单管放大电路三种组态的比较教学

李翔

(桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院， 广西 桂林 541004)

单管放大电路三种组态的比较教学

李翔

(桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院， 广西 桂林 541004)

从原理层面对三极管（BJT）单管放大电路3种组态的特性进行比较，排除外围电路影响，可凸显每一组态的本质特征；在同一直流通路基础上分别构成3种组态放大电路，而后进行分析比较，则对比更加直观鲜明。通过原理和实例两个层面的对比，能更好地帮助学生正确理解与掌握3种组态，并在教学中渗透思维方法和研究能力的培养。

单管放大电路；组态；对比

三极管（BJT）的单管放大电路及其3种基本组态在“模拟电子技术”课程中占有重要地位，是讲授多级放大电路和反馈放大电路的基础[1,2]。教学实践中普遍采取比较及案例等教学方式[3-5]对3种组态进行对比，以便于学生抓住各组态的特点。

在3种组态的比较和案例教学中，容易出现两方面缺陷：其一，组态间的比较流于表面，未能在比较中揭示内在规律和本质；其二，组态间的比较并未很好考虑“同等条件下进行比较”这一前提，影响了比较结果的说服力。

有鉴于此，笔者在教学实践中采取从原理与实例两个层面上对3种组态进行比较的方法。原理层面的比较紧扣放大器的双口模型和BJT的微变等效模型，揭示3种组态的基本特征；实例层面的比较则以同一直流通路分别衍生出三种组态的单管放大电路，从而对3种组态的性能参数形成同等条件下的直观对比。通过原理与实例两个层面的比较，可大大加深学生对3种组态特性的认识和理解。

一、从原理比较三种组态

在讲授单管放大电路前，学生已学习了图1(a)所示的放大器双口网络模型和图1(b)所示的简化BJT微变等效模型。这两者相结合可得到单管放大电路的3种基本组态，如图1(c)~(e)所示。

通常，图1(c)~(e)仅用于讲解3种组态的基本原理，而不涉及定量分析和计算。但实际上，利用图1(c) ~(e)引入3种组态的概念及其基本连接方式后，可直接由此对各组态的放大能力和输入输出电阻进行定量的计算和比较，其结果如表1所示。

表1所列比较结果从表面上看似乎脱离了实际电路，但正是由于排除了外围元件的影响，故而更能凸显各组态的本质特征（譬如共集组态Ri明显较大而共基组态Ri明显较小，且二者表达式中均含有因子1+β），同时还能启发和引导学生思考这些特性的成因（等效受控源在放大电路中所处位置及连接关系）。

二、用实例比较三种组态

表1仅从原理层面对3种组态的基本特性进行了比较。而在实际电路中，由于BJT必须与外围元件共同构成完整的放大电路，因此放大器的实际特性还需考虑外围电路的影响。了解并掌握这种影响，是正确运用3种组态并发挥其各自特点的关键。

在3种组态的实例教学中，可首先给出图2(a)所示的直流通路，继而引导学生根据3种组态的定义进行思考：如何在图2(a)所示直流通路的基础上，添加必要的耦合、旁路电容，分别得到共射、共集、共基三种组态？答案分别如图2(b)、(c)和(d)所示。

对于理论教学，可在设定电路各元件参数后，让学生自行求解电路的静态工作点及动态参数。例如，设VCC=12V，β=100，rbe=1kΩ，Rb=270kΩ，Rc=Re= 1kΩ，信号源内阻不计，则进行定量计算可得表2所列结果。此时再引导学生对三种组态的交流参数进行比较，便能进一步加深学生对3种组态特性的认识。对于实验教学，则可指导学生在图2(a)所给直流通路基础上自行完成图2(b)~(d)中各组态电路的搭建，并分别进行实际测量，同样可让学生对3种组态的特性得到直观的认识。

图3给出了另一种直流偏置电路（分压式偏置）以及在其基础上构成的3种组态放大电路。若设VCC=12V，β=100，rbe=1kΩ，Rb1=47kΩ，Rb2=22kΩ，Rc=Re=1kΩ，不计信号源内阻，各组态计算结果见表3。将表3所列结果与表2对比，明显可见由于分压偏置的影响，共集组态的输入电阻显著减小。由此能让学生意识到，“共集组态输入电阻大”这一论断并不是无条件的，在实际应用中必须考虑偏置电路的影响。同时，这也为后续章节讲授“正反馈提高输入电阻”作了很好的铺垫。

表1 图1(c)~(e)所示3种组态特性比较

图2 基于同一直流通路的3种组态单管放大电路

表2 图2所示放大电路计算结果

表3 图3所示放大电路计算结果

图3 基于分压式偏置的3种组态单管放大电路

以上既针对由同一直流通路衍生的3种组态的表现进行了横向比较，也对同一组态结合不同偏置电路时的表现进行了纵向比较。采用上述方式对3种组态进行多角度对比，不仅能更客观、鲜明地展现每一组态的特点及其受偏置电路的影响，还有助于学生形成和巩固一个正确观念，即：组态的判断本质上应以交流通路而非直流通路为依据。

三、结语

从原理和实例两个层面分别对3种组态进行对比，具有直观鲜明、说服力强的优点，能让学生在理论和实践上更好地把握每一组态的特性并加以运用。同时，立体、多角度的比较和对比也避免了学生机械、片面和孤立地对3种组态进行识记，向学生示范了在科研中应当如何客观、正确地进行比较和对比，在教学中有意识地渗透科学的思维和研究方法。这对于创新型人才的培养将是有益的。

[1]康华光.电子技术基础：模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]华成英，童诗白.模拟电子技术基础（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2005.

[3]别其璋.BJT和FET的三种基本放大电路动态性能比较教学法[J].重庆工商大学学报（自然科学版），2003，(1)：88-91.

[4]林 平，王小海.利用“交叉类比”学习法掌握基本放大电路特性[J].北华航天工业学院学报，2011，(3)：47-49.

[5]马 强.模拟电子电路中三极管三种组态案例教学法[J].教育教学论坛，2015，(36)：184-185.

（责任编辑：卓 如）

TN72

A

2016－11－11

李 翔（1984-），男，广西玉林人，讲师，研究方向：测控技术与仪器。E-mail：xli1984@hotmail.com．

1671－802X(2016)06－0047－04