孫會麗

(鐵嶺師范高等?？茖W(xué)校理工學(xué)院，遼寧鐵嶺 112001)

1 理想模型分析方法

在電路中，當(dāng)二極管的正向壓降小于和它串聯(lián)的電壓，反向電流遠小于和它并聯(lián)的電流時，由于它的正向電阻很小，反向電流也很小，此時可不考慮二極管的正向?qū)娮韬头聪螂娏鳎讯O管看作是理想二極管，可把二極管當(dāng)作是理想開關(guān)，即正向?qū)ǚ聪蚪刂?，這樣就可方便地分析和計算電路中的各量［1－2］。

盡管理想集成運算放大器并不存在，但一般集成運算放大器的開環(huán)差模電壓增益較大，其值可達104～107倍，差模輸入電阻較高，采用雙極型三極管作輸入級，其典型值為幾十kΩ到幾MΩ，而采用場效應(yīng)管作輸入級，其輸入電阻通常＞108Ω。輸出電阻微小，一般＜200Ω。另外集成運算放大器的共模抑制比也較大，失調(diào)電壓、失調(diào)電流以及它們的溫漂均較小，集成運算放大器的技術(shù)指標(biāo)都接近理想，具體分析時可將其理想化，把集成運算放大器的主要性能指標(biāo)看作:開環(huán)電壓放大倍數(shù)無窮大，輸入電阻無窮大，輸出電阻為零，沒有失調(diào)，沒有失調(diào)溫漂，共模抑制比趨于無窮大等。即分析時用理想模型來代替，進而推出兩個輸入端“虛斷”和“虛短”，使問題進一步簡化。

2 近似分析法

在電子電路的分析過程中，正確地做好“忽略”與“近似”，也可以把復(fù)雜的問題簡單化。特別是在分析二極管、三極管、石英晶體等非線性元件及由它們組成的各種電路時，如果不用“近似”的方法難以得到結(jié)果。

二極管的正向特性是彎曲的，分析它較復(fù)雜，可用兩段直線逼近，稱為特性曲線折線近似。這樣二極管就可用一個理想二極管、導(dǎo)通電阻以及一個電壓等于它的導(dǎo)通電壓的直流電源來等效。

三極管組成的共射極放大電路，當(dāng)工作電流較大時，交流電流和直流電流放大倍數(shù)近乎相等，此時可對它們不加區(qū)分進行混用。

在分析三極管組成的基本放大電路時，由于電路中既含有直流成份又含有交流成份。在分析電路中的電壓、電流分量時，要分別分析直流通路和交流通路，然后再求總量。在畫交流通路時，如果輸入信號是低頻信號，可忽略耦合電容對信號的阻抗，而認為電容是短路的。同時，由于直流電源的交流內(nèi)阻很小，也可認為它對交流信號是短路的。經(jīng)過這些近似以后，問題將被簡化。

在分析含有負反饋放大電路時，有部分輸入信號會直接通過反饋網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)捷敵龆?，也有部分輸出信號會直接通過輸入回路反饋到輸入端，但由于它們的量都很小，所以在研究負反饋對放大電路的作用時，可以忽略。

3 等效電路代替法

在電子電路中，根據(jù)電路中的實際工作條件和電子元件的特點，我們有時可以用已知電路來代替未知電路，用線性等效電路來代替非線性元件使問題變得易于分析和計算。

在分析放大電路的外部特性時，可把放大電路看作一個四端口網(wǎng)絡(luò)，不考慮其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只分析它輸入、輸出端的電流和電壓情況，此時對于輸入信號源，放大電路則相當(dāng)于一個輸入電阻。對于負載，放大電路就相當(dāng)于一個帶有內(nèi)阻的電壓源。如此等效以后，給求解放大電路的交流性能指標(biāo)將帶來較大方便，如圖1所示。

圖1 四端口網(wǎng)絡(luò)等效電路圖

在分析三極管組成的基本放大電路時，如果電路中的信號變化的幅度微小，在分析放大電路的交流性能指標(biāo)時，可以用三極管的微變等效電路來代替三極管，在低頻時，可以不考慮三極管的極間電容，即在三極管的基極和發(fā)射極之間用一個PN結(jié)的結(jié)電阻來代替，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于一個受基極電流控制的受控電流源，如圖2所示。這樣就可以計算出電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等交流性能指標(biāo)了。而在高頻時，要考慮三極管的極間電容的影響，在分析電路的各項性能指標(biāo)時，三極管就要用其高頻等效電路來代替［3］。

圖2 三極管等效電路

場效應(yīng)管也是一種非線性器件，當(dāng)其在放大電路中工作在交流小信號狀態(tài)時，也可以用它的微變等效電路來代替。在它的柵極和源極之間等效于一個很大的電阻，源極和漏極之間等效于一個壓控電流源［4］。

