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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇三極管放大電路，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1 三極管的非線形失真
當我們用三極管對信號進行放大的時候，目的是對信號有一定比例地放大，如果不能按比例放大，放大后的信號與原信號相比就改變了性質，這種現象我們稱之為信號失真，而這種失真是由于對原信號進行非線形放大而產生的，我們稱為非線形失真。
2 非線形失真產生的原因及分類
2.1 截止失真 現在以NPN型三極管為例說明晶體三極管的工作原理及失真原因的分析，三極管的結構和符號
三極管的發射節相當于一個二極管，而二極管具有單向導電性，其所加電壓與通過電流與二極管的伏安特性相同。
只有加到發射節上的電壓高與uon(開啟電壓)時，發射節才有電流通過，而當發射節被加反向電壓時（只要不超過其反向擊穿電壓），只有很小的反向電流通過，我們認為這種情況下三極管處于截止狀態，而在實際應用中，我們會遇到各種各樣的信號需要放大，有較強的信號，有較弱的信號，也有反向的信號，根據PN節的特性，當加到發射節上的信號為較弱的信號（小于開啟電壓），或者是反向信號時，發射節是截止的，三極管是不能起到放大的作用，輸出的信號，也出現嚴重的失真，此時的失真，稱為截止失真。
2.2 飽和失真 在了解三極管的飽失真前，我們先了解一下三極管的飽和導通，我們知道，當三極管的的發射節被加正向電壓且Ube>uon，三極管的發射節有電流通過，以NPN三極管為例，三極管的工作過程是這樣的：當發射節加正向電壓時，發射區通過擴散運動向基區發射電子，形成發射極電流IE；其中一小部分與基區的空穴復合，形成基極電流IB，又由于集電極加反向電壓，所以從發射極出來的大部分電子在集電極電壓作用下通過漂移運動到達集電極，形成集電極電流IC。當集電極上加不同電壓時，有三種情況：
2.2.1 集電節加反向電壓，集電節反偏，此時，集電極有能力收集從發射極發射出的電子，三極管處于穩定的放大狀態。如電路圖3，三極管工作在如圖5所示的放大區。
2.2.2 當集電極加正向電壓，集電極正偏，此時，發射極發射電子由于而集電極收集電子不足，即使基極電流增大，發射極發射電子電流增大，由于集電極收集電子不足，集電極電流也不會增大，這種情況稱為三極管的飽和導通，如圖5所示的飽和區。飽和導通時，三極管對信號也失去了發放大作用，此時的三極管的失真稱為飽和失真
2.2.3 當集電結所加電壓為零，即UCB=0時，三極管出處于飽和放大的臨界狀態。
3 非線形失真的解決辦法
3.1 截止失真的解決辦法 當輸入信號uiuon，保證三極管導通。如下圖所示：
3.2 飽和失真的解決辦法
3.2.1 增加VCC 由于三極管飽和的根本原因是集電結收集電子的能力不足，所以增加VCC能夠增強集電極收集電子的能力，但必須保證VCC在三極管的能承受范圍內，在RC和管子不變的情況下，能夠消除飽和失真
Ⅰ
3.2.2 增加基極電阻RB以減小基極電流，從而集電極電流IC=βIB，在集電極電阻RC和集電極電源VCC不變的情況下，由VCE=VCC-βIBRC得集電極電壓變大，從而使集電極收集電子能力增強，消除飽和失
3.2.3 減小集電極電阻，在電路中其他參數不變的情況下，減小集電極電阻RC就減小了在RC上的壓降由uCE=VCC-βIBRC知加在集電結的電壓增大，也增強了集電極收集電子的能力，從而消除飽和失真
3.2.4 更換一只β較小的管子.在其他參數不變的情況下，換一只放大倍數較小的管子，由uce=VCC-βIBRC知:在集電極電阻上的壓降減小，也即增大了加在集電結的電位，增強了集電結收集電子的能力，從而消除飽和失真，同理由Ⅰ式得β應滿足
1三極管共發射極電路的結構特點
共發射極放大電路有兩種基本形式：串聯式共發射極放大電路（以下簡稱為“串聯式電路”）；分壓式共發射極放大電路（以下簡稱為“分壓式電路”）。
2共發射極電路的應用方法
