三極管放大電路范文

導語：如何才能寫好一篇三極管放大電路，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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三極管構成的放大器要做到不失真地將信號電壓放大，就必須保證三極管的發射結正偏、集電結反偏，以常用的NPN型共射放大電路為例，主流是從集電極到發射極的電流I，偏流就是從基極到發射極的電流I。相對于主電路而言，為基極提供電流的電路就是所謂的偏置電路。偏置電路往往有若干元件，其中有一個重要電阻，往往要調整這個電阻的阻值，以使集電極電流的大小在設計的規范之內。這個要調整的電阻就是偏置電阻。簡而言之，偏置電阻就是用來調節基極偏置電流，使三極管有一個適合的靜態工作點。也就是說讓放大器有一個正常的工作電壓，這就與動物一樣，要動物想活，你必須要給它食物，讓它有活動的能力。給三極管一個偏值電壓就是這個目的，讓三極管無論何時都能處于放大狀態。如果沒有偏值電壓三極管將在信號的正半周處于放大工作狀態（但此時信號電壓將要大于二極管的開啟電壓否則沒放大的能力），當信號處于負半周時由于加入的是負電壓所以三極管沒放大的能力，為了讓三極管有放大的能力就要從電源那接一個偏置電路為它提供偏置電壓，但是接一個偏置電阻會存在很多缺點和不足，所以往往要接兩個甚至兩個以上的電阻來提供合適的偏置電壓，讓偏置電壓處于放大狀態的中間位置。這個點就是三極管中重要的靜態工作Q點。讓動態的信號在Q點上下移動，并且不會進入飽和區和截止區。這就是加偏置電阻的目的。

對于靜態工作點，不僅關系到放大電路對輸入信號能否不失真地放大，而且對放大電路的性能指標有重大影響。因此，應該選擇合適的、穩定的靜態工作點。這可以通過穩定偏置電路或電流源電路來實現。

下面集中介紹幾種偏置電路。

第一種是固定偏置放大電路。

如圖所示的電路是最基本的固定偏置電路。

固定偏置電阻的值可以使這個三極管的偏置電流固定在一個范圍內，而往往為了精確調整這個三極管的靜態工作點，還要加上一個可變微調電阻來調整。我們僅以NPN的共發射極放大電路為例來說明一下放大電路的基本原理。下面的分析僅以NPN型硅為例。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流），并且基極電流有很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做電流的放大倍數（β一般遠大于1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發射極之間，這就會引起基極電流I的變化，I的變化被放大后，導致了I很大的變化。如果集電極電流I是流過一個電阻R的，那么根據電壓計算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會發生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號。把共發射極放大器集電極靜態電壓設計為電源電壓的一半，可以獲得最大輸出電壓動態范圍。這也是設計共發射極放大器的基本原則。

當環境溫度升高時，雖然I為常數，但β和I的增大會導致I的上升。可見，電路的溫度穩定性較差。只能用在環境溫度變化不大，要求不高的場合。

第二種是分壓式射極偏置電路。

如圖所示的電路是廣泛采用的一種電流負反饋分壓式偏置電路。下面來分析一下該電路。

這種電路組中的R、R和R是組成放大電路的偏置電路，其中R為上偏置電阻，提供基極偏流I，R為下偏置電阻，對流經R的電流起分流作用，R為發射極電阻，起電流負反饋作用，C為發射極交流旁路電容。

分壓式射極偏置電路穩定靜態工作點原理是：當溫度上升時，由于三極管參數（I、β）的影響，使I增大，發射極電位V=IRe亦隨之增大。又因為極基電位V為固定值，必然導致加到發射結的正偏電壓V減小，I隨之減小，促使I減小。這樣就牽制了I的增大，從而使I基本不隨溫度變化，穩定了靜態工作點。這種自動調節過程為直流電流負反饋。R越大，直流負反饋的作用就越強，I溫度穩定性也就越好。

第三種是集電極―基極偏置電路。

下圖為集電極―基極偏置電路，它是利用電壓負反饋作用來穩定靜態工作點的，稱為電壓負反饋偏置電路。

集電極―基極偏置電路穩定靜態工作點原理是：當溫度上升時，由于三極管參數的影響，使I增大，集電極負載電阻R上的電壓降隨之增大，導致V減小，I減小，促使I減小。這樣就牽制了I的增大，從而使I基本不隨溫度變化，穩定了靜態工作點。這種調節過程稱為直流電壓負反饋。集電極―基極偏置電路不適合R值很小的放大電路。

第四種是溫度補償偏置電路。

下圖是溫度補償偏置電路，這種電路是利用熱敏元件（如熱敏電阻、半導體二極管等）的溫度特性來補償放大器件的溫度特性，以減小放大電路靜態工作點的溫度漂移，達到穩定靜態工作點的目的。包括熱敏電阻補償電路和二極管補償電路等。這里就簡單介紹一下熱敏電阻補償電路。

上面兩個電路均利用熱敏電阻R進行溫度補償。R具有負溫度系數，其阻值隨著溫度的升高而減小。

射極偏置電路在較寬的溫度變化范圍內都能穩定靜態工作點，而且更換β值不同的三極管也具有穩定靜態工作點的效果；集電極―基極偏置電路能夠克服三極管的I和V的溫度特性對I的影響，但不利于克服β變化對I的影響；采用熱敏電阻補償，需通過實驗來選配合適的R值及特性，也可使靜態工作點穩定；二極管補償，可在一定程度上進一步提高靜態工作點的穩定性。

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當加在三極管發射結的電壓小于PN結的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發射極之間相當于開關的斷開狀態，也稱為三極管處于截止狀態。當加在三極管發射結的電壓大于PN結的導通電壓，并當基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時三極管失去電流放大作用，集電極與發射極之間的電壓很小，集電極和發射極之間相當于開關的導通狀態。三極管的這種狀態稱之為飽和導通狀態。在電子電路中，工作在開關狀態的三極管就是在截止與飽和之間轉換。

