學(xué)的運(yùn)用，能夠增強(qiáng)自身對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解程度，同時(shí)還能在一定程度上增強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)之間的粘性，在自學(xué)與教學(xué)領(lǐng)域，都能發(fā)揮較大作用。

參考文獻(xiàn)

[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(shè)計(jì)[J].電子科學(xué)技術(shù)，2016，03（03）：217-220.

[2]袁乙木，馬尚昌.基于AD8306的寬帶大動(dòng)態(tài)范圍對(duì)數(shù)放大器設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2016，24（06）：61-63.