分壓式電路的主要作用是用來對小信號進行放大，其突出的優點是能夠利用放大電路所建立的電流負反饋來穩定靜態工作點，從而減小干擾特別是溫度變化對放大電路工作狀態的影響。要求電路處于線性工作狀態，同時，偏置電路一經確定，電路的工作狀態也就確定了，幾乎與三極管的電流放大倍數無關，電路能夠穩定地工作。這種電路通常用于信號的放大，它的增益高，輸出信號功率可以從多個途徑控制，如改變偏置電路元件的參數，更換三極管、改變供電電源的電壓等。在信號產生電路中用到的三極管放大電路也是采用的分壓式電路結構，利用放大管的非線性放大特性和這種電路的自給偏置效應自動調整環路增益，從而提高振蕩電路振蕩幅度的穩定性。對于主要目的是實現信號的傳輸與控制的，通常采用串聯式電路。輸入的信號是大信號，即足以使三極管工作在飽和或截止兩種狀態的信號。串聯式電路無穩定靜態工作點的優勢，其偏置電路的設置通常使放大電路的初始狀態為截止，在開關信號作用的時候，三極管會由初始的截止狀態迅速越過放大區而進入飽和狀態，三極管的這種工作狀態稱之為開關工作狀態。例如圖3所示的無觸點式電子閃光器電路中，接通轉向燈開關2，電源為三極管VT1的基極提供兩路電流，使VT1飽和導通，其管壓降UCE1很小，致使三極管VT2截止，截止的VT2又導致VT3無基極電流，VT3也截止。截止的VT2、VT3如同開關的斷開，不能為轉向信號燈提供電流，而VT1的導通電流很小，故轉向信號燈很暗。在VT1飽和導通的同時，電源在通過R1為電容C充電，使VT1的基極電位下降，當其電位低到使VT1的發射結電壓低于所需正偏電壓時，VT1截止。于是VT2通過R3得到基極偏置電壓而飽和導通，VT3亦飽和導通，轉向燈得電點亮。在VT1截止階段，電容C通過R1、R2放電。隨著電容C放電電流的減小，VT1基極的電位又逐漸升高，當高于其發射結正偏電壓時，VT1又飽和導通，VT2、VT3又截止，轉向燈又熄滅。隨著電容充電與放電的不斷進行，VT1的工作狀態在飽和與截止之間交替變換，使轉向燈閃爍。
3結語
在大信號作用下的三極管作為開關元件使用，串聯式電路就明顯優于分壓式電路。這從兩種電路的輸入電阻就可以見分曉：利用其微變等效電路，設Ri1、Ri2分別為串聯式電路和分壓式電路的輸入電阻，則：Ri1=RB∥rbe1，Ri2=RB1∥RB2∥rbe2，通常RB比RB1大一個數量級，在同樣的大信號驅動下，rbe1獲得的電流變化量比rbe2大些，亦即串聯式電路的三極管的基極電流變化大些，使三極管從截止狀態向飽和狀態轉換的可靠性高些，特別是在分壓式電路去掉旁路電容CE時，此時Ri2=RB1∥RB2∥[r-be2+(1+β)RE]，分壓式電路三極管的基極電流的變化量更小，分壓式電路開關狀態轉換的可靠性就更低，也就是說，在大信號下，實現信號的傳輸與控制往往使用串聯式電路。
作者：盧厚元 王襄 單位：湖北工業職業技術學院
關鍵詞：EWB軟件；電路仿真；共射放大電路；共集放大電路；射同集反
中圖分類號：TN710 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 11-0000-01
Triode Pin Moment Polarity Judgment Analysis Analysis on EWB Simulation
Zhang CuimingTian Qinghua
(Shijiazhuang Vocational and Technology Institute,Shijiazhuang050081,China)
Abstract:EWB software transistor formed by the"common-emitter amplifier circuit","common-collector amplifier circuit"of the simulation,the instantaneous polarity of the transistor to detect pin judge concluded,and the conclusions of the analysis shows,analysis of the past to fill the gaps.
Keywords:EWB software;Circuit simulation;Common-emitter amplifier circuit;Common-collector amplifier circuit;Same emitter and anti-collector
