共發(fā)射極基本放大電路教學(xué)仿真應(yīng)用
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摘要：模擬電路是一門較難學(xué)習(xí)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，學(xué)好模擬電路對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。放大電路是模擬電路的基礎(chǔ)，共發(fā)射極基本放大電路是學(xué)生接觸的第一個重要的放大電路。本文闡述了在教學(xué)中引入仿真使學(xué)生對共發(fā)射極基本放大電路的功能有直觀的認識。通過修改仿真電路中某些元件的參數(shù)，使學(xué)生初步意識到共發(fā)射極基本放大電路的放大倍數(shù)該如何調(diào)整，從而自然過渡到對放大電路理論的分析學(xué)習(xí)。強調(diào)理論學(xué)習(xí)結(jié)合仿真，教師易于操作，學(xué)生易于理解與掌握。
關(guān)鍵詞：仿真應(yīng)用；共發(fā)射極基本放大電路；模擬電路
模電是一門比較難學(xué)習(xí)的課程，好多參數(shù)都是工程上的估算，需要經(jīng)驗。毫無經(jīng)驗的學(xué)生很容易學(xué)糊涂了，甚至有同學(xué)說它是“魔鬼電路”。因此模電理論課堂學(xué)生躺倒一片，實驗課堂屢屢拖堂的現(xiàn)象常常發(fā)生。放大電路是模電的重點，縱觀模電的內(nèi)容，幾乎大半都在學(xué)放大電路：基本放大電路、集成運算放大電路、功率放大電路等。基本放大電路是各類放大電路的基礎(chǔ)，共發(fā)射極放大電路又是最常見的。學(xué)好基本共發(fā)射極放大電路對模電的學(xué)習(xí)有舉足輕重的作用。為了更好地學(xué)好共發(fā)射極放大電路，非常有必要加入電路仿真。放大電路的作用就是把小信號放大。在大會議室開會的時候，主持人的聲音不足以讓在場的任何一個人都聽清楚，這種時候有必要用傳感器把主持人的聲音轉(zhuǎn)換成電信號（因為電路只能處理電信號），用放大電路把這個信號放大后再推動揚聲器，會場的聲音就會足夠大，參會的人就能聽清楚了。
我們來看基本共發(fā)射級放大電路的組成。組成這個基本放大電路的元件很少:兩個電容,兩個電阻,一個三極管,一個直流電源。雖然電路的外在形式比較簡單，但是因為這個三極管的存在（它是三端元件，即連著輸入回路又連著輸出回路）分析起來是有難度的。這么個形式簡單的電路真的能放大信號嗎？同學(xué)們剛開始腦中是沒有一點概念的，我們可以通過仿真直觀的演示給他們看。我們選好此電路的各元件參數(shù)，在電路的輸入端輸入一個振幅為5mV的小信號，用示波器同時觀測輸入端波形和輸出端波形。比較觀察到的兩個信號，可以明顯看出輸出信號比輸入信號大了很多，近似為1000mV,為輸入信號的200倍。這就加深了同學(xué)們的認識，輸入小信號經(jīng)過此電路的作用確實能夠被放大，明確了放大電路的意義。我們知道這是一個放大電路，那么放大倍數(shù)與電路中哪些元件參數(shù)有關(guān)呢？我們可以試著改變Rb、Rc的數(shù)值，通過仿真來直觀地看一下。先把Rb改為600kΩ，發(fā)現(xiàn)輸出信號明顯變小了，近似為650mV，見圖4。我們再把Rb改為150kΩ，我們發(fā)現(xiàn)輸出信號變大了，但是輸出信號的負半周出現(xiàn)了失真，即輸出信號的波形與輸入信號不一樣了，見圖5。由此我們有了初步的認識，要增大放大倍數(shù)可以減少Rb電阻值，但是Rb過小，輸出信號會有失真。我們恢復(fù)Rb=400kΩ，改變Rc電阻的大小，觀察輸出波形的變化。仿真的時候可以在2kΩ的Rc支路串接一個幾千歐的滑動變阻器（見圖6），我們從小到大調(diào)整滑動變阻器的阻值，可以看到輸出波形隨著阻值的增大幅度是越來越大的，但是大到一定程度后輸出波形的負半周就會有失真。由此我們又有一個直觀的認識，放大倍數(shù)與Rc有關(guān)，要增大放大倍數(shù)可以適當(dāng)增大Rc的值。
以上仿真的引入，使同學(xué)們能夠比較順利地進入到對放大電路的學(xué)習(xí)中來。為了得到一個功能正常，放大倍數(shù)也較大的放大電路，我們自然地過渡到對到基本放大電路的靜態(tài)分析，進而再進入到對動態(tài)的分析。對基本放大電路靜態(tài)和動態(tài)理論分析的時候加入適當(dāng)?shù)姆抡嫜菔?，同學(xué)們可以更快的理解接受新知識。有了前期的仿真，對電路和結(jié)果都有了直觀的印象，虛擬儀器也都使用過了，最后做實際電路實驗的時候也輕松很多，提高了實驗的效率，減小實驗設(shè)備的損壞率。所以，仿真是一種很好的教學(xué)手段，很有必要加入到平時模擬電路的教學(xué)中來。
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作者：徐美娟 單位：蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院