三極管管腳的識別與三極管工作狀態

的判別能夠利用萬用表確定三極管的類型及管腳，而且能夠通過測定三極管在電子電路中的動態數據判別晶體三極管的工作狀態。

1.三極管管腳的識別

常用三極管引腳的排列方式具有一定的規律，底視圖位置放置，使三個引腳構成等腰三角形的頂點上，從左向右依次為ebc；對于中小功率塑料三極管按圖使其平面朝向自己，三個引腳朝下放置，則從左到右依次為ebc。目前，國內各種類型的晶體三極管有許多種，管腳的排列不盡相同，在使用中不確定管腳排列的三極管，必須進行測量確定各管腳正確的位置，或查找晶體管使用手冊，明確三極管的特性及相應的技術參數和資料。同時我們也可以通過機械式萬用表確定三極管的類型及管腳。三極管基極的判別：以NPN型為例，根據三極管的結構示意圖，知道三極管的基極是三極管中兩個PN結的公共極，因此，在判別三極管的基極時，只要找出兩個PN結的公共極，即為三極管的基極。具體方法是將多用電表調至電阻擋的R×1k擋，先用黑表筆放在三極管的一只腳上，用紅表筆去碰三極管的另兩只腳，如果兩次全通，則黑表筆所放的腳就是三極管的基極。如果一次沒找到，則黑表筆換到三極管的另一個腳，直到全導通為止，否則改用紅表筆放在三極管的一個腳上，用黑表筆去測兩次看是否全通，若全通則紅表筆所放的腳就是三極管（PNP型）的基極。三極管類型的判別：三極管只有兩種類型，即PNP型和NPN型。判別時只要知道基極是P型材料還是N型材料即可。當用多用電表R×1k擋時，黑表筆代表電源正極，如果黑表筆接基極時導通，則說明三極管的基極為P型材料，三極管即為NPN型。如果紅表筆接基極導通，則說明三極管基極為N型材料，三極管即為PNP型。

2.三極管工作狀態的判別

根據三極管工作時各個電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態，因此，電子維修人員在維修過程中，經常要拿萬用電表測量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作狀態。以NPN型為例：如果測得Ube＞0,Ubc＜0,則該管工作在放大狀態；如果測得Ube＜0,Ubc＜0,則該管工作在截止狀態；如果測得Ube＞0,Ubc＞0,則該管工作在飽和狀態。

根據三極管的工作特性正確分析實際

電子電路的工作原理三極管在電路中的用途不外乎是電流放大和電子開關兩種，遇到實用的電子電路，一定要通過電路的功能能夠正確分析出該電路的工作原理。并給以正常的維修或維護。

1.晶體三極管工作在放大狀態的應用

分壓式電流負反饋放大電路是各種電子設備中經常采用的一種弱信號放大電路，其核心部件就是三極管，當工作在放大狀態，那么在通電過程中，三極管靜態時的工作電壓必須滿足發射極正偏，集電極反偏，而且隨著輸入信號的變化，各種電壓或電流都能隨之發生相應的變化，不能出現信號的失真現象。我們在教學過程中就要讓學生親自把電路組裝起來，通電且利用萬用表能夠測出三極管的動態數據，直觀確定三極管的工作狀態，即使電路出現了故障，我們也能根據所測數據確定故障點，對電路實施維修。在圖1所示的電路中，如果我們所測數據發現與正常值有了偏差，那就要分析電路，確定故障發生處，若實際測得Ube=0，一般是發射結擊穿內部短路；若測得Ube＞0.7V,一般是發射結內部斷路而引起的；若靜態時測得Rce=0，那說明三極管c、e之間擊穿，這樣經過細致測量、認真分析，最后解決問題，從而使電路得到驗證，徹底掌握三極管的相關內容。所以我們在學習時一定要有學以致用的理念，以理論為輔，注重實踐，起到事半功倍的效果。

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【關鍵詞】電子技術；共發射極基本放大電路；教學方法

一、三極管放大器的組成元件

下圖為共發射極基本放大電路。當輸入端加入微弱的交流電壓信號ui時，輸出端就得到一個放大了的輸出電壓uo。由于放大器的輸出功率比輸入功率大，而輸出功率通過直流電源轉換獲得，所以放大器必須加上直流電源才能工作。從這一點來說，放大器實質上是能量轉換器，它把直流電能轉換成交流電能。放大器是由三極管、電阻、電容和直流電源等元器件組成。對模擬信號進行處理最基本的形式是放大。在生產實踐和科學實驗中，從傳感器獲得的模擬信號通常都很微弱，只有經過放大后才能進一步處理，或者使之具有足夠的能量來驅動執行機構，完成特定的工作。放大電路的核心器件是三極管，三極管的電流放大作用與三極管內部PN的特殊結構有關。（其中ui是要放大的輸入信號，uo是放大以后的輸出信號，VBB是基極電源，該電源的作用是使三極管的發射結處在正向偏置的狀態，VCC是集電極電源，該電源的作用是使三極管的集電結處在反向偏置的狀態，RC是集電極電阻。）三極管猶如兩個反向串聯的PN結，如果孤立地看待這兩個反向串聯的PN結，或將兩個普通二極管串聯起來組成三極管，是不可能具有電流的放大作用。具有電流放大作用的三極管，PN結內部結構的特殊性是：（1）發射區半導體的摻雜濃度遠高于基區半導體的摻雜濃度，且發射結的面積較小，這樣做是為了便于發射結發射電子。（2）集電結的面積要比發射結的面積大，便于收集電子。（3）聯系發射結和集電結兩個PN結的基區非常薄，且摻雜濃度也很低。上述的結構特點是三極管具有電流放大作用的內因。要使三極管具有電流的放大作用，除了三極管的內因外，還要有外部條件。三極管的發射極為正向偏置，集電結為反向偏置是三極管具有電流放大作用的外部條件。放大器是一個有輸入和輸出端口的四端網絡，要將三極管的三個引腳接成四端網絡的電路，必須將三極管的一個腳當公共腳。取發射極當公共腳的放大器稱為共發射極放大器，基本共發射極放大器的電路如圖所示。圖中的基極和發射極為輸入端，集電極和發射極為輸出端，發射極是該電路輸入和輸出的公共端，所以，該電路稱為共發射極電路。