在三極管組成的反饋電路中，反饋類型的判斷是分析電路的一個重要環節，而判斷“正、負”反饋通常采用“瞬間極性法”。當用瞬間極性法標定各個位置的瞬間極性時，三極管各管腳極性之間的關系確定至關重要。翻閱大量資料會發現大部分沒有提及這一問題，個別資料只簡單給出結論：“對于三極管，其發射極與基極電位相同，而集電極與基極電位相反”。這一結論從何而來？理論根據是什么？不同組態的電路結論是否相同？下面我們利用EWB軟件對“共射放大電路”和“共集放大電路”進行仿真實驗，并結合理論進行了分析。
一、共射放大電路實驗仿真
（一）仿真實驗電路設計。共射放大電路是最基本的放大電路，要想使放大電路能夠不失真的完成放大任務，電路元件的參數必須設計合理、輸入信號的大小需要調節適中。根據理論計算、分析，選定放大電路各器件參數及輸入信號如下：三極管T―3DG6；直流電源VCC=12V；偏置電阻RB1=58KΩ，RB2=20KΩ，RC=2.4KΩ，RE=1KΩ；電解電容C1=10µF，C2=10µF，Ce=47µF；負載電阻RL=2.4KΩ；交流電源為f=1KHz，UP-P=30mV的正弦交流電[1]。放大電路采用靜態工作點較穩定的分壓式偏置電路。
（二）仿真電路連接。要判斷三極管三個管腳的瞬時極性，必須對三極管各管腳的信號進行檢測，以便比較管腳極性之間的關系。利用EWB軟件根據電路設計，連接仿真檢測電路如下圖1。（注：檢測時為了去掉直流成分，必須使基極檢測點在電容之前，集電極檢測點在電容之后）[2]
（三）仿真結果。由仿真圖1得到基極與集電極波形比較如下圖2，其中小波形為基極信號，大波形為集電極信號。
由仿真圖1得到的基極與發射極波形比較如下圖3，其中小波形為基極信號，大波形為發射極信號。
圖2基極、集電極波形比較 圖3基極、發射極波形比較
二、波形分析
由圖2波形可以看出，集電極信號與基極信號相位相反，呈現出：基極信號增大時，集電極信號減小；基極信號減小時，集電極信號增大。即對任一瞬時，集電極信號變化與基極信號變化相反。同樣由圖3波形可以看出，發射極信號與基極信號相位相同，呈現出：基極信號增大時，發射極信號增大；基極信號減小時，發射極信號減小。即對任一瞬時，發射極信號變化與基極信號變化相同。綜合上述，可以得出結論：對于共射放大電路，任一瞬時，三極管的發射極信號變化與基極信號的變化相同，而集電極信號變化與基極信號變化相反，即相對于基極呈現“射同集反”的結果。
三、理論推導
為什么會有這樣的結論，下面從理論角度進行分析推導。
（一）集電極與基極信號關系分析。在如圖4所示電路中，設輸入電壓信號ui方向如圖所示為：上“+”下“―”，則經過電容后，ube方向與ui相同，即B“+”E“―”。由于三極管發射結正向偏置，故由ube作用形成的基極電流ib方向應流向基極，如圖示。根據三極管的電流放大作用，此時，集電極電流ic方向向下，如圖示。根據電阻元件的伏安特性，此電流在電阻RC上形成的電壓uRC與電流ic方向相同為上“+”下“―”，如圖示。此時，由基爾霍夫電壓定律可得：
由于VCC電壓一定，當uRC增大時，uco反而減小，即，uco與uRC變化相反（反相），呈現C（上）端“―”E（下）端“+”的結果，如圖示。uco即為集電極輸出信號，即集電極輸出信號與基極輸入信號相位相反。
（二）發射極與基極信號關系分析。發射極信號即電阻RE上的電壓ueo。在上步分析的基礎上，根據三極管三管腳的電流關系可知，此時三極管發射極電流ic方向向下，那么，ic在電阻RE上形成的電壓ueo方向為上“+”下“―”，[3]如圖示。即發射極信號ueo與基極信號ui相位相同。
參考文獻：
[1]姚國儂.電路與電子學[M].北京:電子工業出版社,1998,1
關鍵詞：疊加定理、電子技術、放大電路
電子技術基礎則是中等職業學校電氣電子類專業通用的技術基礎課程。作為一門基礎課程，對于現有學生來講，課程內容顯然不易理解和掌握。尤其是大量的非線性電路的分析更是顯得艱澀難懂。放大器作為電子設備中最重要最基本的單元電路，其應用非常廣泛，在電子技術中介紹是必不可少的。如何分析三極管放大電路，使學生掌握基本的放大電路的工作原理，就成為了重點中的重點。
一、三極管放大電路課程分析
在講授三極管及放大電路教學過程中，因為是新課程，新元件的使用（原來皆是兩腳元件），學生接受有障礙，且知識點多，從電路組成到直流通路、交流通路、輸入V―A特性、輸出V―A特性、Q點、Ri、Ro、Au、h參數等效電路、飽和失真、截止失真等等（還不包括三極管本身參數，如：?、rbb、rbe等）。當需要理解和記憶的材料數量偏大時，就會給學習帶來困難。研究表明，在這種情況下，把記憶的組織適當分散成若干小單元后，再依次存貯，記憶的效果就會好些。
