放大線路交流信號的分析

2021-01-08 電子產品世界

 放大線路是非線性電路。因為構成其電路的電子元件是非線性元件。要用他對信號進行不失真地放大,必須設置適當的工作點,使電子器件工作在近似線性區域,這就決定了放大器的分析包括直流分析和交流分析。而非線性器件對直流信號和交流信號所呈現的性能不同,這就是放大器分析與一般線性電路分析的不同之處,當對放大器進行小信號分析時,其電路模型又是線性的。但電子器件的非線性對於放大器的分析卻一直起著重要的作用。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/160283.htm

  關鍵詞:放大線路;電子器件;線性;非線性

  《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

  電子線路是電路的一個分支,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數。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一個常數,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。二極體就是一個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、靜態工作點的設置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。如果把交流信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)。只有將交流信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信號的振幅值,才能使PN結在交流信號的正、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,放大器在加入交流信號之前必須加上直流偏置信號。

  (2)放大器線路中既有直流信號,也有交流信號; 2種信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性能指標。直流信號與交流信號的通路不同,特別是非線性器件對直流信號和交流信號所呈現的性能不同(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絡和參數。這些往往被一些同學所忽略,應特別引起注重。

  3 微變信號的線性等效電路分析

  對微變信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,而是有了一個質的飛躍和提高。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參數,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,得到一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信號沒有任何影響,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信號的線性分析,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絡求解,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,電子線路是電路的一個分支,《電子技術基礎》是《電路》的延續和擴展,其基本定律和分析方法是相同的,從而建立一個統一、完整的電路分析的概念。


