在對實際電路的分析過程中,經常采用電路模型來表示器件或整個系統。因此, 如何用相對簡單的模型來表征復雜的物理器件是在電子技術中要研究的問題。采用模型的主要優點是易于采用數學方法和熟知的電路定律來處理問題。晶體管和放大電路均是采用電路模型來研究的。

下面以電壓放大電路為例,簡單介紹電路模型在電路分析中的應用, 以使讀者對于電路模型的運用有初步概念。

放大是最基本的模擬信號處理功能, 是通過放大電路實現的。大多數電子系統都應用了不同類型的放大電路。放大電路也是構成其他模擬電路, 如濾波、振蕩、穩壓等功能電路的基本單元電路。放大電路可用如圖 1.6 所示電路表示。圖中 Vs 為信號源電壓, Rs 為信號源內阻, Vi 和Ii 分別為輸入電壓和輸入電流, RL 為負載電阻, Vo 和 Io 分別為輸出電壓和輸出電流。

放大電路在圖中以方框表示,這一部分可能由較復雜的電路組成,但在實際應用中,一般采用雙口網絡作為其模型,用一些基本的元件來構成電路模型(元件參數值可以通過對電路和元器件在工作狀態下的分析來確定,也可以通過對實際電路的測量而得到) ,用來等效實際放大電路的輸入和輸出特性,對于實際放大電路的內部結構則忽略不計。

圖 1.7 虛線框內的電路是一般的電壓放大電路模型,它由輸入電阻 Ri、輸出電阻 Ro 和受控電壓源 Avo Vi 三個基本元件構成。其中 Vi 為輸入電壓, Avo為輸出開路( RL = ∞)時的電壓增益。受控電壓源是一種非獨立的電壓信號源,其輸出受 Vi 信號的控制。圖中放大電路模型由電壓信號源 Vs 供能, 可在負載 RL 兩端得到所需的輸出信號 Vo。

注意到電路模型圖中的輸入回路和輸出回路之間有一根連線,作為電路輸入與輸出信號的共同端點或參考電位點,標以“⊥”符號,該參考點有利于電子電路的分析。

那么,什么樣的電路適宜采用電壓放大電路模型呢 ? 以下從輸出負載與輸入內阻兩方面加以考慮。

由于 Ro 與 RL 的分壓作用,使負載電阻 RL 上的電壓信號 Vo 小于受控電壓源的信號幅值,即

電壓增益為

負載 RL 變化會影響增益 Av 的數值, RL 的減小使 Av 下降。因此,為了避免信號衰減,要求Ro n RL。理想電壓放大電路的輸出電阻 Ro = 0。

對于輸入電路,由于信號源內阻 Rs 和放大電路輸入電阻 Ri 的分壓作用,使放大電路輸入端的實際電壓為

若要使 Rs 對信號的衰減作用減小,應設法提高電壓放大電路的輸入電阻 Ri , 使 Ri m Rs 成立。理想電壓放大電路的輸入電阻 Ri = ∞,此時 Vi = Vs。

由以上分析可知,電壓放大電路適用于信號源內阻 Rs 較小且負載電阻 RL 較大的場合。

根據實際的輸入信號和所需的輸出信號的不同, 放大電路可分為 4 種類型,即電壓放大、電流放大、互阻放大和互導放大。原則上,一個實際的放大電路可以取 4 種電路模型中任意一種作為它的電路模型。但是根據信號源的性質和負載要求,一般只有其中一種模型在電路設計或分析中概念最明確,運用最方便,需要設計者分析使用條件,從而正確運用。