石英晶體具有極高的頻率穩(wěn)定度，所以通常應(yīng)用在振蕩電路中。石英晶體有兩個諧振頻率，其電路符號、等效電路及電話頻率特性如圖3所示。

圖3 石英晶體等效電路和頻率特性

即 L、C、R 支路諧振時的串聯(lián)諧振頻率 fs，L、C、R支路再和Co支路并聯(lián)諧振時的并聯(lián)諧振頻率fp。當(dāng)它工作在兩個諧振頻率之間時，石英晶體相當(dāng)于一個高Q值的電感元件，可用電感元件來代替。而它工作在串聯(lián)諧振頻率上時，石英晶體相當(dāng)于一個高選擇性的短路元件，此時它的阻抗很小，可以用小電阻或是導(dǎo)線來代替。

4 拆分電路簡化法

在電子電路的分析中，有時會遇到對大型電路的分析和計算，這時為把繁瑣的問題簡化，通常采用拆分電路把復(fù)雜的電路分解成簡單電路，然后再來分析。

在電路中既有直流量又有交流量時，可把直流通路和交流通路分別畫出來，對電路的靜態(tài)和動態(tài)情況分別進行分析，會使復(fù)雜問題簡單化［5］。如在分析放大電路的靜態(tài)工作點和交流性能指標(biāo)時，把直流通路和交流通路分開，通過直流通路來求靜態(tài)工作點，由交流通路來求輸入電阻、輸出電阻和交流電壓的放大倍數(shù)。在振蕩電路中，分析是否符合三點式振蕩電路的振蕩條件時，電路圖較復(fù)雜，若把直流部分去掉，再畫出交流通路，就會一目了然，看出是否符合電容三點式或電感三點式振蕩器的組成原則。

在計算多級放大電路的靜態(tài)工作點和交流性能指標(biāo)時，可以把各級電路分開進行研究和計算。特別在求電壓放大倍數(shù)時，分別求出各級的放大倍數(shù)，同時考慮級與級之間的相互影響，可把前一級的負載當(dāng)作后一級的輸入電阻，或把后一級的輸入電阻當(dāng)作前一級的負載。然后再把各級電壓放大倍數(shù)相乘得到總的電壓放大倍數(shù)。而輸入電阻和輸出電阻分別求的是第一級的輸入電阻和最后一級的輸出電阻。

在分析大型的集成電路時，也要把電路拆分為輸入級、中間級、輸出級、偏置電路等部分，然后逐級分析其結(jié)構(gòu)特點和原理作用等，掌握電路后，對于實際電路出現(xiàn)故障時就能及時查出漏洞。

5 假設(shè)推斷法

假設(shè)推斷法也是分析電子電路中常用的一種方法。先假設(shè)一個結(jié)果，然后用所得的結(jié)論和假設(shè)情況相比較，從而得出結(jié)論。

判斷電路中的三極管是處于放大狀態(tài)還是飽和狀態(tài)時，可先假設(shè)它處于臨界飽和狀態(tài)，計算出三極管的基極臨界飽和電流。再根據(jù)實際工作電路，計算出三極管的基極電流，然后將兩者進行比較，如果實際工作電流大于臨界飽和電流，則三極管處于飽和狀態(tài)，否則處于放大狀態(tài)。

在判斷放大電路中引入的反饋是電流反饋還是電壓反饋時，可先假設(shè)負載短路或者斷路，然后看是否還有反饋信號，如果負載短路則電路中沒有反饋信號則即為電壓反饋，如果負載斷路時沒有了反饋信號則是電流反饋［2］。

在判斷放大電路中引入的反饋是正反饋還是負反饋時，先假設(shè)輸入信號的某一瞬時為正，然后沿著信號的傳輸路徑依次推斷出信號流經(jīng)電路各處的相位，最后推出信號經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)捷斎攵藭r，反饋信號和輸入信號的相位關(guān)系，從而判斷電路中引入的反饋是正反饋還是負反饋［2］，這種方法也叫瞬時極性法，如圖4所示。

6 結(jié)束語

圖4 瞬時極性法判斷反饋極性的實例

在模擬電子技術(shù)中，還存在許多分析和學(xué)習(xí)的方法，文中根據(jù)教學(xué)和學(xué)習(xí)的實踐進行總結(jié)，針對本課程，掌握好的分析方法對教學(xué)和學(xué)習(xí)都會有很大的幫助。另外通過分析方法的掌握，不但能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，更會大幅提高分析問題、解決問題的能力和水平。

［1］童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.4版.北京:高等教育出版社，2006.

［2］胡宴如.模擬電子技術(shù)［M］.2版.北京:高等教育現(xiàn)版社，2008.

［3］胡宴如.高頻電子線路［M］.3版.北京:高等教育出版社，2004.

［4］李宏恩.等效電路法在放大電路分析中的應(yīng)用［J］.電子科技，2011，24(5):30 －32.

［5］曹鵬.EDA軟件在《電路》理論課教學(xué)中的應(yīng)用［J］.計算機仿真，2001(4):48－50.