二、基爾霍夫電流定律與管腳電流關系
基爾霍夫電流定律又叫做節點電流定律，它指出：電路中任意一個節點或假定封閉曲面上，任意時刻，流入的電流之和等于流出節點的電流之和，當討論電流方向有正負時可以有ΣI=0。
當學生根據三極管輸出特性曲線得出，三極管工作在放大區時有iC=βiB時，可以根據基爾霍夫電流定律取三極管為一閉合曲面，則有ΣI=0，即有iE=iB + iC = iB（1+β），且iE方向與iB和iC方向相反如圖所示：
三、疊加定理與放大器靜態、動態分析
疊加定理是線性電路的一種重要分析方法，它解決了由線性電阻和多個電源組成的線性電路中，電流分布的問題。假定在電路內只有各個電源單獨作用時，在此支路所產生的電流保持不變，對此電路求其電流分布，再假定只有第二個電動勢起作用，而所有其余電動勢都不起作用，再進行計算；依次對所有電動勢進行計算后再把所有結果合并進而求出整個電路中的電流分布。
使用電工中對線性電路進行分析方法對非線性元件三極管構成的放大器進行分析時，就要注意電壓或者叫做信號是否能夠疊加的問題。對于放大電路的最基本要求，一是不失真，二是能夠放大，若波形嚴重失真，則波形就無意義，所以只有信號在整個周期內三極管始終保持在放大狀態，輸出信號才不會失真。
一般情況下，在放大電路中，直流信號（靜態電壓、電流）和交流信號（動態電壓與電流）總是共存的，但是由于電容、電感等元件的存在，直流量所經的通路與交流信號所經過的通路并不完全相同，此時就可考慮用疊加定理。
分析電路圖1：
圖中分別有兩種電源，+VCC和US，則可將電路分開，于是根據疊加定理先將US短路，此時注意到整個電路為支流+VCC，于是C1、C2相當與短路，于是又可轉化為圖2：（實際成為電路的直流通路）
又將+VCC短路，于是有此時電路電源為交流電源，可以有C相當與短路，電路可轉化為圖3：（實際成為交流通路）
在進行靜態分析時，充分運用到電位知識點，由教師選擇兩條通路，啟發學生自己得到IB，IC和UCE的表達式。這樣不但使學生掌握了基本共射放大電路的靜態分析方法，而且為學生分析以后的共基、共集以及偏置電路打下了良好的基礎。
四、信號疊加與非線性失真
將靜態工作點Q代入到三極管的輸入曲線，于是可討論Q點位置、UBE與三極管發射極的關系，可見Q點低若uBE
若uBE< 0.7（由圖上可以讀出），則發射結截止，所以截止失真，即陰影部分信號放大失真。
對于飽和失真，當Q點過高時，ib為不失真正弦波，但是由于輸入正半周太大，峰值部分若進入三極管飽和區會引起ic產生頂部失真。同樣利用波形疊加的理論來解釋，有：
當uBE大于 0.7V時，發射結正偏，輸入端不失真，但是有uBE變大，則ib變大，同時ic變大，UCE =VCC―IcRC值變小。若UCE接近于0甚至變為負值時，則三極管集電結正偏，進入飽和區，可能有部分UBE太大的信號無法正常放大，于是有過大的UBE信號（圖中陰影部分）放大失真。
顯然相對于復雜的輸出特性曲線分析，因為學生有疊加的基礎，用信號疊加的方法更加易于理解。同時，對于前面介紹過的靜態工作點Q的分析加深了學生對IB、IC、UCE之間的關系的掌握，起到了即學即用，加深掌握和記憶的效果。
參考文獻：
[1]甄德山，教育學新編，天津教育出版社，1996.6，天津
[2]周紹敏，電工基礎，高等教育出版社，2006.5，北京
委托人夏洪,男,1966年8月7日出生,漢族,重慶華科專利事務所專利人,住重慶市渝中區北區路10號17-2.
委托人龔治俊,男,1973年5月1日出生,漢族,重慶市高新技術產業開發區渝欣電子有限公司員工,住重慶市沙坪壩區小龍坎正街252號附8號7-1.
被告重慶三力達電子有限公司,住所地重慶市南岸區四公里400號。
法定代表人杜厚坤,董事長。
委托人涂強,男,1962年11月5日出生,漢族,重慶恒信專利有限公司專利人,住重慶市九龍坡區西彭鎮大石堡七村7幢18號附11號。
原告胡云平訴被告重慶三力達電子有限公司專利侵權糾紛一案,本院于2004年3月16日受理后,依法由審判員張仁輝擔任審判長,與審判員黎慧、秦文組成合議庭,于2004年5月10日公開開庭進行了審理。因被告重慶三力達電子有限公司對涉案專利向中華人民共和國國家知識產權局專利復審委員會提出無效宣告請求,本院于2004年6月14日依法裁定中止本案訴訟。2005年9月15日本院恢復本案審理并變更了原合議庭組成人員,由審判員楊光明擔任審判長,與審判員黎慧,審判員趙志強組成合議庭再次公開開庭審理了本案。原告胡云平的委托人夏洪、龔治俊,被告重慶三力達電子有限公司的委托人涂強到庭參加訴訟。本案現已審理終結。