二、放大器概述

放大器：把微弱的電信號放大為較強電信號的電路。基本特征是功率放大。共發射極基本放大電路。當輸入端加入微弱的交流電壓信號ui時，輸出端就得到一個放大了的輸出電壓uo。在放大器的輸入端加入一個交流電壓信號ui，使電路處于交流信號放大狀態（動態）。當交變信號ui經C1加到三極管V的基極時，它與原來的直流電壓UBE（設為0.7V）進行疊加，使發射結的電壓為uBE=UBE+ui。基極電壓的變化必然導致基極電流隨之發生變化，此時基極電流為iB=IB+ib。由于三極管具有電流放大作用，基極電流的微小變化可以引起集電極電流較大的變化。如果電流放大倍數為β，則集電極電流為iC=βiB，即集電極電流比基極電流增大β倍，實現了電流放大。經放大的集電極電流iC通過電阻RC轉換成交流電壓uce。所以三極管的集電極電壓也是由直流電壓UCE和交流電壓uce疊加而成，其大小為uCE=UCE+uce=UCC-iCRC。放大后的信號經C2加到負載RL上。由于C2的隔直作用，在負載上便得電壓的交流分量uce，即uo=uce=-iCRC。式中“一”號表示輸出信號電壓U0與輸入信號電壓Ui相位相反（相差1800），這種現象稱為放大器的反相放大。放大電路中，左邊是輸入端，外接信號源，vi、ii分別為輸入電壓和輸入電流；右邊是輸出端，外接負載，vo、io分別為輸出電壓和輸出電流。

三、放大倍數的分類

第一，電壓放大倍數：A■=■ （1）；第二，電流放大倍數：A■=■（2）；第三，功率放大倍數：Ap=■（3），三者關系為：Ap=■=■=Ai·Av。

四、放大器的增益

增益G：用對數表示放大倍數。單位為分貝（dB）。第一，功率增益GP =10lgAP（dB）。第二，電壓增益Gv=20lgAv（dB）。第三，電流增益Gi=20lgAi （dB）。增益為正值時，電路是放大器，增益為負值時，電路是衰減器。例如，放大器的電壓增益為20dB，則表示信號電壓放大了10倍。又如，放大器的電壓增益為-20dB，這表示信號電壓衰減到1/10，即放大倍數為0.1。

不難看出，通過以上分析，能夠很容易理解到信號的放大過程及其原理，為更進一步理解和學習打下基礎。

參 考 文 獻

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關鍵詞：電子技術;基礎;教學質量

教師在教學電子技術基礎課程時要想提高教學質量，需要掌握一些現代化的教學手段，根據教學內容運用適當的教學方法和靈活的教學模式。筆者就如何提高電子技術基礎課程教學質量進行淺析。

一、電子技術基礎課程教學現狀

電子技術基礎是一門理論和實踐相結合的課程，有些知識點比較抽象難懂，對學生的理論知識和動手能力要求較高。由于技工院校學生理論基礎比較薄弱，學習時難度較大。部分教師在日常教學中仍采用相對落后的教學方法、單一的教學手段和傳統的授課方式，以致教學質量不高。

二、提高電子技術基礎課程教學質量的具體措施

1.綜合運用多種教學方法

（1）情境問題教學法。為避免灌輸式教學，可借助多媒體課件創設情境輔助教學，例如教學半導體三極管時，用多媒體課件展示電腦主板、電視機主板和門鈴電路板中的三極管，讓學生了解三極管在日常生活中的應用。借此提出問題：三極管在電路中有什么作用，三極管在電路中與其他元件如何連接，三極管的三個電極如何排列？教師通過問題啟發學生思考。學生在課堂中帶著問題主動學習，探究出三極管在電路中具有放大的作用，知道了三極管與其他元件怎樣連接以及三極管三個電極的排列規律。（2）實驗探究法。在授課三極管的電流放大作用時，如果單純講解原理知識，學生難以接受，這時教師可以讓學生通過實驗測量流過三極管各個電極的電流，然后分析實驗數據，得出流過三極管三個電極電流之間的關系。學生知道了三極管具有電流放大的作用以及電流放大的實質。實驗降低了學生學習的難度，增加了學生學習的信心，提高了學生理論分析和實踐動手操作的能力。（3）任務驅動法。根據教學內容，給學生安排具體的學習任務，讓學生自主完成。例如：在教學單管放大電路及其應用時，用已準備好的教具演示，讓動聽的音樂從揚聲器中傳出，學生耳目一新，引起了學生的好奇心。在此基礎上，筆者給學生布置任務：完成單管放大電路的裝配和調試。學生根據教師提出的要求，分組完成教學任務。學生先根據原理圖找到需要的元器件自行設計裝配圖。學生完成裝配后，通電前筆者再讓學生用萬用表進行短路測量，無故障時可進行通電調試。學生自己動手將MP3播放器的輸出與裝配好的電路板連接進行調試，對比電路調試前后放大音樂的效果，這樣可以使學生懂得電路裝好后需要經過調試才能正常工作。任務驅動能夠充分調動學生學習的積極性。

2.借助多媒體輔助教學手段

在本課程的教學中，有些元器件的結構比較抽象，教師可以借助多媒體輔助教學，使抽象內容變得形象生動。例如講授半導體三極管的結構時，內容比較抽象，這時教師利用多媒體課件展示三極管的結構，其結構變得形象具體了，然后再結合課件讓學生思考討論三極管的結構由哪幾部分組成。學生很容易就掌握了三極管的結構由三個區、兩個PN結和三個電極組成。多媒體輔助教學使原本抽象的知識變得形象具體，不僅內容容易理解，還能讓學生在教師的引導下主動學習，提高了課堂教學效率。

