放大电路的瞬态分析与稳态分析

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放大电路的瞬态分析与稳态分析 [复制链接]

对放大电路的研究，目前有稳态分析法和瞬态分析法两种不同的分析方法。

稳态分析法：也就是已讨论过的频率响应分析法。该方法以正弦波为放大电路的基本信号，研究放大电路对不同频率信号的幅值和相位的响应（或叫做放大电路的频域响应）。其优点是分析简单，便于测试；缺点是不能直观地确定放大电路的波形失真。

瞬态分析法：是以单位阶跃信号为放大电路的输入信号，研究放大电路的输出波形随时间变化的情况，它又称为放大电路的阶跃响应或时域响应。此方法常以上升时间和平顶降落的大小作为波形的失真标志。其优点是可以很直观地判断放大电路的波形失真，并可利用脉冲示波器直接观测放大电路瞬态响应。

在工程实际中，这两种方法可以互相结合，根据具体情况取长补短地运用。

单级放大电路的瞬态响应的上升时间图1

放大电路的阶跃响应分析以阶跃电压作为放大电路的基本信号，图1表示一个阶跃电压，它表示为

放大电路的阶跃响应主要由上升时间tr和平顶降落来表示。阶跃响应分析其目的是求出这两个参数，并可将它与稳态分析中参数相联系。

分析单级共射放大电路的阶跃响应时，可采用小信号等效电路，将阶跃电压可分为上升阶段和平顶阶段并按其特点对电路进行简化。

图 2

阶跃电压中上升较快的部分，与稳态分析中的高频区相对应，可用RC低通电路来模拟，如图 2（a）所示。由图可知

式中VS是阶跃信号平顶部分电压值。 与时间的关系如图2（b）所示。

上式表示在上升阶段时输出电压vO随时间变化的关系。输入电压vS在t=0时是突然上升到最终值的，而输出电压是按指数规律上升的，需要经过一定时间，才能到达最终值，这种现象称为前沿失真。一般用输出电压从最终值的10%上升至90%所需的时间tr来表示前沿失真，tr称为上升时间。

由图2（b）经推导可得

已知 可得

或

可见，上升时间tr与上限频率fH成反比，fH越高，则上升时间愈短，前沿失真越小。

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单级放大电路的瞬态响应的平顶降落

阶跃电压的平顶阶段与稳态分析中的低频区相对应，所以可用如图1（a）所示RC高通电路来模拟。

               

                             图1

由图可得

  

vO与时间t的关系如图1（b）所示。

由于电容C的影响，,但输出电压是按指数规律下降的，这种现象称为平顶降落。

下面计算在某一时间间隔tp时的平项降落值。

在平顶阶段，时间常数 ，可得

考虑到 ，可得

  

由此可见，平顶降落与低频下限频率成正比，fL越低，平顶降落越小。