原告胡云平訴稱,2002年7月9日,原告向國家知識產權局申請了“汽油發動機一體化點火器”實用新型專利, 2003年5月28日獲得授權,原告依法繳納了專利年費,其專利至今有效。原告的 “汽油發動機一體化點火器”包括點火器外殼及其內部的點火控制電路,該點火控制電路具有三管級聯放大電路,它代替了原點火控制電路中的達林頓晶體三級管,在不影響原點火控制電路功能的前提下,極大地降低了產品的成本,為點火器生產企業帶來了較大的經濟效益。原告發現被告重慶三力達電子有限公司生產的點火器包含了原告點火器的全部必要技術特征,侵犯了原告的專利權。請求法院判決:1、被告立即停止專利侵權行為,銷毀尚未出售的侵權產品,并賠償原告經濟損失8 萬元。2、由被告承擔本案訴訟費。
原告胡云平為支持其訴訟請求,向本院提交了以下證據材料:
1、“汽油發動機一體化點火器”實用新型專利證書;
2、(2003)年度專利年費發票;
3、實用新型專利權利要求書、說明書及附圖;
4、實用新型專利檢索報告;
5、中華人民共和國國家知識產權局專利復審委員會《無效宣告請求審查決定》;
6、被告生產的點火器實物、被告開具的收據及原告自己繪制的被控侵權產品的圖紙;
7、原告當庭提交了2005年7月1日國家知識產權局專利年費收據和國家知識產權局授予實用新型專利權及辦理登記手續通知書。
以上證據1-5、證據7證明原告專利的有效性及專利權的保護范圍。證據6證明被告的侵權事實。
被告重慶三力達電子有限公司辯稱,1、被告已對國家知識產權局專利復審委員會第7078號《無效宣告請求審查決定》向北京市第一中級人民法院提起行政訴訟,該決定尚不具有法律效力,請求法院繼續中止對本案的審理。2、被告的產品沒有侵犯原告的專利權,原告提交的證據不能證明其主張。3、原告提供的被控侵權的 “168F點火器” 實物不能證明是被告生產的。
被告重慶三力達電子有限公司為支持其抗辯意見,向本院提交了以下證據材料:
1、高等教育出版社出版的《電子技術基礎》模擬部分(第四版)的封面、出版面和第111頁的復印件,1999年6月版;
2、高等教育出版社出版的《模擬電子技術基礎》(第三版)的封面、出版面和112頁的復印件,2001年1月版;
3、ZL 91217824.8實用新型專利說明書,公告日為1992年7月29日;
4、請求北京市第一中級人民法院撤銷中華人民共和國國家知識產權局專利復審委員會第7078號《無效宣告請求審查決定》的相關材料(共計73頁)。
以上證據1-3證明原告的“汽油發動機一體化點火器”實用新型專利系公知技術。證據4證明被告就國家知識產權局專利復審委員會第7078號《無效宣告請求審查決定》已向北京市第一中級人民法院提起行政訴訟,請求重慶市第一中級人民法院繼續中止對本案的審理。
經庭審質證,雙方當事人對上述證據材料提出如下質證意見:
被告重慶三力達電子有限公司對原告的證據1(專利證書)的真實性沒有異議。對證據2(2003年度專利年費發票)的真實性、關聯性沒有異議,對證明專利的有效性有異議,認為該證據不能證明2003年之后原告的專利是否還有效。對證據3(專利說明書、權利要求書及附圖)的真實性沒有異議,但認為原告對其授予專利權的圖紙進行過修改,與被告從網上下載的圖紙不一致,被告從網上下載的原告專利的圖紙不具有實用性。對證據4(檢索報告)的真實性沒有異議。對證據 5(復審決定)的真實性沒有異議,但認為該證據顯失公正。對證據6的真實性沒有異議,但認為證據6中的實物不能證明是被告生產的產品。對證據7認為是當庭提交的證據,已超過舉證期限,不予質證。
原告對被告提供的證據的真實性沒有異議。
根據原、被告的上述舉證與質證意見,本院認證如下:
對原告提交的證據材料1-6的真實性被告沒有異議,對被告提交的證據材料1-4的真實性原告也表示沒有異議,本院對上述證據予以確認。對原告提交的證據材料7,本院認為,該證據材料雖然系原告當庭提交,但是在舉證期限屆滿后產生的新證據,符合證據規則的相關規定,對此本院予以確認。
根據本院確認的上述證據以及當事人的陳述,本院查明下列事實:
2002年7月9日,原告胡云平向中華人民共和國國家知識產權局申請了名稱為“汽油發動機一體化點火器”實用新型專利,國家知識產權局于2003年5月28日授權公告,專利號為ZL 02275674.4.原告依法繳納了專利年費,該專利至今有效。
