小信号分析法
时间:2023-03-11来源:佚名
|
1.小信号分析法的工程背景
小信号分析法是电子工程中分析非线性电路的一个重要方法。通常在电子电路中遇到的非线性电路,不仅有作为偏置电压的直流电源 作用,同时还有随时间变动的输入电压 作用。假设在任何时刻有 , 则把 称为小信号。分析此类电路,就可采用小信号分析法 。 2.小信号分析 在图1(a)所示电路中,直流电压源 为偏置电压,电阻 为线性电阻,非线性电阻 是电压控制型的,其伏安特性为 , 图1(b)为其伏安特性曲线。小信号时变电压为 , 且 总成立。现在待求的是非线性电阻电压 和电流 。 ![]() (a) (b) 图1 非线性电路的小信号分析 首先应用 列出电路方程 ![]() 当 时,即只有直流电压源单独作用时,负载线 如上图17.11(b)所示,它与特性曲线的交点 即的静态工作点。在 的条件下,电路的解 、 必在工作点 附近,所以可以近似地把 、 写为: ![]() 式中 和 是由于信号 在工作点 附近引起的偏差。在任何时刻 , 和 相对于 、 都是很小的量。考虑到给定非线性电阻的特性 , 从以上两式得: ![]() 由于 很小,可以将上式右方在 点附近用泰勒级数展开,取级数前面两项而略去一次项以上的高次项,则上式可写为![]() 由于 , 故从上式得 ![]() 又因为 ![]() 为非线性电阻在工作点 处的动态电导,所以有: ![]() 由于 在工作点 处是一个常量,所以由小信号电压 产生的电压 和电流 之间的关系是线性的。这样,式 可改写为 ![]() 但是 , 故得 ![]() 又因为在工作点 处,有 ,代入上式,最后得![]()
1) 求解非线性电路的静态工作点; 2) 求解非线性电路的动态电导或动态电阻; 3) 作出给定的非线性电阻在静态工作点处的小信号等效电路; 4) 根据小信号等效电路进行求解 。 |
作用,同时还有随时间变动的输入电压
作用。假设在任何时刻有
, 则把
称为小信号。分析此类电路,就可采用小信号分析法 。
为偏置电压,电阻
为线性电阻,非线性电阻
是电压控制型的,其伏安特性为
, 图1(b)为其伏安特性曲线。小信号时变电压为
, 且
总成立。现在待求的是非线性电阻电压
和电流
。 
列出电路方程 
时,即只有直流电压源单独作用时,负载线
如上图17.11(b)所示,它与特性曲线的交点
即的静态工作点。在
的条件下,电路的解
、
必在工作点
附近,所以可以近似地把
、
写为:

和
是由于信号
在工作点
附近引起的偏差。在任何时刻
,
和
相对于
、
都是很小的量。
, 从以上两式得: 
很小,可以将上式右方在
点附近用泰勒级数展开,取级数前面两项而略去一次项以上的高次项,则上式可写为
, 故从上式得 

处的动态电导,所以有:

在工作点
处是一个常量,所以由小信号电压
产生的电压
和电流
之间的关系是线性的。这样,式
可改写为 
, 故得 
处,有
,代入上式,最后得
处的小信号等效电路如图2所示。于是求得







