基于疊加定理分析和設計低頻小信號放大器
摘要:低頻小信號放大電路是常用的實用電路,電路中既有線性元件,又有非線性元件,而且直流、交流并存于電路中,因此在分析和設計電路時較為復雜。疊加定理把線性電路中多個電源作用分解成各個電源的單獨作用,然后進行代數(shù)和疊加。屬于非線性元件的半導體晶體管工作在低頻小信號,近似作為線性元件使用。應用疊加定理分析和設計低頻小信號放大電路,抓住主要,忽略次要,使問題變得既容易、簡單又明確。
關鍵詞:疊加定理;低頻小信號;放大電路;線性元件
低頻小信號放大電路的用途非常廣泛,它能夠把微弱電信號增強到所要求的值。電路由線性元件電阻、電容和非線性元件,即半導體晶體管組成。在進行低頻小信號放大時,電路中既有直流信號,又有交流信號,因此在分析和設計電路時問題錯綜復雜,利用疊加定理和低頻小信號因素,可使問題變得容易。
1 疊加定理
當線牲電路中有幾個電源共同作用時,各支路的電流(或電壓)等于各個電源單獨作用時在該支路產(chǎn)生電流(或電壓)的代數(shù)和(疊加)。由于半導體晶體管工作在低頻小信號,把非線性元件,即半導體晶體管當作線牲元件分析,再借助疊加定理簡明分析和設計低頻小信號放大電路。
2 低頻小信號放大電路分析
圖1為低頻小信號共射放大電路。其中,us是低頻交流小信號電壓源;+UCC為直流電壓源。用疊加定理分析研究電路時,首先使各個電源單獨作用。+UCC電壓源單獨作用,則us不作用短路;若us電壓源單獨作用,則+UCC不作用短路;其次,+UCC,us電壓源各單獨作用的電壓、電流相疊加。
2.1 +UCC電壓源單獨作用
由于電容對直流開路,+UCC電壓源單獨作用可得圖2所示的直流通路。由此可以計算靜態(tài)(直流)工作點基極電流IB為:
式中:硅管的UBE取0.7 V;鍺管的UBE取0.3 V,靜態(tài)工作點的集電極電流IC:
式中:β為共射電路電流放大倍數(shù)。靜態(tài)工作點的集電極輸出回路電壓UCE:
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