妙用发散性思维，轻松学习模拟电路

丁卫华

摘?要：模拟电路是电子技术专业的基础专业课程。该课程内容繁杂，要求学习者有扎实的元器件识别、检测技能，也要求学习者具备一定的读图能力。本文以发散性思维为出发点，介绍模拟电路学习中的一些知识点和学习方法。

关键词：模拟电路?发散性思维?三极管电路知识点发展思维

随着电子行业日新月异的发展，电子电路逐渐由模拟电路转变为数字电路的天下。在人们的日常生活中，数字电视、数码相机、闪存、微处理器等处处充斥在眼前。然而在数字技术稳步前进的今天，模拟技术仍有着不可替代的地位。这有两个主要原因，一是模拟电路是数字电路与人、自然世界的接口电路；二是数字电路中的时钟信号、供电电源离不开模拟电路。因此模拟电路的学习依然是电子技术学习的重中之重。

模拟电路是电子技术入门的必经之路，很多初学者都把它称为“魔鬼电路”，在学的过程中感叹电子技术的深奥难学，甚至产生了畏难心理。的确，对于初学电子技术者，要熟练掌握各种不同特性的电子元器件，透彻理解各种功能电路的工作原理，是有一定难度的。不过，学习模拟电路，掌握好学习方法是有捷径可走的。笔者在这里结合发散性思维，对模拟电路学习中的一些难点进行分析和总结，旨在抛砖引玉，希望学习者能多思考、琢磨，形成适合自己的有效的学习方法。

发散性思维是创造性思维的一种方式，又称辐射性思维或扩散性思维。它立足于某个基本知识点，将原有的知识、经验方法进行有效组合，寻找出更多新的知识点或方法。人们经常说的“举一反三”“触类旁通”也是指的这类方法。

一、由三极管内部的PN结结构出发，学习三极管的三脚电压关系和电流关系

以NPN型三极管为例，三极管是由两块PN结背靠背按相应的工艺要求制成。其中发射区掺杂浓度大，目的是为了提供大量的载流子（电子）；基区做得很薄，目的是有利于来自发射区的载流子穿过基区到达集电区；集电结做得比发射结面积大，目的是有利于接收来自发射极的载流子。如图1和图2所示。

发散性思维引出的知识点：一是三极管管脚名称和电压偏置方法。发射区：发射电子的位置，应该接电源负端；集电极区：收集电子的位置，集电结面积大，可以更好地收集扩散来的电子，根据异性相吸的原理（吸引电子），应该接电源正端；基区：电子依靠扩散作用由基区扩散至集电极区。这三区对应的引脚分别为发射极e、集电极c、基极b。根据载流子流动方向，三极管三脚电压关系为、三脚电流关系。二是三极管的三种工作状态。改变三脚电压偏置方式，三极管可以有三种工作状态——饱和、截止和导通放大。当发射极的电压Ve不是三脚的最低电压，发射电子的工作区不工作，三极管为截止状态；当集电极的电压Vc不是三脚的最高电压，接收电子的工作区不工作，此时基极电压Vb最高，大量电子涌入基区，造成基极电流Ib过大，三极管为饱和状态。只有当三极管三脚电压满足发射极电压最低，集电极电压最高，发射电子和接收电子的条件都正常满足，三极管正常放大。

经验总结：三极管的三脚电流关系、三脚电压关系一直是学生较难理解、难记忆的内容，我们通过PN结的结构特点，并引入“发射”“收集”这两个概念，学生就很容易掌握了。初学者往往容易忽略三极管的结构图，教师应该对这张图仔细分析并充分理解吸收。

二、从电阻的基本特性出发学习基本元器件和基本电路的工作原理

电阻的知识点是学习基本元器件的立足点。大多数的初学者在学习电路时遇见的第一个元件就是电阻。顾名思义，电阻的阻值是用来描述该元件对电流阻碍作用的大小。电阻对各种信号呈现出的阻碍特性相同，无论流经其两端为交流、直流；高频信号、低频信号；模拟信号、数字信号，均一视同仁。立足于电阻的基本特性，可以用发散性思维引出以下知识点。

1.电容元件和电感元件的阻抗作用

电容和电感在电路中同样应用广泛。特别是电容元件，使用量仅次于电阻。电容在电路中经常有这样几种作用：滤波、耦合、旁路。要学习这两种元件的特性是可以从“电阻”这个角度出发理解的。电容和电感对电流同样有阻碍作用，它们的阻碍作用被称为阻抗，电容的阻抗叫容抗，电感的阻抗叫感抗。它们和电阻不一样，阻抗的大小变化和频率有关。在分析电路时我们可以把电容和电感看成是由信号频率调节的可调电阻，分析过程见表1。

2.谐振电路的工作原理分析

谐振电路在电子电路中有着广泛的应用，高频放大电路、振荡电路等都有谐振电路。很多初学者在分析电路时都感到无从下手。谐振电路其实就是选频电路，对谐振电路的分析方法同样可以从可调电阻的特性开始学起。

串联谐振的特点：当流经电路的信号频率等于谐振频率，等效的可调电阻阻值最小；并联谐振的特点：当流经电路的信号频率等于谐振频率，等效的可调电阻阻值最大。谐振的等效电阻大小可以影响其两端的电压、流经元件电流的大小，进而可以分析出它对流经该电路信号的作用。

利用阻值可变的性质，谐振电路可以作为：①选频电路，在众多的信号频率中选出所需要的信号频率。如果用在放大电路，则构成选频放大器；②信号吸收电路和信号衰减电路。从众多信号频率中将某一频率的信号进行衰减或吸收。

3.滤波器电路

滤波器电路就是利用电阻对信号的阻碍作用实现了选频功能。电阻阻值大，信号衰减大；电阻阻值小，信号衰减小。如果借用可调电阻的概念来分析滤波器电路，就很容易理解了。分析过程可以参考谐振电路的思路。

4.由电流大小控制的可调电阻电路

三极管集电极c和发射极e之间的电阻Rce可以看成是一个由基极电流ib控制的可调电阻，改变三极管基极电流大小，从而可以改变三极管c、e脚之间的电阻。当ib增大到三极管进入饱和状态，rce趋于0，等效于ce两脚间为一个闭合的开关；当ib减小到三极管进入截止状态，rce趋于∞，等效于ce两脚间为一个断开的开关。从这个角度考虑，三极管可以视作是一种由电流大小控制的可调电阻，如图3所示。模拟电路课程中关于直流电源一章所讲授的串联调整型稳压电路的工作原理，用这种等效方法进行分析易于理解，如图4所示。

经验总结：电阻、电容、电感在入门学习时可以把它们视作电路元件三“兄弟”，均能阻碍电流，并具有不同的阻碍特性。由这三种元器件搭配组合成的谐振电路、滤波器等电路均可以从可调电阻对信号的阻碍作用这个角度进行考虑。三极管的三种工作状态对输入信号的影响同样也可以从可调电路的角度进行考虑。

模拟电路的内容覆盖面广，涉及的理论知识点也多，它是电子技术类的基础课，因此怎样在有限的学习时间内尽快入门、尽快提高，这需要学习者不断地多观察、善思考，选取适合自己行之有效的学习方法。发散性思维能帮助初学者及时总结学习内容，找出各知识点彼此间的内在联系，对学习模拟电路起到了良好帮助。

（作者单位：珠海市高级技工学校）