电路原理在线性放大电路中的运用

解泽旭

摘 要： 对于电路的分析与计算，有多种方法可以运用，而电路定理的应用，更具有简便性与可靠性。基于此，本文就电路原理在线性放大电路中的运用展开分析，简要介绍了线性放大电路及用途，并进一步对电路原理当中的叠加定理、节点电位法在线性放大电路中的运用进行了详细阐述，以期为相关线性放大电路的研究、教学等提供可靠参考。

关键词： 电路原理；线性放大电路；节点电位法

前言：随着现代科技的不断进步，越来越多的模拟电路被数字电路所取代，但在通信系统当中，模拟电路的应用还占有较大占比，这一部分电路，由于无法在短时间内实现技术的创新，对通信系统的运行效果提升，造成了极大的制约作用。因此，有必要分析多种电路原理在线性放大电路中的运用及效果，有效培养自身的系统思维与多向思维能力，从而为解决相关模拟电路当中的众多问题奠定良好的基础。

1.线性放大电路概述

线性电路是一种由线性元件、独立源或线性受控源构成的电路，其中不含有任何非线性元件。本文的论述以基本共射放大电路为例，作为线性放大电路当中的典型案例，基本共射放大电路的组成，具有以下特点，输入端接低频交流电压信号，如频率为20Hz-20KHz的音频信号；输出端则接负载电阻，电阻的类型一般为小功率的扬声器或微型继电器，特殊情况下，输出端也可能接下一级放大电路等。

此类线性放大电路在现实中的用途十分广泛，包括利用半导体晶体控制电流、增强微弱电信号至预期放大效果等。但若要掌握相关应用方法，必须先对其进行深刻的理解，即对其进行有效的静态分析和动态分析，明确电压放大倍数以及输出电阻等等。

2.电路原理在线性放大电路中的运用分析

2.1 叠加定理在线性放大电路中的运用

叠加定理是电路原理当中的一个较为重要的定理，依据其理论定义，任一线性网络中，在独立源的单独作用下，会产生一定数值的电压与电流，而每一支路上的电压或电流，可以将其视为这一支路上所有独立源所产生的电流与电压的代数和。基本共射放大电路在小信号的作用下，可以被视为一个线性电路，该电路所含有的两个激励中，一个是直流電源，另一个是待放大的正弦交流小信号。在分析线性放大电路的形态与动态工作时，需要以放大电路的直流和交流通路为基础，可利用叠加定理，迅速划出简易电路图（如图1、图2所示）。

对于线性放大电路进行静态分析，是在无交流信号输入的情况下，此时电路当中的电流与电压都不会发生变化。采用叠加定理进行静态分析，首先应假设直流电源单独作用，而交流电源则为零[1]。如图1所示，在直流电路当中，直流电压没有变化率，则其电流为零，也就是说这一电路状态为开率，去掉耦合电容，即可获得直流通路。以直流通路为基础，对静态工作点Q的IBQ、ICQ、UCEQ进行估算，公式如下：

对于线性放大电路的动态分析，需要在有交流信号加入的状态下进行。分析过程中，可结合微变等效电路，利用叠加定理能够了解到，当有交流信号加入时，若假设只有交流电源单独作用，而直流电源为0，则此时对于电容元件来说，交流通路的状态为短路，得到如图3所示的交流通路。

由此可见，利用叠加原理对线性放大电路进行分析，能够清晰的画出放大电路的直流与交流通路，从而帮助对电路原理等加深理解。需要注意的是，在运用叠加原理的过程中，该定理只能被用于电压与电流响应的求解，而不能被用于功率的计算；且在运用叠加定理时，应保证受控源不会单独作用，否则会促使问题的分析与求解变得更复杂。而对于独立源来说，在其作用过程中，受控源要予以保留，计算时，受控源的数值会随着独立源发生作用时，控制数量数值的变化，相应发生一定变化。

2.2 节点电位法在线性放大电路中的运用

另有一种较为特殊的线性放大电路，在微变等效电路当中，利用非线性元件——晶体管可以构成一个放大电路，在获得这一放大电路的交流通路的基础上，将晶体管进行等效处理，能够得到一个线性电路。对于此类线性电路，完全可以利用线性电路中的一般分析方法，对其进行分析与计算。

对放大电路当中的电压放大倍数进行求解，可采用节点电位法，相对来说，这种方法更加的直观、简便[2]。节点电位法的应用原理，就是直接以一个独立节点电位为变量，列写出相应的KCL方程，进而对相关参数进行求解，对支路多、节点少的电路来说，如微变等效电路等，具有较高的应用价值。

在实际应用过程中，首先应选取一个参考节点，该节点的电位为0；然后对微变等效电路上的两个独立节点，列写出节点电位方程；相应的电位，分别是放大电路的输入电压Ui与输出电压U0；由此，即可进一步求解放大电路当中的电压放大倍数：

应用节点电位法时，需要注意一点内容，即在微变等效电路当中，受控源是不可避免的，在列写节点电位方程时，应先将受控源视为独立电源，并利用节点电压表示控制量，为其增加一个辅助方程。由此可见，在对线性放大电路中，电压放大倍数进行分析与求解时，采用节点电位法能够降低推算难度。除此之外，利用支路电流等方法，也能得到相应的计算结果；另有一种戴文宁定理，可用于求解线性放大电路当中的输出电阻，相比于传统推导方法，戴文宁定理更适用于初学者。

结束语：综上所述，对电路原理在线性放大电路中的运用进行分析，有利于相关模拟电子分析水平与效果的提升。通过一系列分析，电路原理当中的多种理论，对线性放大电路的分析都有较高的适用性，科学的运用，能够增强自身对相关知识的理解程度，同时还能在一定程度上增强知识点之间的粘性，在自学与教学领域，都能发挥较大作用。

参考文献

[1]唐友明，刘丹，何巨龙.基于K型热电偶的高精度测温放大电路设计[J].电子科学技术，2016，03（03）：217-220.

[2]袁乙木，马尚昌.基于AD8306的宽带大动态范围对数放大器设计[J].电子设计工程，2016，24（06）：61-63.