3.采用理實一體化教學模式

采用理實一體化教學模式充分調動學生學習的積極性，改善教學效果。如直流穩壓電源的教學中，教師如果單純講解工作原理，這對基礎知識相對薄弱的技工院校學生來說會有很大的難度。這時教師讓學生利用裝配好的直流穩壓電路，先用示波器觀察每一部分電路的輸出波形，再分析各部分電路的作用，最后講解工作原理，學生理解起來輕松自如。通過理實一體化教學，學生不僅掌握了理論知識，動手能力也得到提高。由于電子技術基礎課程理論性和實踐性強，學生學習難度大，在教學中為了滿足學生的學習需求，教師除了要提高自身的專業知識，還應掌握一些現代化的教學手段和教學模式，運用適當的教學方法，以有效提升該課程的教學質量。

作者:來延苓 單位:鄒城市技工學校

參考文獻：

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關鍵詞：Multisim；太陽能草坪燈電路；開關電路；仿真

1 概述

隨著人們生活不斷提高，太陽能電子產品越來越受到人們的關注。太陽能草坪燈是一種綠色能源燈具，具有較好的節能和環保。太陽能草坪燈主要由太陽能電池、蓄電池、控制電路、LED燈等部件組成。其在有光照射下，通過太陽能電池將電能存儲于蓄電池，在無光情況下，通過控制器將蓄電池電能送入負載LED中。太陽能草坪燈主要用于公園草坪、花園別墅。

NI Multisim是當前流行的EDA仿真軟件，其主要實現電子器件、線路的仿真與測量，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證。使用NI Multisim，可以創建具有完整的可靠的電路圖，并利用工業標準SPICE模擬器模仿電路行為。借助可靠的SPICE分析和虛擬電器元件，對電路設計進行的迅速驗證，從而縮短驗證時間。

2 太陽能草坪燈工作原理

2.1 太陽能草坪燈電路結構

以光敏電池為光敏器件的太陽能草坪燈電路如圖1所示。所謂以光敏電池為光敏器件是指利用太陽能電池本身的光感特性，即有光太陽能電池輸出電壓，輸出端呈現高電平；當無光時，太陽能電池沒有電壓輸出，輸出端出現低電平。

該電路主要由蓄電池充電電路、開關電路、驅動電路組成。充電電路由太陽能嗲吃哪行V1、二極管D1、蓄電池V2構成；開關電路由三極管Q1和電阻R2構成；驅動電路由三極管Q2組成。

2.2 電路工作原理

在圖1中，當有光照射時，相等于開關S1閉合，連接6點。此時三極管Q1基極出現高電位，Q1三極管導通（集電極與發射極導通），Q1三極管處于飽和區，通過R2電阻的電流將全部通過Q1三極管的集電極向發射極接地，而流向Q2三極管基極電流幾乎為零，所以Q2三極管截止，即Q2的集電極和發射極無電流，負載LED1無電流，停止工作。

同時太陽能電池產生的電能通過D1二極管一部向蓄電池V2充電，另外一部分通過R2電阻、Q1集電極、Q1發射極接地。由于蓄電池內阻遠小于R2電阻，所以太陽能電池產生的電能幾乎流向蓄電池V2。

當無光照射時，相等于開關S1斷開。此時三極管Q1基極出現低點位，Q1三極管截止（集電極與發射極截止），Q1三極管處于截止區，通過R2電阻的電流將全部通過Q2三極管的基極向發射極接地，所以Q1三極管處于放大區，即Q1的基極電流和集電極電流成β倍關系，負載LED1正常工作。

3 電路參數分析與仿真

3.1 驅動電路參數分析

構建如圖1的光敏電池的太陽能草坪燈，其要實現發光二極管LED（額定電壓3v，額定功率3w）的正常工作。Q1作為開光管白天處于集電級反偏發射極正偏的飽和區，晚上處于集電級反偏發射極正偏的飽和區。Q2（β=100）作為放大管處于放大區，UBE=0.7V。

可知：

I1=P/U=1A

I1=β×I2

求得：I2=10mA

在晚上流經R2的電流全部流向VT2，所以有：

U蓄-UBE/R2=I2

R2=（U蓄-UBE）/I2

求得：R2=430Ω

然而在實際生活中UBE≥0.7V，故R2電阻取400Ω較合適。

3.2 晶體管開關電路分析

按驅動電路分析，Q1的集電極電位高于0.7V驅動LED點亮；當VT1的集電極電位低于0.7時，LED熄滅。為了保證電路工作正常，當開關電路導通，VT1集電極輸出0V（或低于0.7V），當開關電路截止時，VT1集電極輸出大于1.5V。為了使白天VT1三極管導通，晚上VT1三極管截止。晚上時，由于光敏電池不工作，VT1基級點電位降低，當低于0.7V時，Q1三極管截止，流經VT2基極電流大于10mA。

因此有：

（U蓄-UBE）×β×R2/R1>U蓄

R1

R1

所以R1電阻取30KΩ較合理。

3.3 參數仿真分析

按照上述分析，代入參數，得到如圖2所示仿真電路。開關S1閉合相當于白天有光照射，測試參數如圖3所示；開關S1斷開相當于晚上無光照射，測試參數如圖4所示。V2為蓄電池，標稱電壓為5V；V1為太陽能電池，標稱電壓為6V。

通過仿真分析，得到如下表1所示參數。

4 復合管驅動電路

在實際工作電路中，單管難以實現負載功率驅動要求，采用復合管。復合管可由兩個或兩個以上的復合管組合而成。它們可以由相同類型的三極管組成，也可以由不同類型的三極管組成。無論由相同或者不同的三極管組成復合管時在前后兩個三極管的連接關系上，應保證前級三極管的輸出電流與后級輸入電流的實際方向一致。其次，外加的電壓的極性應當保證兩個三極管發射結正偏，集電結反偏，讓兩管處于放大區。

