单管共射放大电路启发性教学方法的设计

郭瑛 徐艳红 王凤英

摘要：单管共射放大电路的分析是“电子学”教学中的重点和难点之一。本文结合笔者多年的教学经验，针对学生学习放大电路过程中遇到的一些问题，探讨将启发性教学方法应用到单管共射放大电路的分析中，将共射放大电路的多种组态有机联系在一起，构成一个整体对比进行教学。实践表明本教学方法取得了良好的教学效果，能够使学生在较短的时间内掌握放大电路的分析。

关键词：单管共射放大电路;启发性教学;放大倍数

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2016）05-0164-02

一、引言

单管共射放大电路是“电子学”课程中最基本的知识点，同时也是最核心的内容。对这一知识点的掌握程度直接影响后续课程的学习。在教学过程中发现，许多同学对这一块知识点的认识比较分散，对共射放大电路几种组态之间的联系不太清楚，没有一个整体的把握。当学到后续更多其他形式的放大电路时更是无从下手。为此，我们在教学过程中采用启发式教学，对共射放大电路的几种组态进行深入分析，找到它们的有机联系，从而引导学生对这一块知识点有一个整体的认识。

二、单管共射放大电路的整体分析方法

单管共射放大电路的分析通常是按照“先静态”、“后动态”的原则，首先画出电路的直流通路，在直流通路里计算静态工作点并验证晶体管是否工作在放大区，只有静态工作点设置合适才可进行动态分析[1]。动态分析时先画出交流通路，再根据求解问题的特点来选择图解法或是微变等效电路法进行分析求解。其中图解法一般多用于分析输出幅值比较大而工作频率不太高的情况。微变等效电路法是在一定的条件下将晶体管的特性线性化，建立线性模型，用线性电路的分析方法来分析晶体管电路[2]。本文采用微变等效电路法对放大电路进行分析，在此基础上改进了教学方法，引入启发式的教学方法将放大电路的几种组态看成一个有机整体，对比分析电路，找出彼此之间的联系和优缺点。这样有利于学生对放大电路有一个宏观的把握，为今后学习打下良好的基础。

三、单管共射放大电路的静态分析

1.基本共发射极放大电路的组成。图1是基本共发射极放大电路，该电路是学生接触到的第一个放大电路。首先必须让学生知道电路中每个元件所起的作用。这样能够使学生更好地掌握放大电路的结构。

其中集电极电源U  通过R  和R  分压后，保证三极管工作在放大区，同时向输出信号提供能量。集电极电阻R  的另一个作用是将集电极电流的变化转换为集电极电压的变化，以实现电压放大;隔直电容C  和C  起到交流耦合作用，保证交流信号无阻碍的经过放大电路。

2.基本共发射极放大电路的静态分析。放大电路静态分析是通过计算基极电流I  、集电极电流I  、集射极电压U  ，来验证三极管是否工作在放大区。通过对基本共发射极放大电路分析发现该电路有一个致命的缺点：由于三极管是一个对温度特别敏感的元件，当温度变化时，将使集电极电流I  发生变化，从而影响静态工作点的稳定性。为了稳定静态工作点，就想到了用基极电流I  来抑制I  的變化，而在电路中只要R  选定后，I  也就固定不变，因此不能稳定静态工作点。所以就引出了分压式偏置放大电路，电路如图2所示。

3.引入分压式偏置放大电路的目的。图2是无旁路电容的分压式偏置放大电路，在该电路中，基极增加了分压电阻R  和R  ，发射极增加了电阻R  ，为了让学生理解和掌握该电路，教学过程中要对比前面的基本共发射极放大电路，弄清楚R  、R  和R  在电路中的作用以及如何稳定静态工作点的。

分压式偏置放大电路的直流通路如图3所示，为了稳定静态工作点，通常情况下，R  、R  参数的选取应满足I  ？垌I  ，这样就会使得I  ≈I  ，而B点电位U  ≈  U  ，几乎决定于R  和R  对U  的分压，而与环境温度无关[3]。这样当温度升高时，集电极电流I  增大，发射极电流I  必然相应增大，因而发射极电阻上的电压U  随之增大;因为U  基本不变，而U  =U  -U  ，所以U  势必减小，导致基极电流I  减小，I  随之相应减小。结果I随温度变化而增大的部分几乎由于I减小而减小的部分相抵消，I将基本不变，达到稳定静态工作点的目的。

四、单管共射放大电路的动态分析

放大电路的动态分析的目的是计算放大电路的动态指标，即输人电阻、输出电阻和电压放大倍数。图4是基本共发射极放大电路的微变等效电路，从图可以得到其放大倍数的公式如下：

而对无旁路电容的分压式偏置放大电路进行分析后得到其放大倍数的公式如下：

通过对比两式不难发现式（1）的放大倍数的值小于式（2）放大倍数的值。这意味着无旁路电容的分压式偏置放大电路的引入能够稳定静态工作点，但它的缺点是使得放大倍数减小了，这对于放大电路来说不是一件好事。因此我们就想如何在稳定静态工作点的同时又能保持放大倍数不变，于是就有了旁路电容C，其电路如图5所示。在交流通路里R被被C短路，其微变等效电路和图4相类似，得到的电压放大倍数的表达式和式1一样。因此，R和C的作用就是在稳定静态工作点的同时保证了电压放大倍数基本不变。

五、总结

单管共射放大电路是电子学课程中最基本电路之一[4]。在教学过程中，教师应注重从电路结构入手，采用启发式的教学模式将单管共射放大电路的几种组态联系起来，构成一个有机整体，按照“先静后动”的原则，让学生从宏观上掌握放大电路。这样可以使教学过程轻松愉悦，达到事半功倍的教学效果。

参考文献：

[1]张士文，亄国华.一种三极管共射放大电路的讨论[J].电气电子教学学报，2013，（12）：43-45.

[2]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2003.

[3]晏勇，罗治刚.晶体三机管电路设计与探讨[J].电子测试，2013，5（9）：47-49.

[4]秦曾煌.电工学（下册）[M].北京：高等教育出版社，2009.