放大线路交流信号的线性分析 - 电子百科 - 电子工程世界网
放大线路交流信号的线性分析
16:38:07来源: 互联网 关键字：&&&&
是非线性电路。因为构成其电路的电子元件是非线性元件。要用他对信号进行不失真地放大，必须设置适当的工作点，使电子器件工作在近似线性区域，这就决定了放大器的分析包括直流分析和交流分析。而非线性器件对直流信号和所呈现的性能不同，这就是放大器分析与一般线性电路分析的不同之处，当对放大器进行小时，其电路模型又是线性的。但电子器件的非线性对于放大器的分析却一直起着重要的作用。
　　关键词：放大线路;电子器件;线性;非线性
　　《电子技术基础》是电子类专业一门重要的技术基础课。模拟电路是学生难学、教师难教的一门课程。放大器是模拟电路的入门基础，也是《电子技术基础》的重点和难点，只有解决了这个难题，才能进入电子技术的领域。笔者经过教学实践，逐渐形成了以非线性器件、线性器件与线性放大的主要矛盾，以线性非线性线性为主线，以直流分析和交流分析为主要内容的放大器的分析思路和原则，较好地解决了从《电路》到《电子技术》的过渡，解决了电子技术入门难的问题。
　　1　从线性到非线性
　　电子线路是电路的一个分支，是包含有电子器件的电路，而电子器件是非线性器件，所以电子线路是非线性电路。《电路》中一般包括非线性电路一章，但内容少，只是简单介绍，没有引起学生足够的重视。所以《电子技术基础》课一开始就要做好从线性电路到非线性电路的过渡。
　　《电子技术基础》一开始就讲PN结，PN结是器件的基础。在讨论了PN结的工作原理，得到PN结的伏安特性后，就进入了非线性：其伏安特性曲线为非线性函数。在这里首先要给出线性电阻的定义，引出直流(静态)电阻和交流(动态)电阻的概念，对比线性电阻(伏安特性曲线为通过原点的一条直线，其直流电阻和阻相等且为一常量)可得出如下重要结论：
　　(1)非线性元件在伏安特性曲线上任一点的直流电阻和交流电阻一般是不相等的。
　　(2)非线性元件的直流电阻和交流电阻不是一个常数，而是随着静态工作点的不同而变化。
　　PN结的正向电阻很小，而反向电阻很大。所以，往往把他的非线性概括为单向导电性。二极管就是一个PN结，由2个PN结组成，当他工作在放大状态时，输入特性相当于PN结的正向特性，而输出特性相当于基区注入少数载流子控制下的PN结反向特性。
　　以上讲的是电子器件的非线性，有了电子器件非线性特点，才有电子线路与一般线性电路的区别，才能理解放大器的工作原理、静态工作点的设置及直流分析和交流分析的不同。
　　2　非线性带来的放大线路的特点
　　非线性元件往往会产生新的频率分量，也就是产生非线性失真。这就是电子线路必须考虑的首要问题。如果把交流信号直接加到三极管的发射结上(即不加静态偏置)，则由于发射结的单向导电性，即便忽略了他的死区电压和正向特性的非线性，也会产生严重的非线性失真，这样只有正半周导通，而负半周是截止的(乙类工作状态)。只有将交流信号的中心位置沿电压轴向上平移，即在发射结加正向偏压，并使正向偏压值大于交流信号的振幅值，才能使PN结在交流信号的正、负半周均导通(甲类工作状态)，才能得到不失真的放大，由此得到2条结论：
　　(1)为了克服PN结单向导电性带来的非线性失真，放大器在加入交流信号之前必须加上直流偏置信号。
　　(2)放大器线路中既有直流信号，也有交流信号; 2种信号的流通回路可能不同，即既有直流通路，又有交流通路;放大器中各处的电压和电流既有直流分量，又有交流分量，即瞬时量等于直流量加交流量，这就决定了放大器的分析包括直流分析和交流分析2部分，直流分析是确定放大器的直流工作点，交流分析是计算放大倍数，输入和输出电阻、输出功率和效率以及频率响应等性能指标。直流信号与交流信号的通路不同，特别是非线性器件对直流信号和交流信号所呈现的性能不同(直流电阻和交流电阻)，所以直流分析和交流分析要采用不同的电路网络和参数。这些往往被一些同学所忽略，应特别引起注重。
　　3　微变信号的线性等效电路分析
　　对微变信号在放大器的中，把他变为线性电路的分析问题，这样就完成了线性---非线性--- 线性的全过程。但这并不是回到了原来的地方去，而是有了一个质的飞跃和提高。虽然放大线路的交流分析也是，但必须采用非线性器件在给定的静态工作点上的交流参数，非线性的特点在这里仍然起作用，在很多电子线路中，就是利用电子器件的直流电阻和交流电阻不同这一特点的。利用这一概念可以理解和解释很多电路的工作原理。例如，有源负载就是利用这一特点，在较低的直流电源电压或较大的静态工作电流的情况下，得到一个较大的交流等效电阻，在差动放大电路中，通过对长尾式差动放大器发射极电阻功能的分析，知道他能够有效地减小而对差模信号没有任何影响，所以他越大越好，如果用线性电阻，在一定的工作电流下，选用大的电阻，就必须受到发射极直流电源电压的限制，这样，选用交流电阻很大而直流电阻很小的有源负载就是很自然。
　　4　结　语