相關焦點

  • 基於Multisim的三極體放大電路仿真分析
    0 引言本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175239.htm放大電路是構成各種功能模擬電路的基本電路,能實現對模擬信號最基本的處理--放大,因此掌握基本的放大電路的分析對電子電路的學習起著至關重要的作用。三極體放大電路是含有半導體器件三極體的放大電路,是構成各種實用放大電路的基礎電路,是《模擬電子技術》課程中的重點內容。
  • 基於Multisim的集成放大運算器仿真分析
    文獻針對傳統高頻電子線路教學中存在的問題,提出在教學中引入計算仿真進行輔助分析與設計。闡述了Multisim的主要功能與特點,並利用Multisim對高頻電路中的典型電路單調諧迴路諧振放大器、環形調幅器進行了仿真,各項結果與理論推導相符,形象、生動的演示達到提高了學生學習興趣的效果。
  • 有線電視信號放大器知識大全
    有線電視放大器的工作方式在CATV網絡中放大器的幅頻特性必須與電纜傳輸特性相關,為此,放大器主要有如下三種工作方式。①、 使放大器的輸入信號電平與頻率無關(即輸入信號是平坦的),輸出信號電平補償電纜的衰減變化值,即輸出信號的正斜率(高低端輸出電平差為正值)剛好補償電纜所產生的負斜率(高低端輸出電平差為負值),該方式稱為全傾斜輸出方式。
  • 【專題】信號放大器(1):你知道什麼是信號放大器嗎?
    信號放大器,是微型直放站又叫手機信號放大器,也叫手機伴侶。信號放大器從其名稱我們就知道其功能是放大信號。
  • 信號源內阻對差動放大電路共模抑制比的影響分析與改善方法
    《差動放大電路中電阻誤差對電路共模抑制比的影響與蒙特卡洛分析》一文,介紹在差動放大電路設計時匹配電阻精度造成的影響,而在差動放大電路應用中還有一個不可忽略的因素——信號源內阻。本篇對信號源內阻在差動放大電路的共模抑制比影響進行理論分析,並提供改善方法,同時結合仿真驗證。
  • 手機信號放大器安裝後怎樣維護?
    打開APP 手機信號放大器安裝後怎樣維護? 2.再確定放大器,天線等配件選用正確. 3. 確認放大器的室內和室外的接口,分配器,天線是否連接正確。 二.安裝好以後,信號得到改善,但打不出電話 1.確認室外天線對準基站。 2.確認室外天線與基站的通訊距離在5公裡以內。
  • Multisim 10在差動放大電路分析中的應用
    T1,T2均為NPN電晶體(2N2222A),電流放大係數β設置為80。撥動開關J1,J2可選擇在差動放大電路的輸入端加入直流或交流信號。數字萬用表用於測量直流輸出電壓,示波器用於觀測交流輸入/輸出電壓波形,測量探針用於仿真時實時顯示待測支路的電壓和電流。
  • 使用相位裕度分析放大器穩定性解決方案
    如果輸出信號由於外部配置電路,產生相位延遲180°時,與原來的輸入信號同相位、進行電壓疊加增大差分輸入信號引發振蕩。 如下通過兩個示例電路,使用相位裕度分析放大電路是否穩定。 示例一如圖2.112,同相放大電路的開環增益為120dB,閉環增益1/β為常數100倍(40dB)。開環增益、閉環增益與頻率曲線如圖2.113(a),關係滿足式2-70。
  • 負反饋放大器電路分析 判斷電流負反饋電路方法
    加入C1後R1隻存在直流負反饋作用,因為交流信號電流沒有流過R1,所以R1對交流信號不存在負反饋作用。 F,對於音頻放大器而言,該電容容量很大了,它對所有頻率音頻信號呈現很小的容抗,所以它能讓所有頻率的音頻信號通過。
  • 高頻信號放大電路的性能比較分析(圖)
    一、高頻管(UHF)9018fTl00(MHz)的信號放大電路  電視高頻頭輸出的第一中頻信號和音頻信號通過高頻管9018放大後也確有顯效。  該電路已被廣泛地使用。但是高頻管9018對調頻弱信號放大的結果令人大失所望。
  • 兩种放大器電路故障分析方法
    一、共發射極放大器電路故障分析如圖所示,為共發射極放大器電路,下面以共發射極放大器電路為例,講解電路故障分析方法
  • 基於Multisim 8的弱信號放大電路的仿真測試
    介紹了ICL7650斬波集成運放的性能,並採用該器件設計了一個弱信號的前置放大電路,通過multisim 8軟體進行仿真和測試,其增益、幅頻特性、信噪比等性能指標都能達到設計的要求。該電路結構簡單,對直流、低頻微弱電信號放大具有一定的參考使用價值。
  • 兩列OTL功率放大器電路分析
    打開APP 兩列OTL功率放大器電路分析 發表於 2019-10-17 09:42:23   OTL功率放大器集成電路有兩種:
  • 放大器的輸入阻抗和輸出阻抗是交流電阻還是直流電阻?
    打開APP 放大器的輸入阻抗和輸出阻抗是交流電阻還是直流電阻?   輸入阻抗應用分析   輸入阻抗跟一個普通的電抗元件沒什麼兩樣,它反映了對電流阻礙作用的大小。對於電壓驅動的電路,輸入阻抗越大,則對電壓源的負載就越輕,因而就越容易驅動,也不會對信號源有影響;而對於電流驅動型的電路,輸入阻抗越小,則對電流源的負載就越輕。
  • 如何設計微弱信號放大電路?
    一直以來微弱信號放大一直是一個很棘手的問題,特別是信號幅度達到uV級的帶寬較寬且阻抗較大的的弱小信號,電路的設計的難度很大,噪聲非常難以控制,為了達到滿意的效果,很多的設計人員採用高性能的運算放大器,但是這也意味著投入的大幅度增加,如何能夠在兼顧成本的基礎上儘可能地實現功能呢?
  • 安裝手機信號放大器之後的常見問題以及解決方法
    手機手機信號放大器的調整詳細說明 1.確定手機信號放大器的屋內和戶外插口、調節器、無線天線能否聯接恰當。,而且無線天線方位儘可能偏向數據信號發送通信基站; 3.確定室外天線與放大器的數據信號傳輸線路長短適度(最好不要超出四十米,並不小於十米); 4.如果自己搞不定,可以嘗試調整更大功率的放大器或請專業操作人員全面檢查。
  • 一種音頻小信號功率放大器信號放大電路設計淺析
    0 前言 音頻功率放大器的作用是將微弱的聲音電信號放大為功率或幅度足夠大、且與原來信號變化規律一致的信號,即進行不失真的放大。 1 設計方法 1.1 設計思路 本文設計的是一種音頻小信號功率放大器,設計中採用了OTL功放作為主要組成部分,通過前級放大電路與音頻功率放大電路的結合,利用兩次放大,從而實現音頻信號的輸出。前級放大主要完成對小信號的放大,使用一個由電阻和電容組成的電路對輸入的音頻小信號的電壓進行放大,得到後一級所需要的輸入。
  • 盤點七種手機信號放大器安裝的常見問題
    盤點七種手機信號放大器安裝的常見問題 佛山林創 發表於 2020-06-09 15:01:07 隨著時代的發展,手機信號放大器也普布出現在的家庭中。
  • 各种放大器電路之功率放大器的分析
    打開APP 各种放大器電路之功率放大器的分析 發表於 2019-08-05 14:38:26 功率放大器主要是考慮如何獲得最大的輸出功率、最小的失真和最高的效率。 由於變壓器耦合損耗小,又能變換阻抗,使負載和電晶體相匹配,所以功率放大器廣泛採用變壓器耦合電路。音頻功率放大器可以根據不同的要求,採用甲類放大器、乙類放大器和甲乙類放大器。這種功率放大器是在甲類工作狀態下運用的,電晶體在輸入信號的整個周期內都有放大作用。 C是耦合電容。R1、R2是上下偏置電阻。
  • 高頻放大器的工作原理_高頻放大器的作用
    該電路一般為設備的輸入級,被檢測的微弱信號首先要通過該電路放大,然後進行後續處理。所以,高頻放大器的性能指標對整個儀器性能起著決定性的作用。   高頻放大器的工作原理   使用高頻功率放大器的目的   放大高頻大信號使發射機末級獲得足夠大的發射功率。   高頻功率信號放大器使用中需要解決的問題   ①高效率輸出。 ②高功率輸出。