原告的“汽油發動機一體化點火器”實用新型專利的權利要求內容:1、一種汽油發動機一體化點火器,包括點火器外殼及其內部的點火控制電路,點火控制電路包括點火角度控制電路F1和定子線圈L1、L2,其特征在于:該點火控制電路還包括一三管級聯放大電路F2,其由一個PNP三極管T2和兩個NPN三極管 T1、T2連接而成,其中三極管T1的集電極與三極管T2的基極連接,三極管T2的集電極與三極管T3的基極連接,三極管T1的發射極與三極管T3的發射極連接,三極管T2的發射極與三極管T3的集電極連接。2、根據權利要求1所述的汽油發動機一體化點火器,其特征在于,在所述的三管級聯放大電路F2中,還有一電阻R2跨接于三極管T2的基極和發射極之間。
2004年5月13日,原告向國家知識產權局專利復審委員會提交了更正錯誤請求書,請求將權利要求書中權利要求1第4行的“其由一個PNP三極管T2和兩個NPN三極管T1、T2連接而成”修改為“其由一個PNP三極管T2和兩個NPN三極管T1、T3連接而成”,即將NPN三極管“T2”改為“T3”。國家知識產權局專利復審委員會審查認為,結合本專利說明書和附圖可知,修改前的權利要求1中的該部分內容為明顯筆誤,這種修改沒有擴大本專利的保護范圍,請求人當庭對此修改也未提出異議,符合審查指南的有關規定,因此,同意將NPN三極管“T2”改為“T3”。
在《電子技術基礎》教學中引入EWB軟件，對一些共射放大電路，功放電路等實驗進行仿真，幫助學生理解電路的有關原理，電路實驗現象，運用顏色，圖形，運動圖象等多種手段，將無法觸摸，難于理解的電路原理真實化和形象化。解決中職電子教學中儀器數量不足種類不多學生學習困難，學習積極性不高的問題，以提高學生學習的自主性。
【關鍵詞】電子技術 共射電路 OTL功放 全加器 仿真
1 EWB軟件簡介
EWB軟件的全稱是Electronics Workbench，其實質是一個虛擬電子實驗室，提供了模擬和數字電路的虛擬實驗環境，具有和真實的實驗室一致的元器件庫和儀器儀表，還具有完整的混合摸擬和數字信號模擬功能，EWB作為一個EDA軟件，功能強大，可視化界面清晰且易學易用，學生在這個實驗環境中不僅可以精確地進行電路分析，深入理解電子電路的原理，同時可以大膽地設計簡單的電路，有利于培養學生的創新思維和創新能力。
2 共射極放大電路的EWB仿真：
在《電子技術基礎》這門課程里大家學習了共射極放大電路，現在我們通過EWB軟件來畫一個分壓偏置放大電路來研究信號的放大原理。
2.1 電路原理圖
如圖1所示。
2.2 電路的功能及各元件參數
圖中參數如下：Rb1=20KΩ，Rb2=10KΩ，Rc=2KΩ，Re=2k，C1=10uf，C2=10uf，Ce=100uf。該電路是在基本放大電路基礎上改進而成，其主要功能是改善了由于溫度，電源電壓變化等因素造成的三極管靜態工作點的改變，根據三極管的“直流負載線”的分析可知，當三極管的靜態工作點（Q點）發生了改變，改變情況是Q點要么往上跑，要么往下跑，Q點如果往下跑就會使三極管進入截止區，Q點如果往上跑就會使三極管進入飽和區，最終帶來的后果是放大器輸出的信號波形就會失真，從而影響放大器放大的質量；根據多年的教學經驗，一般的學生對信號這個概念的理解是比較困難的，在這里我們可以通過EWB軟件提供的虛擬元件和儀器，畫出一個分壓式偏置放大電路，然后通過信號發生器和示波器來觀察輸出的信號波形，以及信號波形是否產生了失真，同學們通過軟件的運行效果實實在在的在電腦上看到信號波形，這樣能夠使同學們對放大電路的理解從一個感性的認識到理性的認識。
2.3 仿真后的實驗總結
通過對該電路仿真我們看到了在放大器的輸入端輸入一個幅度較小的正弦波信號，在放大器的輸出端通過示波器顯示框觀察我們發現波形的幅度更大，并且輸入信號的相位和輸出信號的相位發生了變化，剛好相差180度，這種現象我們稱為反相或者叫倒相，由此可以得出共射放大電路對信號進行了倒相放大的原理。
3 OTL功率放大電路的EWB仿真
在《電子技術基礎》課程里大家學習了OTL和OCL功放電路，OTL和OCL電路的區別OTL是單電源供電，輸出有耦合電容，OCL是雙電源供電，輸出無耦合電容，由于功率放大電路元件較多學生理解起來比較困難，OCL電路使用兩個電源供電，給使用維修帶來不便，在現行功放電路中，使用更為廣泛的是單電源供電的OTL電路，現在我們通過EWB來畫一個OTL功放電路來看一下電路中信號波形的變化，以方面學生更好的理解功率放大電路的原理。
