分压式偏置电路的静态分析
分压式偏置电路的静态分析
江苏省无锡汽车工程中等专业学校 姚晓燕
摘 要：本文通过对分压式偏置电路的静态分析过程中的问题进行分析，分别介绍了“估算法”、“戴维宁定理等效计算法”以及“基尔霍夫两定律求解法”这三种主要的静态分析方法，并且通过对这三种分析方法进行科学比较，得出关于这三种分析方法的相关结论。
关键词：分压式；偏置电路；静态电路
在模拟电子电路中，放大电路是一种非常基本而又非常重要的电路。人们日常生活中的家用电器、智能系统以及电量仪器中很多都应用了这种不同形式或者大小规模的放大电路，而分压式偏置电路正是放大电路研究中的重点之一。在放大电路的研究中，分压式偏置电路是其内部晶体管放大器正常运作所需求的重点内容，原因在于从晶体管放大器的材质上来说，晶体管参数很容易受到温度的影响而产生变化。所以，晶体管放大器有静态工作点容易受温度影响这一缺点，而解决晶体管放大器这一缺陷的最有效的基本电路就是分压式偏置电路。
1、分压式偏置电路的静态分析问题
在放大电路的研究中，温度对放大电路静态工作点的影响非常大，而分压式偏置电路可以很好地解决这一问题。分压式偏置电路是一种稳定静态工作点效果非常好的电路，其分析方法的难度主要体现在静态分析方面，虽然目前学习领域中有“估算法”、“戴维宁定理等效计算法”以及“基尔霍夫两定律求解法”等多种静态分析方法，但是由于许多教材中大多采用的是估算的方法，而且给予的适用条件不是非常的直观明了，使得许多学习者在进行分压式偏置电路的静态分析时，不能够准确的选择适合的、正确的分析方法，加大了学习的难度。因此，下文通过对“估算法”、“戴维宁定理等效计算法”以及“基尔霍夫两定律求解法”等几种主要的静态分析方法进行分析比较，探究分压式偏置电路静态分析方法的种类与选择要点。
2、分压式偏置电路的静态分析方法
2.1估算法
首先，对分压式偏置共射极放大电路（图1）进行静态分析时，须模拟出分压式偏置共射极放大电路的直流通路，如图2所示：
图1 图2
结合图2，当分压式偏置电路满足 >> 这一条件时，可以采用“估算法”这一静态分析方法来进行分压式偏置电路静态工作点的计算工作。该法的静态分析流程如下所示：
由于分压式偏置电路满足 >> 这一条件，因此， 在计算时可以忽略不计。从图2的输入回路测来看，可得
（1）
而根据
（2）
可得
（3）
（4）
然后对输出侧列写回路方程可得
（5）
这种“估算法”分压式偏置电路的静态分析方法从计算静态工作点的方面来讲，具有运算简单、方便的优势和特点。然而由于其需满足 >> 这一条件，因此，在进行静态分析时，计算不是非常的直观明了，尤其是对于学习人员来说，计算时一般不能够简单直观地从已给的参数电路中准确判断出是否满足 >> 这一条件。因此，在实际的分压式偏置共射极放大电路的静态分析时，许多学习人员由于怕计算时产生误差，往往不会以“估算法”为第一考虑方法。
2.2戴维宁定理等效计算法
采用“戴维宁定理等效计算法”时，首先需要画出分压式偏置共射极放大电路静态分析的戴维宁定理等效电路，如图3所示：
图3
将图 2 中戴维宁定理等效电路的三极管基极进行断开，就会产生一个含源二端网络，这时，分析者就可以利用戴维宁定理进行等效计算来进行静态分析了。该静态分析流程可以从图3中看出，根据戴维宁定理可得：
（6）
（7）
然后对输入侧列写回路方程可得
（8）
同时，对于图2中的三极管有以下等式
（9）
结合公式（8）和公式（9）可得
（10）
然后对输出侧列写回路方程可得
（11）
这种“戴维宁定理等效计算法”相较于第一种“估算法”，优势在于它无需满足 >> 这一条件，计算时不会受到限制，应用面更为广泛，能够满足任何参数的分压式偏置电路的需求，所以，应用起来效果更好。但是，它的不足之处在于，这种“戴维宁定理等效计算法”从始至终都需要用到其核心定理：“戴维宁定理”，因此，计算过程相较于“估算法”要相对复杂一点，而且其需要计量分析人员事先能够熟练地掌握戴维宁定理，如果测量分析人员事先并没有学习过戴维宁定理，那么应用起来会非常的困难。
2.3基尔霍夫两定律求解法
对于没有学习或者掌握戴维宁定理等效计算法的计量分析人员来说，基尔霍夫两定律求解法是另一种非常优秀的分压式偏置电路的静态分析方法，测量分析人员可以利用基尔霍夫两定律求解法为辅助工具直接进行计算。结合图2分压式偏置共射极放大电路直流通路的电路图，由基尔霍夫电压定律可得：
（12）
（13）
其中有
（14）
同时由基尔霍夫电流定律可得：
（15）
将公式（15）代入进公式（12）可以得到 的公式，然后再将得到的 的公式和公式（14）代入到公式（13）可得
（16）
然后对输出侧列写回路方程可得
（17）
对比公式（10）和公式（16），可以明显看出应用戴维宁定理等效计算法和基尔霍夫两定律求解法二者所得的表达公式是基本相同的，因此，对于事先没有学习或者了解过戴维宁定理的计量分析人员来说可以采用这种方法。
3、结论
根据上述三种分压式偏置电路的静态分析方法对比可知，这三种计量分析方法在对于输出回路的计算量方面是一样的，而差异主要表现在计算输入回路的的表达公式上。估算法的计算量较少，对于应用者而言使用较为简便，但有 >> 这一条件限制。而戴维宁定理等效计算法和基尔霍夫两定律求解法的计算不会受到条件的限制，但是计算过程相对较复杂一点。分析人员可以根据实际情况选择合适的分析方法进行计算。
【参考文献】
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