模擬電子線路中幾個知識點的辨析

李小珉　范越

[摘 要]模擬電子線路課程教學中存在很多容易混淆和難以理解的知識點。通過總結羅列有關直流和交流工作狀態、輸入和輸出電阻、反饋類型的判別、集成運放線性應用電路分析等相關概念，指出這些知識點難以掌握的癥結，并給出需要明確和著重強調的關鍵和方法。

[關鍵詞]三極管模型 輸入 / 輸出電阻 反饋類型 集成運放

[中圖分類號] X1710 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）09-0117-02

模擬電子線路課程內容具有概念方法多、頭緒繁雜的特點，學生在學習過程中，經常會遇到一些困難影響其掌握和理解程度。筆者通過多年的教學發現有多個關鍵知識點，在教學中容易被忽視或混淆，這是導致課程難學的直接原因，這里列舉幾個，以期在同仁中起到拋磚引玉的效果。

一、直流、交流工作狀態

從電路分析課程到模擬電子線路課程，雖然研究的都是電路，但其內涵發生了質的變化。在有源電路分析中，由于三極管的直流等效模型和交流等效模型不同，直流分析和交流分析必須嚴格區分、獨立進行。

與直流工作狀態相關的概念有：直流參數（靜態工作點）、設置靜態工作點的目的、三極管的直流等效模型（VBEQ=0.7V）、設置靜態工作點的三種偏置電路（固定偏置、射極偏置、分壓式射極偏置）分析、電路參數和溫度對靜態工作點的影響等。與交流工作狀態相關的概念有：交流參數（AV、Ri、RO）、三極管的交流等效模型（vbe=ibrbe）、三種基本組態（共發射極、共基極、共集電極）放大器的分析、特性和應用等。

放大器的直流參數和交流參數經常被混淆，比如分析放大器放大倍數AV時，發射結電壓卻用直流電壓VBEQ=0.7V代入，導致錯誤的結果。所以一定要強調三極管的直流等效模型和交流等效模型的不同。另外，偏置電路與基本組態也是經常被混淆的，所以要強調放大器的特性是由組態形式確定的，組態形式與輸入端和輸出端的位置有關，所以是從交流的角度命名的；而偏置電路顯然是從直流的角度命名的，某一組態的放大器可以選固定偏置電路、也可以選分壓式射極偏置電路，所以放大器的名稱應由組態形式來確定。

二、輸入、輸出電阻

電壓放大器的三個主要參數是電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電阻。實際電路中電壓放大倍數越大表明放大能力越強，所以希望越大越好，這是很好理解的，而希望輸入電阻越大越好，輸出電阻越小越好應如何理解呢？這也是一個學習中容易引起困惑的知識點。

放大電路的輸入電阻是前一級電路的負載，其大小主要影響前級的增益。當兩級斷開時，前級電路負載為無窮大，稱為空載，相當于后級輸入電阻無窮大，此時輸出電壓最大，增益最大；當前級電路輸出短路時，稱為過載，相當于負載為0，此時輸出電壓為0，增益為0。由此看來，負載值從無窮大到0變化，值在減小，但是對前級電路的負擔在增加，所以本級輸入電阻越大對前級影響越小，即前級的負載越輕；反之，輸入電阻越小，前級的負載就越重。也就是說在電壓放大器中，大負載是輕負載，小負載是重負載，希望前級的負載即本級的輸入電阻越大越好。

放大電路輸出電阻的大小決定了其帶負載的能力。所謂帶負載的能力是指放大器的性能在負載變化時保持不變的能力。加上負載RL后，輸出電壓vO與空載時輸出電壓vS的關系為VO=VS，當負載RL遠大于輸出電阻RO時，VO≈VS，即輸出電壓近似不變，電路的帶負載能力最強。所以負載的大小或輕重是相對于輸出電阻的，輸出電阻越小，對負載取值的限制越少，電路的帶負載能力越強。

三、反饋類型的判別

反饋類型的判別對初學者來說是個難點，首先是反饋網絡的定位。根據定義，反饋網絡應該跨接在電路的輸入與輸出之間，在電路結構中表現為橫向連接的器件，例如在圖1電路中，Rf支路是反饋。經常容易引起的困惑的是RB支路、地線也跨接在電路的輸入與輸出之間，為什么不算是反饋？這里要特別強調電源VCC是交流地，地線上是沒有信號傳輸的，所以RB不構成反饋。

判別反饋類型時使用的方法是負載短路法和信號源短路法，即假設負載或信號源短路，觀察反饋是否消失，從而確定反饋類型。

“反饋是否消失”的確定是又一個需要加強的內容，初學者往往會關注反饋信號（電流或電壓）是否消失，經過一系列電路分析，經常會一籌莫展。如果將對反饋信號的關注轉移到反饋結構上，問題就變得簡單了。例如在圖1電路，假設信號源對地短路時，T1的基極接地，Rf與RE2并聯，Rf不再跨接在輸入與輸出之間，所以反饋消失；同樣假設負載對地短路時，在電路結構上對Rf支路沒有造成任何影響，所以反饋仍然存在。

四、集成運放線性應用電路分析

集成運算放大器的應用，一般教材是按照電路的運算功能展開的，其順序是：運放的傳輸特性、同相放大器、反相放大器、減法器、儀用放大器等，重點是對各電路功能進行分析，忽略了電路在構成上的內在聯系，造成知識點的零散和孤立。如果從電路組成原理的角度出發，在教學中不僅強調電路的功能，同時還著重關注電路在構成上的內在聯系，就可以將看似孤立的知識點編制成一條環環相扣的知識鏈，便于理解和記憶。

作為放大器使用時，集成運放應工作在線性區。但由于電壓放大倍數很大導致線性范圍小、容易自激，并且增益不可控等，致使運放不能開環工作。為了保證由集成運算放大器組成的各種應用電路能穩定地工作在線性區，必須引入負反饋。在集成運算放大器中引入負反饋要強調只有一種電路結構，即將輸出信號反饋回反相輸入端，在此基礎上，若輸入信號加在同相輸入端、同時反相輸入端接地構成同相放大器；反之構成反相放大器。由此指出了同相放大器和反相放大器組成結構上的關聯。

將同相放大器與反相放大器合二為一就構成了減法電路，如圖2（a）所示。當滿足R4=R2、R3=R1時，VO=（vi2-vi1），此電路的優點是簡單，缺點是輸入電阻不夠大，限制了其應用。為了提高輸入電阻，可將兩個輸入信號通過電壓跟隨再接入電路，構成圖2（b）電路。此時輸入電阻為無窮大，輸出與輸入的關系不變。進一步分析該電路發現，當需要改變增益時，可以通過改變R1或R2實現，但是由于電路中有兩個R1和兩個R2，所以需要改變兩個電阻，帶來了調試上的不便。因此引入圖2（c）電路，即儀用放大器。圖中A3構成的電路是一般的減法器，經過A1、A2的作用使電路輸入電阻為無窮大，通常R2、R3和R4為給定值，R1用可變電阻代替，調節R1即可改變增益。很好的解決了所有矛盾。

五、結語

模擬電子線路歷來都是一門難學難教的課程，教師作為領路人，不僅要熟悉教學內容，還要密切關注學生學習的情況，了解和掌握哪些知識點在學習和理解過程中容易遇到怎樣的困難，并及時找到應對方法，才能有的放矢的化解難點。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 馮軍，謝嘉奎主編.電子線路（第五版）[M].高等教育出版社，2010.08.

[2] 康華光主編.電子技術基礎（第六版）[M].高等教育出版社，2014.01.

[責任編輯：張 雷]