放大線路的分析方法 _知識百科

    《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結的伏安特性后,就進入了非線性：其伏安特性曲線為非線性函數。在這里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。二極管就是一個PN結,三極管由2個PN結組成,當他工作在放大狀態時,輸入特性相當于PN結的正向特性,而輸出特性相當于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管的發射結上（即不加靜態偏置）,則由于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,并使正向偏壓值大于交流信號的振幅值,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種信號的流通回路可能不同,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,即瞬時量等于直流量加交流量,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采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。