交流通路中理想直流電壓源的短路處理_第1頁(yè)
交流通路中理想直流電壓源的短路處理_第2頁(yè)
交流通路中理想直流電壓源的短路處理_第3頁(yè)
交流通路中理想直流電壓源的短路處理_第4頁(yè)
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1、交流通路中理想直流電壓源的短路處理放大電路的特點(diǎn)是在工作時(shí)交、直流量并存,所以一種分析方法是將其分離為直流通 路和交流通路,從而分別計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。在交流通路中,理想直流電壓 源要做短路處理。在文獻(xiàn)1中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了驗(yàn)證和闡述。但是筆者認(rèn)為, 這種闡述方法并不全面。在此所述只是證明了理想直流電壓源對(duì)交流信號(hào)沒(méi)有影響,但是 并沒(méi)有準(zhǔn)確說(shuō)明為什么要在交流通路中將直流電壓源進(jìn)行短路這一問(wèn)題。在此針對(duì)這一問(wèn) 題,從放大電路特性及分析方法出發(fā),進(jìn)行了分析和討論。1放大電路轉(zhuǎn)化為線性電路的前提在模擬電路中由于晶體管的非線性特性,對(duì)放大電路通常采用2種方法分析,即 圖解法和等效電路

2、分析法。其中圖解法正是考慮晶體管的非線性而利用其輸入和輸出特性曲線,通過(guò)直接作 圖的方法求解放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo),這一方法可適用于小信號(hào)及大信號(hào) 分析;而等效電路分析法只適用于小信號(hào)的分析,根據(jù)放大電路工作時(shí)交、直流量并存的 特點(diǎn),從原電路中分離出直流通路和交流通路,通過(guò)直流通路求解其靜態(tài)工作點(diǎn),通過(guò) 交流通路求解動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。等效電路分析法適用的范圍應(yīng)有以下2個(gè)前提:所放大的信 號(hào)為小信號(hào);放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)是確定的。在這一前提下,就可近似認(rèn)為晶體管的特性 曲線是線性的,由此可導(dǎo)出放大器件的線性等效電路以及相應(yīng)的微變等效參數(shù),從而將非 線性的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線性問(wèn)題。于是,就可以利用

3、電路分析理論中適用于線性電路的疊加定 理來(lái)進(jìn)行處理,在分離交流通路時(shí),理想直流電壓源按短路進(jìn)行處理,從而對(duì)放大電路進(jìn) 行求解,如動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)中的電壓放大倍數(shù)、放大電路輸入電阻、輸出電阻等。2交流通路中直流電壓源的短路處理放大電路如圖1所示,該電路由一個(gè)直流電壓源VCC和一個(gè)小信號(hào)電壓源us構(gòu) 成激勵(lì)源,其中直流電壓源VCC作用的結(jié)果是給放大電路提供合適的靜態(tài)偏置,而電壓 源us是要進(jìn)行放大處理的時(shí)變信號(hào)。在放大電路中對(duì)所有時(shí)間t,滿足| us ( t ) | VCC,這就是說(shuō)時(shí)變信號(hào)(絕對(duì)值)在所有時(shí)刻都遠(yuǎn)小于直流電壓源電壓us,在這樣的 條件下,可求出晶體管的h參數(shù)微變等效電路,這是一個(gè)線性

4、電路。在這個(gè)模型中,在 確定的靜態(tài)工作點(diǎn)下,晶體管對(duì)于工作點(diǎn)而言,表現(xiàn)為一線性元件。因此,可依據(jù)線性 電路的疊加特性進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)激勵(lì)源的不同,將其分解為直流通路和交流通路。直流通路是在直流電源作用下直流電流流經(jīng)的通路,交流通路是在輸入信號(hào)作用 下交流信號(hào)流經(jīng)的通路。所以,在分離直流通路時(shí),要去掉信號(hào)源的作用,在保留其內(nèi) 阻的情況下,電壓源短路、電流源開(kāi)路;而在分離交流通路時(shí),要去掉直流電源的作用, 在保留其內(nèi)阻的情況下,將理想電壓源短路。同時(shí),放大電路中的電抗元件對(duì)直流信號(hào)和 交流信號(hào)呈現(xiàn)的阻抗是不同的,所以要根據(jù)情況進(jìn)行處理。根據(jù)以上分析,得其放大電路 的交流通路(含晶體管h參數(shù)微變等

5、效電路)如圖2所示。圖1共發(fā)射極放大電路圖2共發(fā)射極放大電路的h參數(shù)微變等效電路圖3為兩級(jí)直接耦合放大電路,圖4為其小信號(hào)下的交流通路。從圖中可看出,在 進(jìn)行小信號(hào)交流通路分離時(shí),理想直流電壓源VCC按照上述方法處理,在交流通路中被 作短路處理,二極管兩端直流電壓恒定,也作短路處理,但由于二極管在小信號(hào)情況下 可等效為一動(dòng)態(tài)電阻,故保留了其動(dòng)態(tài)內(nèi)阻r d。圖3兩級(jí)直接耦合放大電路圖4兩級(jí)直接耦合放大電路交流通路3幾點(diǎn)討論在此利用典型實(shí)例,對(duì)交流通路中理想直流電壓源相當(dāng)于交流短路問(wèn)題進(jìn)行了分 析。歸納以下幾點(diǎn):(1)主要是一個(gè)方法問(wèn)題。放大電路可進(jìn)行直流通路和交流通路的分離是基于線 性電路基礎(chǔ)的,如果晶體管特性不能線性化,就不能使用這一方法進(jìn)行分析;(2)晶體管 的線性化是基于所要放大的信號(hào)是小信號(hào),若所要放大的信號(hào)是大信號(hào),就不能利用這一 方法進(jìn)行分析,如功率放大電路;(3)由于是線性電路,晶體管等效電路中各電阻不隨電 流、電壓而變,故各激勵(lì)源單獨(dú)作用時(shí)和同時(shí)作用時(shí),各電阻是不變的,這正是利用疊 加原理的依據(jù)。4結(jié)語(yǔ)理想直流電壓源在交流通路中的短路處理,是基于線性電路中激勵(lì)源作用的疊加 特性產(chǎn)生的處理方法。其前提是:作為含非線性元件的放大

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