4.1 驅動電路參數分析

構建如圖5的光敏電池的太陽能草坪燈復合管電路，其要實現發光二極管LED1（額定電壓3v，額定功率3w）的正常工作。Q3作為開光管白天處于集電級反偏發射極正偏的飽和區，晚上處于集電級反偏發射極正偏的飽和區。Q1和Q2（β=100）作為放大管處于放大區，UBE=0.7V。

可知：

I1=P/U=1A

I1=β×I2

求得：I2=10mA

I2=I3+I4

I4=β×I3

I2=（1+β）×I3

因為1遠小于β，所以I2基本等于I4。

I3=β×I2

I3=0.1mA

在晚上流經R2的電流全部流向Q1，所以有：

（U蓄-2×UBE）/R3=I2

R3=（U蓄-2×UBE）/I2

求得：R3=36kΩ

然而在實際生活中UBE≥0.7V，故R2電阻取30KΩ較合適。

4.2 晶體管開關電路分析

按驅動電路分析，Q3的集電極電位高于0.7V驅動LED點亮；當Q3的集電極電位低于0.7時，LED熄滅。為了保證電路工作正常，當開關電路導通，Q1集電極輸出0V（或低于0.7V），當開關電路截止時，Q1集電極輸出大于1.5V。為了使白天Q3三極管導通，晚上Q3三極管截止。晚上時，由于光敏電池不工作，Q3基級點電位降低，當低于0.7V時，Q2三極管截止，流經Q1基極電流大于0.1mA。

因此有：

（U蓄-2×UBE）×β×R2/R1>U蓄

R1

R1

所以R1電阻取2100KΩ較合理。

4.3 參數仿真

帶入上述仿真參數，白天有光照時，仿真測試參數如圖6所示；晚上無光照射時，仿真測試參數如圖7所示。

下表2是在復合管應用下所測得的電路仿真參數。

對照表1和表2可以發現，晚上蓄電池輸出電流減小，能量轉換效率提升。

5 結束語

以光敏電池為光感器件的太陽能草坪燈電路由太陽能電池、蓄電池、驅動電路、開關電路組成。文章通過Multisim分析了該電路的、驅動電路、開關電路參數設置，并為了提高負載驅動能力，采用了復合管技術，通過仿真實驗驗證，該電路能量轉換效率比未采用復合管電路效率高。

參考文獻

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[5]顏芳，宋焱翼，謝禮瑩，等.基于Multisim的電路原理課程仿真實驗設計[J].實驗技術與管理，2013，5：59-62.

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本文介紹Zetex Semiconductor公司在2005～2006年推出的ZXTN系列中功率NPN三極管。用該系列產品來更換老型號的中功率三極管，不僅封裝尺寸小，并且由于其功耗小，輸出電流大，增加了輸出功率，提高了效率，并且可以簡化散熱措施。

ZXTN系列的主要特點

ZXTN系列有如下的型號：ZXTN19055DZ、ZXTN2005G、ZXTN2005Z、ZXTN 2007G及ZXTN2007Z。這些中功率NPN三極管的共同特點：工作電壓范圍寬，耐壓為25～55V，適合大多數工業上應用的電壓范圍(5～24V)，個別的可用于48V電壓下工作；工作溫度范圍寬，從-55～+150℃，可應用到溫度條件惡劣的汽車工業，也滿足軍工上的應用要求；最大的特點是飽和電壓VCE(SAT)(或VCES)很低，在最大連續輸出電流IC(Cont)時，VCE(DAT)小于250mY，與一般老型號同類三極管相比較，減小了2～5倍；輸出電流大，連續輸出電流可達5．5～7A；在輸出大的集電極電流時，其共發射極直流電流放大系數hFE的特性極好；特征頻率fт高，可達140～150MHz(有的可達200MHz)，既適用于高頻，也適用于低頻或直流場合，應用十分靈活；封裝尺寸小，貼片式SOT-89(4．5mm×2．7ram)或SOT-223(6．5ram×3．5ram)封裝。

應用領域

由于ZXTN系列有上述特點，它們的應用領域十分廣泛，主要有：螺管線圈、繼電器、功率開關、馬達驅動(包括直流風扇電機)、DC／DC轉換器、LCD背光驅動電路、充電器電路、應急燈電路、汽車照明電路等。

飽和電壓VCE(SAT)低

飽和電壓VCE(SAT)(或用VCES表示)是三極管的重要參數之一。在三極管放大電路中，集電極(或發射極)總接有負載(以RL表示)，如圖1所示。當電源Vcc一定時，Ic增大時，相應的VCE必定減小，當VCE減小到一定程度，IB再增大，IC也不再增加，此時三極管失去放大作用，這種狀態稱為三極管飽和，此時的VCE被稱為飽和電壓降，用VCE(SAT)或VCES表示。飽和電壓降VCE(SAT)與IC及IB有關，IC越大，則VCE(SAT)也越大。

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一、抓好入門教學是掌握本課程的關鍵

本教材的主要內容是模擬電子電路基礎部分，數字電路只占一章且內容簡單易學。模擬電路部分的重點也是難點，是低頻小信號電壓放大電路，而其中的單管放入電路的內容是入門教學的重要環節。如果多數學生真正學會了單管放大電路的分析方法與用途，那么再學習本課后續內容時將會感到心中有。這個問題應從以下兩方面入手：

1、狠抓基礎知識，理解基本概念。三極管的放大條件，放大作用，三極管的輸入、輸出伏安特性及主要參數是分析放大電路的基礎；放大的實質、放大的對象是理解放大概念的橋梁。對于基礎知識要經過反復提問，和反復練習才能掌握，因為這是分析放大電路的依據，它貫穿于整個課程的始終，所以這一部分內容要狠下工夫。關于放大的實質、放大的對象，可通過舉例讓學生理解。首先說明放大的實質是能量的控制，例如：擴音機在把人的聲音放大的同時，電源也消耗了能量，把幾百毫瓦的人的聲音變成幾瓦的揚聲器的輸出，其能量是電源提供的，放大電路只起到能量的轉換作用，也就是能量控制作用，其中三極管的電流控制作用是能量控制的基礎，三極管是控制的核心，但是三極管本身不能產生能量。同時強調放大的對象是變化量，如擴音機放大的是聲音的變化，變壓器放大的是電壓的變化。

