分壓式偏置放大電路實驗教學設計及分析研究

鄧龍 李財盛

摘 ?要：放大電路的靜態分析和動態研究是模擬電子技術的重要基礎，合理設計實驗教學以配合理論學習，能夠為后續模擬電路的學習打下堅實基礎。文章討論了分壓式偏置放大電路的實驗設計思路，詳細分析了電路參數改變對電路性能的影響，為實驗教學提供參考。

關鍵詞：放大電路;實驗教學;設計與分析

1.背景及意義

電工電子實驗作為電工電子技術的重要組成部分，能夠培養學生理論運用、實踐動手和綜合分析能力。研究實驗設計的原理，合理的構建實驗，進行有效的教學引導，有利于學生對所學理論建立直觀認識，激發學習興趣、鞏固理論知識。對于實驗教師而言，掌握實驗的設計、教學和分析方法，便于理順教學思路、梳理重難點，便于根據學情合理的調整實驗內容，便于預測實驗中可能出現的問題及其解決方案，從而提高教學質量。分壓式偏置放大電路具有較為穩定的靜態工作點，在多級放大電路通常作為中間級，此電路在放大電路的理論、實驗教學中都具有典型性。

2.實驗設計與教學思路

為達到較好的實驗教學目的，按照循序漸進、由簡到難的原則，設計本實驗，主要分為以下三個部分：

2.1 元器件的測試

利用萬用表核驗元器件的好壞及其精準度。發現異常，及時報告，采取更換設備或者現場維修等方式進行處理。過程中，要提示學生要注意萬用表的檔位切換。

2.2 靜態分析與測量

理論學習中，分壓式偏置放大電路的靜態分析，是已知電路工作在放大狀態，并已知晶體管放大倍數β的情況下展開的。而實驗中，與理論學習有所區別，主要原因就是需要判斷電路是否工作在放大狀態，β值也需要測算。為使電路工作在放大狀態，需要先進行估算，確定范圍，而后調節電位器，使得電路符合放大要求。實驗指導時需要講清此區別。

2.2.1晶體管靜態工作點的確定方法

通過晶體管放大電路的輸出特性曲線（交流負載線與直流負載線），可以分析出，當 左右時，放大電路靜態工作點處在比較理想的放大狀態，不容易出現失真。據此，可估算出集電極電流與發射極電流：

2.3 動態分析與測量方法

重點分析改變參數對電壓放大倍數的影響。按上圖接線，R1、R2為分壓衰減電路（衰減100倍）。

2.3.1 靜態工作點不變情況下電路的分析方法

電路中，是否接入旁路電容CE，是否接入負載，對靜態工作點是無影響的，但會影響到動態指標。輸入信號幅值增大，對靜態工作點也無影響，但是可能會出現非線性失真。

①電路中接入旁路電容CE（與RE并聯，圖中未標出）和負載。調節信號發生器的幅值到合適位置（0.5V～1.2V），確保電路處在良好放大狀態，測量此狀態下的Vi和VO，從而計算出 。將實測計算值與理論估算值 ，進行對比驗證。而后斷開負載，重復上述過程。此時理論估算值變為 。通過分析對比，可得結論：不帶負載時電壓放大倍數要比帶負載時大。

②輸入信號不變，斷開旁路電容CE，不接負載。測量Vi和VO，并計算出 ，此時放大倍數理論值為 ，進行對比驗證。將步驟②與步驟①數值進行對比分析，可得結論：不帶旁路電容時電壓放大倍數要比帶旁路電容時小。

③保持電路不變，調大信號發生器的幅值，直至觀察到輸出波形出現截止失真（削頂）與飽和效果（削底）。此時靜態工作點處在適中位置，但由于輸入信號幅值過大，導致交流電壓負半軸與直流電壓疊加后，uBE小于死區電壓，發射結反偏，晶體管進入截止狀態，放大電路截止失真，輸出波形上半周失真;同理，交流電壓正半軸與直流電壓疊加后，放大電路飽和失真，輸出波形的下半周失真。可得結論：輸入信號幅值過大，可引起非線性失真。

2.3.2靜態工作點改變情況下電路的分析方法

改變 ，都會引起靜態工作點的改變，甚至可使得電路因靜態工作點過低進入截止，或者靜態工作點過高進入飽和狀態。在圖1基礎上接入旁路電容，不接負載，改變電位器Rp，觀察輸出波形情況。可觀察到Rp過大時，出現截止失真;Rp過小時，出現飽和失真。可得結論：Rp增大，靜態工作點下移;Rp減小，靜態工作點上移。

②電路不變，調節Rp使得VE=3V，而后同時改變射極電阻 、集電極電阻 ，確保 ，測算出此時靜態工作點與電壓放大倍數，并與2.3.1步驟①中相應數據對比。可得結論：當 、 均增大時，集電極電流 減小，靜態工作點下移， 由于 增加而減小，而 增大，故電壓放大倍數 將會減小。相反 、 同時減小時，靜態工作點上移，電壓放大倍數增加。但， 、 過大會導致電路進入截止狀態，過小會導致電路進入飽和狀態。

3.結語

在教學中，實驗教師要不斷理解實驗內涵，掌握實驗的設計與教學方法，從講線路連接轉為理論引導、思維引導，幫助學生透過現象看到本質。同時，要逐步帶領學生從驗證性實驗過渡到自主設計實驗，真正培養會研究設計、會分析思考、會動手實踐的工程人才。

參考文獻

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[2] ?張靜秋，靜態工作點對放大電路性能指標的影響[J]，電子基礎，2017.06

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