基于疊加定理分析和設計低頻小信號放大器

摘要：低頻小信號放大電路是常用的實用電路，電路中既有線性元件，又有非線性元件，而且直流、交流并存于電路中，因此在分析和設計電路時較為復雜。疊加定理把線性電路中多個電源作用分解成各個電源的單獨作用，然后進行代數和疊加。屬于非線性元件的半導體晶體管工作在低頻小信號，近似作為線性元件使用。應用疊加定理分析和設計低頻小信號放大電路，抓住主要，忽略次要，使問題變得既容易、簡單又明確。
關鍵詞：疊加定理；低頻小信號；放大電路；線性元件

低頻小信號放大電路的用途非常廣泛，它能夠把微弱電信號增強到所要求的值。電路由線性元件電阻、電容和非線性元件，即半導體晶體管組成。在進行低頻小信號放大時，電路中既有直流信號，又有交流信號，因此在分析和設計電路時問題錯綜復雜，利用疊加定理和低頻小信號因素，可使問題變得容易。

1 疊加定理
當線牲電路中有幾個電源共同作用時，各支路的電流(或電壓)等于各個電源單獨作用時在該支路產生電流(或電壓)的代數和(疊加)。由于半導體晶體管工作在低頻小信號，把非線性元件，即半導體晶體管當作線牲元件分析，再借助疊加定理簡明分析和設計低頻小信號放大電路。

2 低頻小信號放大電路分析
圖1為低頻小信號共射放大電路。其中，us是低頻交流小信號電壓源；+UCC為直流電壓源。用疊加定理分析研究電路時，首先使各個電源單獨作用。+UCC電壓源單獨作用，則us不作用短路；若us電壓源單獨作用，則+UCC不作用短路；其次，+UCC，us電壓源各單獨作用的電壓、電流相疊加。

2．1 +UCC電壓源單獨作用
由于電容對直流開路，+UCC電壓源單獨作用可得圖2所示的直流通路。由此可以計算靜態(tài)(直流)工作點基極電流IB為：

式中：硅管的UBE取0．7 V；鍺管的UBE取0．3 V，靜態(tài)工作點的集電極電流IC：

式中：β為共射電路電流放大倍數。靜態(tài)工作點的集電極輸出回路電壓UCE：