2、調析分析方法，重在有的放矢。單管放大的電路的分析分兩步進行。一是建立靜態工作點的必要性，二是電路靜態與動態兩種狀態的工作關系。為什么要建立靜態工作點，通過提出問題讓學生自己思考得到答案。如：畫出沒有基極偏置電路的電路圖，圖中三極管為鍺管，已知鍺材料三極管的輸入伏安特性正向死壓電壓是0.2V，問：峰值小于0.2V的正弦波輸入電壓能被放大嗎？

回答肯定是不能，再問，某電視機中的三極管放大電路，能夠把峰值為幾十uV的輸入信號放大，大家想是怎么做到的呢？再通過畫出脈動直流的波形指出思路，學習好的同學很快會說出輸入端疊加一支流值的答案，老師馬上引申，這個提供支流值的電路在放大電路中叫做建立基極偏置電路，增加基極偏置電路就叫建立靜態工作點，所提供支流值的大小決定了工作點的高低。并強調放大電路必須建立靜態工作點。使學生明白由于三極管輸入特性的非線性，要想不失真的放大微弱的交流信號，必須建立靜態工作點這個道理。關于第二個問題：輸入信號與工作點的關系可通過實例將兩點：（1）被放大的動態信號是疊加在靜態工作點上工作的；（2）靜態工作點的高低影響信號放大的質量，影響最大不失真輸出幅度。再通過分析一個實際兩極交流放大器說明為什么前級工作點低，后級工作點高，為什么實際工作中需要調整工作點來引導學生思考。

總之，單管低頻小信號放大器是本課程的關鍵教學環節，這部分內容理解了，電子電路的分析思路也就初步學會了。由于接下來的內容如工作點穩定電壓、負反饋放大電路、功率放大器、正弦波震蕩器、直流放大器等是在單管放大器基礎上進一步改善性能，優化結構，增強作用，提高品質而產生的，除電路結構不同外，分析思路是一樣的。所以說單管放大器的分析是本課程的入門教學，我們必須狠下工夫。

二、合理取舍教材內容，增強學生讀圖能力

隨著電子技術的發展，集成電路的應用越來越廣泛，如果按教材要求只講分離，不講集成，學生走向工作崗位，最基本的電路符號也不認識，這就是教學的失誤。所以集成運放應用一節應作為必修。甚至集成運放的非線性應用最好也作一些簡單介紹，使學生對集成運放的應用有個全面的了解。其實這部分內容用的課時并不多，而解決的問題并不少。相反，教材中開始部分載流子的運動，PN結形成的內部機理可簡單講解。特別強調不要讓學生在這兒鉆牛角，因為我們的目的是會選擇器件構成應用電路。

教學中還發現，學生學完本課程后不知道學會了什么，也不知道怎么用，為了讓學生明確這些問題，學完全課程很有必要作幾個實際電路的讀圖練習。對中級技校學生可通過分析電路簡單的擴音機、收音機、直流穩壓電源或簡單實用的工業自動控制電路加強讀圖訓練，通過電路分析，使學生知道電子電路的用途，明確電子電路是實現自動控制的有利工具，電子電路既是專業基礎，其本身又是實用技術。

三、重視實踐環節，收效事倍功半

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二極管的作用是單向導電。三極管的作用是將電流放大，可以實現微電流控制強電流，或者將弱信號進行放大。二極管和三極管的區別是二極管有兩個電極，而三極管分成三部分，包括中間的基區以及兩側的發射區和集電區。

二極管是用半導體材料（硅、硒、鍺等）制成的一種電子器件。二極管的導通和截止，相當于開關的接通與斷開。

三極管全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件。三極管是半導體基本元器件之一，是電子電路的核心元件。

（來源：文章屋網 ）

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前言

模擬電子技術課程是中職學校電類專業的一門專業基礎課，基礎實踐性很強。一直以來，《模擬電子技術》課程都是采用傳統的教學模式（即黑板+實驗的教學模式）。在這種教學模式下，學生缺乏學習的興趣，教師厭倦教學，從而使學生的主動性得不到很好的發揮。為了改變學生這種不良的學習現狀，提高課堂的效果。筆者大膽在本校電子09-2班的《模擬電子技術》課程采用模塊化教學方法，效果良好！

一、所謂模塊化教學方法是20世紀70年代初由國際勞工組織研究開發出來的以現場教學為主，以技能培訓為核心的一種教學模式。具體方式是劃分小組、確定內容、布置任務、學生實施、評價結果。

二、模塊化教學準備

（一）備教材，使教材模塊化

本校采用的教材是電子工業出版社的《電子線路》第三版，其中《模擬電子技術》課程的內容包括半導體器件、放大電路的基本知識、集成運算放大器、放大電路中的負反饋、集成運算放大器的應用、低頻功率放大器、直流穩壓電源及正弦波振蕩器。筆者把這些內容劃分為五個模塊。如表1：

（二）備學生，使學生小組模塊化

本校的電子09-2有在校生33人，筆者通過與該班班主任及各個任課教師的交流深入了解學生，依據學生的家庭背景、學習背景、性格愛好劃分為5個小組，每組推薦一名組長。

三、模塊化教學具體實施過程

以模塊一助聽器電路的制作與調試為例子談談模塊化教學過程的實施。

（一）引出問題

有關資料顯示，目前我國聽力障礙者達2700萬人，在這些聽力障礙者中要借助于助聽器才能有像正常人一樣的聽力。那什么是助聽器呢？從廣義上來講凡是能有效的把聲音傳入耳朵的各種裝置都可以看作是助聽器，從狹義上來講助聽器是一個電聲放大器，通過它將聲音放大使聾人聽到了原來聽不清楚、聽不到的聲音，這種裝置就是助聽器。助聽器的示意圖如圖2，根據示意圖可以畫出原理圖如圖3。

