晶体管放大电路中叠加定理应用研究.doc

晶体管放大电路中叠加定理的应用研究 　　摘 要 随着科技日渐发展，我国电路事业已步入崭新的发展阶段。低频小信号放大电路具有多样化的用途，可以持续增加微弱电信号，达到所要求的数值。在放大低频小信号的时候，电流中会同时出现直流信号、交流信号，导致电路分析、设计方面的问题错综复杂，需要优化利用叠加定理，有效解决存在的问题，降低电路故障发生率，确保整个电路系统处于安全、稳定运行中 【关键词】晶体管 放大电路 叠加定理 应用 1 叠加定理概述 1.1 叠加定理 在线性电路运行中，爱如果同一时间多个电源共同作业，而支路电流、电压等于单独作用下所产生的电流，此时，在这条支路上，便会产生电流或者电压的代数和，也就是所谓的叠加。半导体晶体管主要作用于低频小信号，将自身作为线性元件，进行必要的分析。在此基础上，客观地分析叠加定理，优化设计低频小信号放大电路。在应用叠加定理分析晶体管放大电路的时候，需要对一些方面引起重视 1.2 应用注意事项 对于叠加定理来说，只能用于计算线性电路的支路电流、电压，也就是说整个电路系统元件都必须是线性元件。如果电压源不起任何作用，说明出现短路故障，如果是电流源，说明出现开路故障。同时，在电路运行中，不能随意更换其中的线性元件，比如，电容、电阻，必须保护好受控源。在应用叠加定理的时候，一定要把握好电流、电压的参考方向，选择适宜的各分量正负号 2 晶体管放大电路中叠加定理的应用 2.1 晶体管放大电路 对于晶体管放大电路来说，有两种放大元件，即三极管、场效应管。在三极管中，有两种载流子参与导电，比场效应管多。三极管又被叫做双极型晶体管，而场效应管被叫做单极型晶体管。前者有三个电极，即发射极、集电极、基极，后者也有三个极，即漏极、栅极、源极，各具特点，发挥着不同的作用。以三极管放大电路为例，有着不同的连接组态，比如，共基极、发射极。以共发射极放大组态为基点，对于分压式偏置电路来说，电源不止一个，即直流电源、交流信号源。在应用叠加定理的时候，需要根据该电路特点，准确画出这两种电源单独作用下分电路的具体示意图。需要注意的是：直流电路需要进行必要的开路处理，而交流电路需要进行可行的短路处理，避免出现故障问题，确保电路系统的运行更加安全、稳定。图1是分布式偏置电路直流通路示意图 2.2 静态分析、动态分析 2.2.1 动态分析 在此基础上，需要从静态、动态两个角度分析晶体管放大电路。在该电路运行过程中，交流信号源不为零，但直流电源为零，不起任何作用，也就是说端子需要直接接地。在交流电中，电容相当于“短路”，发射极电路将会出现短路故障。就动态分析而言，必须明确放大电路运行中电压所放大的具体倍数，输入与输出电阻，只需要综合分析对应的交流分量。如果晶体管正好作用于放大区域，可以将其作为线性元件，也可以作为独立源。在叠加原理作用下，电路中的电流、电压和直流和交流分量叠加正好相等。相应地，图2 是固定偏置电路示意图 2.2.2 静态分析 在静态分析中，交流信号源为零，只需要考虑对应的直流电源，此时电容等同于“开路”。在晶体管放大电路工作中，三级管各极的电流、电压瞬时值同时存在直流分量、交流分量。换句话说，电路中交流、直流同时存在。如果同时分析交流与直流分量，难度较大，准确率也不高。通常情况下，需要从静态、动态两个角度入手，全面、客观地分析交、直流。如果晶体管放大电路中，没有任何信号输入其中，便属于静态。一旦有信号输入，都属于动态。如果晶体管正好作用于放大区域，可以将其作为线性元件，也可以作为独立源。在叠加原理作用下，电路中的电流、电压和直流和交流分量叠加正好相等 2.3 晶体管工作在饱和区、截止区 对于晶体管放大电路来说，要尽量保证输出的信号不出现失真现象，但引起失真的原因并不单一，主要原因是静态工作点存在问题，所输出的数据信号太大，导致晶体管放大电路超出所规定的范围，也就是晶体管在输出特性曲线方面的具体线性范围。如果晶体管已经进入饱和区、截止区，放大电路性质发生质的变化，具有非线性特点，也不能优化利用叠加定理客观地分析放大电路。为此，在应用叠加定理的时候，一定要充分考虑静态工作点设置不科学的情况。具体来说，以输出特性曲线为媒介，静态工作点并不能满足相关要求，低于所规定的范围，静态值集射极电压和电源电压大致相同。但集电极的电流会特别小，极易出现截止失真现象。如果该工作点特别高，其电压数值又会减小，而集电极的电流几乎处于饱和状态，出现饱和失真的几率非常大。一旦信号特别大，截止失真、饱和失真会同一时间出现 3 结语 总而言之，在晶体管放大电路运行中，要综合分析各影响因素，优化利用叠加定理，使其更好地发挥自身作用，对电路进行必要的静态、动态方面的分析。