3.1 OTL功率放大電路原理圖
圖2中SW是一個單刀雙擲開關，在這個圖里我們把開關一直打向左邊用于檢測輸入信號的波形變化情況，實現雙蹤顯示。
3.2 電路圖中各元件參數及作用
圖2中VD1，VD2為開關二極管，型號為1N4148，R1=10KΩ，R2=10 KΩ，這四個元件共同組成了VT1，VT2的偏置電路，其作用是為功放管VT1，VT2提供起始偏壓，使其靜態時處于微導通狀態，以消除交越失真；為了判斷三極管是否工作在微導通狀態，幫助同學們理解克服交越失真的原理，所以在電路圖中添加了兩個電壓表，一個電壓表接在了三極管VT1的基極，另一個電壓表接在了三極管VT2的基極，其目的是用于檢測兩個三極管是否工作在微導通狀態，如果三極管工作在微導通狀態，其基極電壓至少應該在0.7V以上，這樣就可以避免交越失真的發生；C1=10uf為輸入信號的耦合電容，C2=1000uf為輸出信號的耦合電容并充當負半周的電源；RL為負載電阻，我們在功放電路的輸入端接入信號發生器并選擇產生波形為正弦波信號，在功放的輸出端接入示波器，通過示波器顯示框來觀察波形的變化情況，下面我們通過仿真后來看一下電壓表的讀數與輸入與輸出信號波形的變化。
4 全加器邏輯功能的EWB仿真
在《電子技術基礎》課程里學生除了學習模擬電路外還要學習數字電路，數字電路這一部分的內容在很多學校都沒有講或講得很少，數字電路相對于模擬電路而言，學生學習起來比較困難一點，在數字電路的組合邏輯電路里有一節專門講了加法器，加法器主要有半加器和全加器兩種，我們這里主要討論一下全加器，所謂全加器是實現二進制全加的運算電路，它除了把本位的兩個數Ai、Bi相加外，還要加上低位送來的進位數Ci-1，因此全加器有三個輸入端分別為Ai、Bi、Ci-1；兩個輸出端分別為和數Si和向高位進位數Ci，那么全加器的邏輯功能（研究輸入與輸出關系）是怎么樣的，現在我們通過EWB軟件的編輯環境將全加器邏輯電路圖畫出來并通過該軟件的仿真功能來看一下該電路邏輯功能。
全加器邏輯電路圖如圖3所示。
5 總結
一件創新的工具將會改變人們的工作習慣，同樣一個好的軟件，也會改變人們的對知識的獲取方式和學習習慣，在中職《電子技術基礎》教學中引入EWB軟件后，對教學過程，教學方法以及教學實施提出了新的要求，要求我們的老師要不斷的學習一些新的知識和軟件從而提高自身的知識底蘊，這樣才能把課講好學生才能夠聽懂。
參考文獻
[1]馬漢蒲，余宏玖.電子測量項目教程[M].武漢：華中科技大學出版社，2010.
[2]李明生.電子測量儀器與應用[M].北京：電子工業出版社，2008.
[3]曾祥富，張龍興，童士寬.電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，1996.
這里介紹的儲藏室門被撬報警器是筆者專為此設計，經一位同事實際安裝使用，曾兩次成功報警！
一、工作原理
儲藏室門被撬報警器的電路如圖1所示。壓電陶瓷片B1在這里用作振動傳感器，它固定在門鎖附近。模擬聲集成電路A和功率放大三極管VT2、揚聲器B2等組成音響報警電路；晶體三極管VT1用于放大壓電陶瓷片B1產生的振動電信號，并向模擬聲集成電路A提供正脈沖觸發信號。
平時，晶體三極管VT1、VT2均處于休息狀態，模擬聲集成電路A不工作，揚聲器B2無聲，整個電路靜態電流僅為3μA左右。
一旦竊賊撬鎖開門，就會引起門扇背面固定的壓電陶瓷片B1產生振動。B1輸出一個微弱的電信號，使原來休息的VT1導通，電池G1通過VT1向A的觸發端提供一個正脈沖信號，使A受觸發工作。A工作后，其輸出端輸出內儲“叮——咚……”聲電信號，經VT2功率放大后，驅動計數器B2發出響亮的警告聲。
模擬聲集成電路A每受一次觸發，揚聲器B2會連續發出三遍“叮——咚”聲，時間約4秒。
電路中，晶體三極管VT1未設置偏流電路，目的有兩個：一是利用VT1導通需壓電陶瓷片B1提供＞0.65V正向電壓這一特性，使電路只對強烈的撬鎖振動有反應，而對一般輕微振動無反應，從而降低誤報率；二是大幅度降低了電路的靜態電流，使電池使用時間大大延長。
電池G1為模擬聲集成電路A提供合適的3V工作電壓，G2主要是和G1串聯起來，將晶體三極管VT2的工作電壓提高到6V，使揚聲器B2聲音顯著增大。
二、元器件選擇