　　《电路》课程中一般的线性电路分析，到电子器件的非线性，再到放大线路中交流信号的线性分析，至此，对放大线路分析的任务就基本完成了，因为电路就是由电路元件构成的回路，分析电路就是先用电路元件的模型代替这些元件后，利用电路基本定律和基本分析方法，对由电路元件的模型构成的网络求解，电子线路与一般电路的惟一区别就在于他包含有电子器件。现在，当把电子器件也用他的电路模型代替后，电子线路也就变成了一般的电路，其分析也就变成了一般电路的分析，这样讲，是让学生明白，电子线路是电路的一个分支，《电子技术基础》是《电路》的延续和扩展，其基本定律和分析方法是相同的，从而建立一个统一、完整的电路分析的概念。
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小信号分析法中为什么加入直流偏置会缩小信号
Vds不变时，Vgs增加，漏电流就以gm为斜率来线性增加。1/gm就是跨导的倒数就是了。gm跨导是Uds为常数时，Id漏电流的变化量与Vgs变化量的比值。通俗点说就是，Vgs变化量与Id漏电流的变化量的比值，理解好跨导就OK.如果硬要理解什么意思，就是Uds为常数时。两个参数互换，分子变为分母应该是场效应管（MOS管）吧
程上用的电子电路大多数都需要直流偏置,也就是在直流电源激励下,在各非线性元件(如二极管,在设定了工作点的电子电路中施加某些输入信号(例如正弦波).假设在任何时刻都有,则把这些输入信号称为小信号电压.分析此类电路时,采用小信号分析法则较为简便.应用小信号分析法解题的一般步骤为(1) 求解非线性电路的静态工作点;(2) 求解非线性电阻元件在静态工作点处的动态电导或动态电阻,三极管.因此,非线性电路在直流电压源激励下的解又称为工作点;(4) 根据小信号等效电路求解.有时为了获得有用的输出信号;(3) 作出给定的非线性电阻在静态工作点处的小信号等效电路,运算放大器等)中建立合适的电压和电流值.这种合适的电压和电流值在平面上对应着一个特定的点,称之为工作点
是直流源工作，称为静态工作。你可以借本模拟电子的书，这是模拟电子技术基础里的一个最基本的分析方法之一。直流源是为电路提供能量的，直流源好比是接地的，并不是说它就是直流的。在通有交流情况下，称为动态工作。在没有通交流的情况下。在静态工作情况下，可以计算出静态工作点及电路的一些参数不是
小信号分析法工程上用的电子电路大多数都需要直流偏置,也就是在直流电源激励下,在各非线性元件(如二极管,三极管,运算放大器等)中建立合适的电压和电流值.这种合适的电压和电流值在平面上对应着一个特定的点,称之为工作点. 因此,非线性电路在直流...
画小信号等效电路时碰到直流电流源应该短接。 表征固态电子器件电特性的电路模型。常用的固态电子器件有晶体二极管、晶体三极管和场效应晶体管等。它们与其他电子元件组合，构成功能不同的各类电路。 短接：是在电工操作中不慎或误操作将线路中...
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应该是场效应管（MOS管）吧。gm跨导是Uds为常数时，Id漏电流的变化量与Vgs变化量的比值。 通俗点说就是，Vds不变时，Vgs增加，漏电流就以gm为斜率来线性增加。1/gm就是跨导的倒数就是了，理解好跨导就OK.如果硬要理解什么意思，就是Uds为常数时...
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工程上用的电子电路大多数都需要直流偏置,也就是在直流电源激励下,在各非线性元件(如二极管,三极管,运算放大器等)中建立合适的电压和电流值.这种合适的电压和电流值在平面上对应着一个特定的点,称之为工作点. 因此,非线性电路在直流电压源激励下...
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确切的说，应该是“大信号图解分析法和小信号模型分析法”。 大信号图解分析法：就是当输入信号的能量很大时，或者通俗的说就是，当输入电压的幅值很大时，三极管有可能会进入饱和状态而不是放大状态，此时三极管的输出电压的幅值就会失真（和输入...
不是，这是模拟电子技术基础里的一个最基本的分析方法之一。直流源是为电路提供能量的，并不是说它就是直流的。在通有交流情况下，直流源好比是接地的，称为动态工作。在没有通交流的情况下，是直流源工作，称为静态工作。在静态工作情况下，可...
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小信号分析法　　工程上用的电子电路大多数都需要直流偏置,也就是在直流电源激励下,在各非线性元件(如二极管,三极管,运算放大器等)中建立合适的电压和电流值.这种合适的电压和电流值在平面上对应着一个特定的点,称之为工作点.　　因此,非线性电路在直流电压源激励下的解又称为工作点.有时为了获得有用的输出信号,在设定了工作点的电子电路中施加某些输入信号(例如正弦波).假设在任何时刻都有,则把称为小信号电压.分析此类电路时,采用小信号分析法则较为简便.　　应用小信号分析法解题的一般步骤为 　　(1) 求解非线性电路的静态工作点; 　　(2) 求解非线性电阻元件在静态工作点处的动态电导或动态电阻; 　　(3) 作出给定的非线性电阻在静态工作点处的小信号等效电路; 　　(4) 根据小信号等效电路求解.
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