放大線路交流訊號的線性分析

2021-04-17 15:02:01 字數 2254 閱讀 4963

《電子技術基礎》是電子類專業一門重要的技術基礎課。模擬電路是學生難學、教師難教的一門課程。放大器是模擬電路的入門基礎,也是《電子技術基礎》的重點和難點,只有解決了這個難題,才能進入電子技術的領域。

筆者經過教學實踐,逐漸形成了以非線性器件、線性器件與線性放大的主要矛盾,以線性非線性線性為主線,以直流分析和交流分析為主要內容的放大器的分析思路和原則,較好地解決了從《電路》到《電子技術》的過渡,解決了電子技術入門難的問題。

1從線性到非線性

電子線路是電路的乙個分支,是包含有電子器件的電路,而電子器件是非線性器件,所以電子線路是非線性電路。《電路》中一般包括非線性電路一章,但內容少,只是簡單介紹,沒有引起學生足夠的重視。所以《電子技術基礎》課一開始就要做好從線性電路到非線性電路的過渡。

《電子技術基礎》一開始就講pn結,pn結是半導體器件的基礎。在討論了pn結的工作原理,得到pn結的伏安特性後,就進入了非線性:其伏安特性曲線為非線性函式。

在這裡首先要給出線性電阻的定義,引出直流(靜態)電阻和交流(動態)電阻的概念,對比線性電阻(伏安特性曲線為通過原點的一條直線,其直流電阻和交流電阻相等且為一常量)可得出如下重要結論:

(1)非線性元件在伏安特性曲線上任一點的直流電阻和交流電阻一般是不相等的。

(2)非線性元件的直流電阻和交流電阻不是乙個常數,而是隨著靜態工作點的不同而變化。

pn結的正向電阻很小,而反向電阻很大。所以,往往把他的非線性概括為

單向導電性。二極體就是乙個pn結,三極體由2個pn結組成,當他工作在放大狀態時,輸入特性相當於pn結的正向特性,而輸出特性相當於基區注入少數載流子控制下的pn結反向特性。

以上講的是電子器件的非線性,有了電子器件非線性特點,才有電子線路與一般線性電路的區別,才能理解放大器的工作原理、靜態工作點的設定及直流分析和交流分析的不同。

2非線性帶來的放大線路的特點

非線性元件往往會產生新的頻率分量,也就是產生非線性失真。這就是電子線路必須考慮的首要問題。如果把交流訊號直接加到三極體的發射結上(即不加靜態偏置),則由於發射結的單向導電性,即便忽略了他的死區電壓和正向特性的非線性,也會產生嚴重的非線性失真,這樣只有正半周導通,而負半周是截止的(乙類工作狀態)。

只有將交流訊號的中心位置沿電壓軸向上平移,即在發射結加正向偏壓,並使正向偏壓值大於交流訊號的振幅值,才能使pn結在交流訊號的正、負半周均導通(甲類工作狀態),才能得到不失真的放大,由此得到2條結論:

(1)為了克服pn結單向導電性帶來的非線性失真,放大器在加入交流訊號之前必須加上直流偏置訊號。

(2)放大器線路中既有直流訊號,也有交流訊號;2種訊號的流通迴路可能不同,即既有直流通路,又有交流通路;放大器中各處的電壓和電流既有直流分量,又有交流分量,即瞬時量等於直流量加交流量,這就決定了放大器的分析包括直流分析和交流分析2部分,直流分析是確定放大器的直流工作點,交流分析是計算放大倍數,輸入和輸出電阻、輸出功率和效率以及頻率響應等效能指標。直

流訊號與交流訊號的通路不同,特別是非線性器件對直流訊號和交流訊號所呈現的效能不同(直流電阻和交流電阻),所以直流分析和交流分析要採用不同的電路網路和引數。這些往往被一些同學所忽略,應特別引起注重。

3微變訊號的線性等效電路分析

對微變訊號在放大器的分析方法中,把他變為線性電路的分析問題,這樣就完成了線性---非線性---線性的全過程。但這並不是回到了原來的地方去,而是有了乙個質的飛躍和提高。雖然放大線路的交流分析也是線性分析,但必須採用非線性器件在給定的靜態工作點上的交流引數,非線性的特點在這裡仍然起作用,在很多電子線路中,就是利用電子器件的直流電阻和交流電阻不同這一特點的。

利用這一概念可以理解和解釋很多電路的工作原理。例如,有源負載就是利用這一特點,在較低的直流電源電壓或較大的靜態工作電流的情況下,得到乙個較大的交流等效電阻,在差動放大電路中,通過對長尾式差動放大器發射極電阻功能的分析,知道他能夠有效地減小共模放大倍數而對差模訊號沒有任何影響,所以他越大越好,如果用線性電阻,在一定的工作電流下,選用大的電阻,就必須受到發射極直流電源電壓的限制,這樣,選用交流電阻很大而直流電阻很小的有源負載就是很自然。

4結語《電路》課程中一般的線性電路分析,到電子器件的非線性,再到放大線路中交流訊號的線性分析,至此,對放大線路分析的任務就基本完成了,因為電路就是由電路元件構成的迴路,分析電路就是先用電路元件的模型代替這些元件後,利用電路基本定律和基本分析方法,對由電路元件的模型構成的網路求解,電子線路與一般電路的惟一區別就在於他包含有電子器件。現在,當把電子器

件也用他的電路模型代替後,電子線路也就變成了一般的電路,其分析也就變成了一般電路的分析,這樣講,是讓學生明白,電子線路是電路的乙個分支,《電子技術基礎》是《電路》的延續和擴充套件,其基本定律和分析方法是相同的,從而建立乙個統

一、完整的電路分析的概念。

三種耦合方式下放大電路交流負載線的特性

本文對反映放大電路輸出特性的阻容耦合 變壓器耦合以及直接耦合方式下共發射極接法放大電路的交流負載線進行了分析和研究,給出了這三種耦合方式下共發射極放大電路交流負載線的特性,並對變壓器耦合放大電路的交流負載線方程進行了推導。1 交流負載線及其方程形式 放大電路在交流訊號源和直流訊號電源共同作用時,電晶...

手機訊號放大器的安裝方法

本文指導大家手機訊號放大器的安裝方法,便捷見效,歡迎 給有需要的朋友!因為很多手機訊號放大器安裝的方法原理基本是相同的,本文就以賣工場的其中一款來作為舉例。一 手機訊號放大器的元件選擇 一套手機訊號放大器,基本的元件一般包括 主機 室外天線 室內天線 接頭和饋線。另外,如果室內要安裝多個室內天線,還...

交流負反饋對放大倍數穩定性的影響

6.8 交流負反饋對放大倍數穩定性的影響 1 題目 負反饋對電壓串聯負反饋放大電路電壓放大倍數穩定性的影響。2 電路 電路如圖6.8.1所示。圖6.8.1 採用虛擬整合運放,運放u1 u2分別引入了區域性電壓併聯負反饋,其閉環電壓放大倍數分別為auf1 rf1 r1,auf2 rf2 r2,可以認為...