交流通路中理想直流電壓源的短路處理

放大電路的特點是在工作時交、直流量并存， 所以一種分析方法是將其分離為直流通路和交流通路， 從而分別計算靜態工作點和動態性能指標。在交流通路中，理想直流電壓源要做短路處理。在文獻[ 1] 中， 通過實驗對這一問題進行了驗證和闡述。但是筆者認為， 這種闡述方法并不全面。在此所述只是證明了理想直流電壓源對交流信號沒有影響， 但是并沒有準確說明為什么要在交流通路中將直流電壓源進行短路這一問題。在此針對這一問題， 從放大電路特性及分析方法出發， 進行了分析和討論。

　　1 放大電路轉化為線性電路的前提

　　在模擬電路中由于晶體管的非線性特性， 對放大電路通常采用2 種方法分析， 即圖解法和等效電路分析法。

　　其中圖解法正是考慮晶體管的非線性而利用其輸入和輸出特性曲線， 通過直接作圖的方法求解放大電路的靜態工作點和動態性能指標， 這一方法可適用于小信號及大信號分析; 而等效電路分析法只適用于小信號的分析， 根據放大電路工作時交、直流量并存的特點， 從原電路中分離出直流通路和交流通路， 通過直流通路求解其靜態工作點， 通過交流通路求解動態性能指標。等效電路分析法適用的范圍應有以下2 個前提: 所放大的信號為小信號; 放大電路靜態工作點是確定的。在這一前提下， 就可近似認為晶體管的特性曲線是線性的， 由此可導出放大器件的線性等效電路以及相應的微變等效參數， 從而將非線性的問題轉化為線性問題。于是， 就可以利用電路分析理論中適用于線性電路的疊加定理來進行處理，在分離交流通路時， 理想直流電壓源按短路進行處理， 從而對放大電路進行求解， 如動態性能指標中的電壓放大倍數、放大電路輸入電阻、輸出電阻等。

　　2 交流通路中直流電壓源的短路處理

　　放大電路如圖1 所示， 該電路由一個直流電壓源VCC 和一個小信號電壓源us 構成激勵源， 其中直流電壓源VCC 作用的結果是給放大電路提供合適的靜態偏置，而電壓源us 是要進行放大處理的時變信號。在放大電路中對所有時間t ， 滿足| us ( t ) | VCC ， 這就是說時變信號( 絕對值) 在所有時刻都遠小于直流電壓源電壓us ， 在這樣的條件下， 可求出晶體管的h 參數微變等效電路， 這是一個線性電路。在這個模型中， 在確定的靜態工作點下， 晶體管對于工作點而言， 表現為一線性元件。因此， 可依據線性電路的疊加特性進行分析計算。

　　根據激勵源的不同， 將其分解為直流通路和交流通路。

　　直流通路是在直流電源作用下直流電流流經的通路， 交流通路是在輸入信號作用下交流信號流經的通路。所以， 在分離直流通路時， 要去掉信號源的作用， 在保留其內阻的情況下， 電壓源短路、電流源開路; 而在分離交流通路時， 要去掉直流電源的作用， 在保留其內阻的情況下， 將理想電壓源短路。同時， 放大電路中的電抗元件對直流信號和交流信號呈現的阻抗是不同的， 所以要根據情況進行處理。根據以上分析， 得其放大電路的交流通路( 含晶體管h 參數微變等效電路) 如圖2 所示。

圖1 共發射極放大電路

圖2 共發射極放大電路的h 參數微變等效電路