（二）準備知識

要實現這樣功能的電路，應該具備半導體器件、基本放大電路、多級放大電路的相關知識。電路元件有電阻、電容、二極管、三極管、放大電路。其中的二極管、三極管、放大電路是新的內容。

半導體二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管；它只往一個方向傳送電流、具有兩個引線端子的電子元器件。即具有按照外加電壓的方向，使電流流動或不流動的性質。我們需要掌握二極管的特性、應用、工作原理、類型、導電特性、主要參數符號及其意義、如何識別二極管、型號命名方法、測試二極管的好壞等等知識。

半導體三極管又稱晶體三極管，簡稱晶體管。具有三個電極，能起放大、振蕩或開關等作用的半導體電子器件。與二極管相同，我們需要掌握三極管的特性、應用、工作原理、類型、導電特性、主要參數符號及其意義、如何識別三極管、型號命名方法、測試三極管的好壞等知識。

現代電子系統中，電信號的產生、發送、接收、變換和處理，幾乎都以放大電路為基礎。應用放大電路實現放大的裝置稱為放大器。它的核心是電子有源器件，如電子管、晶體管等。放大作用的實質是把電源的能量轉移給輸出信號。輸入信號的作用是控制這種轉移，使放大器輸出信號的變化重復或反映輸入信號的變化。

（三）分析工作原理

1、圖中VT1為NPN雙極晶體管9013，它構成第一級電壓放大電路。圖中RB1構成電壓并聯負反饋。

2、圖中VT2為PNP雙極晶體管9012、由它構成第二級電壓放大電路。與上述同理，RB2構成電壓并聯負反饋。此外由RF構成電壓串聯負反饋。以上這些環節將穩定靜態工作點，并減少失真，從而顯著地改善了助聽器的聲音品質。

3、VT3為NPN雙極晶體管9013，VT3構成射極輸出器，它實質是一個電流放在環節。（四）學生動手

模擬電子技術是一門實踐性活動非常強的學科，而且感性認識對理性知識的學習幫助大，在進行比較充分的感性認識后要動手實驗。

1、模擬實驗

（1）按助聽器的電路原理圖圖3接好線；

（2）調節VT1、VT2靜態工作點

（3）用示波器觀察輸入和輸出的電壓波形，計算電壓放大倍數。調節電位器，觀察其失真程度，并分析原因。

2、電路板裝配

（1）印制電路板手工制作

①根據原理圖確定敷銅板的尺寸大小；

②在敷銅板的銅箔面上依據原理圖中各元件的連接關系設計出相應的音質圖形；

③給印制圖形涂保護漆；

④待保護漆干后修整印制圖形；

⑤將修整好的敷銅板放三氯化鐵溶液中進行腐蝕；

⑥將腐蝕好的電路板撈出用清水沖洗干凈，并將油漆用刀先刮凈；

⑦用臺鉆在焊盤中心打孔。

（2）元件檢測

①電阻：用色標法挑選，用萬用表檢測其好壞；

②電容：用直標法挑選，用萬用表檢測其好壞；

③三極管：型號9012、9013，用萬用表識別管腳并測量其好壞。

（3）裝配

①安裝焊接元件；

②用斜口鉗將多余的元件引腳剪掉；

③通電調試電路板。

（五）實驗報告

完成整個電路制作后要書寫實驗報告，書寫實驗報告過程是對實驗過程的小結過程，也是理論聯系實際的過程，有利于將實踐上升為理論知識，能夠鞏固所學理論知識。

實驗報告書的格式見表2。

四、總結

從整個教學效果來看，學生能溫故知新，循序漸進，既能夠掌握基本理論知識又能夠動手操作，從一點都不懂到基本懂。每節課，每個模塊都有不少收獲，從而對《模擬電子技術》這門課程產生了學習興趣。

通過這次模塊化教學的嘗試，筆者收獲很多，這種教學方法是以理論知識為指導，加強學生的實踐教學，使理論認識和感性認識相結合，從而提高了課堂效果，達到了教學的最終目的。

參考文獻

[1]電子線路（第3版）.

[2]電子技術綜合應用創新實訓教程.

（作者單位：河池市職業教育中心學校）

作者簡介

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本文介紹一款電子管耳機放大器，由于電子管獨特的聲音特點，和晶體管放大器相比，令人耳目一新，其特色是中頻甜潤、溫暖，低頻有良好的驅動力，層次感和力度恰到好處，高頻段纖細耐聽，不刺耳。其優美、穩重的音色和準確的定位感令人陶醉。電子管耳機放大器的輸出功率為1W×2，頻率響應為20Hz~25kHz（-1dB、200mW），輸出阻抗分32~100Ω和100~600Ω兩組，靈敏度為0.3V。

工作原理

電子管耳機放大器電路如圖1所示。電路分左右兩個聲道，電源共用一個。每個聲道采用兩級放大，推動級采用雙三極管6N1中的一只三極管，輸出級用雙三極管6N8P中的兩只三極管并聯作單端甲類功放。推動級和輸出級的電路形式均為共陰極電路，特點是沒有采用任何交流負反饋，以防止瞬態失真的產生。

推動級采用自給偏壓工作方式，電路中R3為陰極電阻，C3、C4為陰極旁路電容，它們組成自偏壓電路，利用三極管的工作電流產生穩定的柵偏壓，電壓的極性是陰極為正、地為負，這個電壓使柵極對陰極的電位為負，起到柵偏壓的作用，這種偏壓電路比較簡單，并且對電子管有一定的保護作用。R1為柵極電阻，它的主要作用是將柵偏壓加到柵極上去，使得柵極基本上和地保持直流同電位。R2為屏極負載電阻，C5為交流耦合電容。當電子管6N1的柵極加入交流信號電壓時，由于柵極的控制作用，使原來恒定的屏流變為隨信號電壓而變的脈動電流即產生了交流分量，屏流的交流分量在R2上產生了交流電壓降，使屏極和陰極間得到了一個放大了的電壓，此交流電壓經C5耦合到輸出級的柵極。電路中6N1的靜態工作點如下：屏極電壓Ua=175V，屏極電流Ia=3.7mA，柵極偏壓Ug=－2.5V。

輸出級采用單端甲類功放。單端甲類放大的功率輸出電路在效率方面比推挽放大電路要低，但電路比推挽電路要簡單得多，使用的元器件也比較少，而且音樂和音色優于推挽放大電路。因為單端放大電路信號的正負完整波形都在一只功放電子管內進行放大的，又由于工作在甲類狀態，而甲類放大電路的工作點又都是選擇曲線平直部分的中間部分，所以不存在有交越失真等問題。

輸出級電路也采用自給偏壓方式，兩只三極管并聯作一只三極管用，其工作原理和前級基本相同，所不同的是采用輸出變壓器作負載，經阻抗變換后輸出給耳機。6N8P中一只三極管的內阻約為7.7kΩ，兩只并聯后約為3.9kΩ，其最佳交流負載阻抗為內阻的2~4倍，這里取8 kΩ，即輸出變壓器的初級阻抗為8kΩ，輸出變壓器次級有兩個輸出端子，一個為32Ω，接阻抗為32~100Ω的耳機，另一個為100Ω，接阻抗為100~600Ω的耳機。當某一輸出端子上接的耳機阻抗比輸出阻抗大時，例如32Ω輸出端接64Ω耳機，輸出變壓器的初級阻抗也跟著變大到16kΩ，這時輸出功率減小，但失真度減小，頻帶增寬，反而使聲音更加好聽。由于輸出功率余量大，所以輸出功率仍能滿足要求。

用輸出變壓器除了作阻抗變換外還有一個作用，人們常說電子管功放音色甜、暖，即所謂的“膽味”。這其中輸出變壓器起到了非同小可的作用，由于變壓器鐵芯的磁滯作用，導致了電子管功放的瞬態特性有所下降，使得有些細微的、爆發特性很強的、并不十分和諧的細節被吃掉了，得不到充分的反映。使電子管功放在重播某些原本細節過于豐富而又稍欠甜美的錄音制品時，起到了甜化、美化的作用。

輸出電路中6N8P的靜態工作點如下：屏極電壓Ua=285V，屏極電流Ia=15mA，柵極偏壓Ug=－10V。

電源部分采用硅整流二極管組成橋式整流電路，由于濾波電容C8、C9容量較大，而整機工作電流又比較小，故濾波電路沒有采用電子管功放傳統的CLC式π型濾波電路，而是用了CRC式π型濾波電路。電流變壓器的兩個6.3V繞組分別提供6N1和6N8P的燈絲電壓。

元器件選擇和制作

推動級用雙三極管6N1，每個聲道用一半即其中的一個三極管，6N1的引腳見圖2。輸出級用雙三極管6N8P，每個聲道用一個即兩個三極管并聯使用，6N8P的引腳見圖3。

所有電阻均使用金屬膜電阻，R7功率為2W，R2、R4、R8功率為1W，其余電阻功率均為1/2W。RP1為100kΩ雙連電位器。C2、C4、C5、C7、C10選用薄膜電容，如聚丙烯薄膜電容，其中耦合電容C5最好選用油浸電容。

輸出變壓器是一個關鍵器件，它的指標決定了整機性能的優劣，特別是頻響。由于單端放大電路的輸出變壓器初級有單向的靜態直流電流通過，會產生磁飽和作用，所以硅鋼片要單向插入，以便留一定的空氣隙。而氣隙的大小要視靜態直流電流大小、輸出變壓器初級線圈圈數和閉合磁路的長度來調整。因為硅鋼片有氣隙的存在，使整個輸出變壓器的導磁率大為降低，所以和推挽輸出變壓器相比，在同等輸出功率時要采用截面積較大的硅鋼片來制作。另外輸出變壓器初、次級的漏感要盡量小，不然要影響變壓器的頻響，為了減小漏感，變壓器的初、次級要分段間隔繞制，因此輸出變壓器的制作難度比較大。輸出變壓器使用舌寬為12mm的硅鋼片，迭厚18mm，繞制參數見圖4。繞制時，初級分為3段，次級0~32Ω繞組、32~100Ω繞組各分為2段，間隔繞制。硅鋼片單方向插，留0.1mm的空氣隙。

電源變壓器使用舌寬為19mm的硅鋼片，迭厚29mm，繞制參數見圖5。繞制時，次級為燈絲供電的兩個繞組要取中心抽頭，中心抽頭接地可去除燈絲的50Hz干擾。硅鋼片交叉插，不留空氣隙。

輸出變壓器和電源變壓器繞好后均要作烘干浸漆處理。

安裝和調試

放大器金屬基座大小為22cm×16cm×5cm，采用敞開式結構，電子管、電源變壓器、輸出變壓器等體積較大的器件安置在基座的上部，而其它小體積的阻容件及連接導線則在基座內部設置。布局時電源變壓器和輸出變壓器應盡量遠離，并且磁力線方向要互相垂直，以防止電源變壓器交流電磁場的耦合干擾。基座上部的布局見圖6。

在進行元器件的焊接時，采取傳統的搭棚焊接工藝。即直接將元器件和各種引線焊接于電子管座相應的管腳上和接線架上。在用導線進行元器件之間的連接時，注意電源引線應盡量避開音頻信號通道，以防電源50Hz信號干擾音頻信號，另外機內的交流電源線和燈絲電源線應使用雙絞線，即兩根線作絞合處理。電源線和信號線、信號線和信號線不可以平行設置或絞合在一起，應盡量遠離或作交叉設置。機內連線在不相互影響的前提下用尼龍扣收緊并做合理固定。音頻輸入端到電位器、電位器到6N1的柵極用雙芯屏蔽線作連接，并且做到屏蔽層單端接地。

整機最好采取一點接地方式，即除電路中零電位的一根引線與機殼相通之外，電路中其它部位不得與機殼有任何相通。接地點在一般情況下選擇在整流濾波電路或信號輸入座附近。