A選用KD-153H型“叮——咚”門鈴專用模擬聲集成電路。該集成電路用黑膏封裝在一塊24mm×12mm的小印制電路板上，并給有插焊元器件（主要是功率放大三極管）的孔眼，安裝使用很方便。
KD-153H的主要參數：工作電壓范圍1.3 V～5V，典型值為3V，觸發電流≤40μA；當工作電壓為1.5V時，實測輸出電流≥2mA、靜態總電流＜0.5μA；工作溫度范圍-10℃～60℃。
晶體管VT1用9015（集電極最大允許電流ICM=-0.1A，集電極最大允許功耗PCM=310mW）或9012、3CG21型硅PNP三極管，要求電流放大系數β＞50；VT2用9013（ICM=0.5A，PCM=625mW）或3DG12、3DK4型硅NPN中功率三極管，要求β＞100。
B1選用普通HTD27A-1或FT-27型壓電陶瓷片，其他型號的也可代用，但片徑應盡可能選擇得大一些，以提高報警器觸發靈敏度。B2可用8Ω、0.25W小口徑動圈式揚聲器。G1和G2分別用兩節5號干電池串聯（配套塑料電池架）組成。
三、制作與使用
由于整個報警器不必另行再自制電路板。焊接時，按圖1所示，將晶體三極管VT1和VT2直接焊在模擬聲集成電路A的小印制電路板上，然后把它和電池G1、G2一同裝入體積約70mm×60mm×20mm的絕緣小盒內。
關鍵詞:泵站 計算機 U/I轉換器
1、U/I 轉換器原理
U/I轉換器是將電壓轉換為電流的轉換器,它不但要求輸出電流與輸入電壓具有線形關系,而且要求輸出電流隨負載電阻的變化所引起的變化量不超過允許值,即轉換器具有恒流性能。圖1為非隔離型的U/I轉換器原理圖。
圖1 非隔離型U/I轉換器原理圖
2、U/I轉換器電路的設計
這個電路（見圖2）是一個非隔離型的U/I轉換電路。它由輸入電壓的分壓放大環節,基準電壓的分壓環節,輸入電壓、基準電壓、反饋電壓的比較環節,反饋環節,倒相放大環節,電流輸出環節。
2.1 輸入電壓的分壓放大環節
它由主要元件運算放大器LM385和分壓器P1構成,如圖2種輸入電壓的分壓放大環節所示。首先,輸入電壓Ui經過由R0和R1組成的的分壓電路,這樣做的目的是為了增大輸入電流的輸入范圍,分壓公式為:
（1）
這樣Ui1就成為了運算放大器LM358的正相輸入。運算放大器的反相輸入端接入反饋信號。反饋回路由分壓器P1,電容C1,電阻R2和電阻R3組成。分壓器P1的調節對運算放大器的輸出有著微小的調節作用,它對輸入電壓的調零起到了微調的作用。電容C1的作用是去掉放大過程中的交流干擾信號。
2.2 基準電壓的分壓環節
它由-5V穩壓管和分壓器P2構成,如圖2中基準電壓的分壓環節所示,由于-5V穩壓管的作用,U1節點上的電壓為-5V,這是一個恒定值。再經分壓管P2的分壓作用,得到一個小于或等于U1（-5V）的電壓U2,這個U2就作為基準電壓接到下一級比較器的正相端.
2.3 比較環節
它由運算放大器LM741、分壓器P3和電容C2構成,如圖2中的比較環節可了解這個結構。這個環節中的基準電壓Ub2不再是那個從分壓器P2上所分下來的電壓U2,而是U2和由電阻R7反饋回來的電壓信號疊加而成的電壓。輸入電壓Ui2也是Ui經前一個環節分壓放大后的信號和有電阻R8反饋回來的電壓信號疊加而成的。由于加入了反饋信號,這個電路就具有了深度的負反饋,因此電路將具有良好的恒流性能。而由運算放大器的輸出端通過C2連接到運算放大器的反相輸入端,這是為了平穩電路。
2.4 反饋環節
見圖2的反饋環節,它由電阻R7、R8,分壓器P4,電容C3組成,作用就是引回反饋信號,使電路具有深度電流負反饋。所以,這個環節不再贅述。
2.5 倒相放大環節
如圖2中的倒相放大環節所示,它由三極管T1和穩壓管D1構成。穩壓管D1的電壓使三極管T1一直處于導通狀態,這樣輸入信號就可以經過T1進行放大。圖中的R9是一個偏置電阻,使T2可以導通。這樣,經放大后的信號就傳遞給了T2,因為在T2的射極上有負載電阻,所以可以得到輸出電流。
2.6 電流輸出環節
如圖2中的電流輸出環節所示,這部分由分壓器P4,三極管T2,電容C3組成。三極管T2的射極接有P4和電容C3。電容C3的作用是消除三極管放大時產生的交流電流干擾信號。而P4在電路中的調節作用是確定電流輸出的范圍,這就為我們所需不同的電流范圍提供了方便。
2.7 U/I轉換電路的整個流程
如圖所示,這是U/I轉換電路整個流程的電路圖。它是將1～5V的電壓信號Vi加到U/I轉換電路的電壓輸入端。電壓信號先經過分壓處理,然后又進入運算放大器LM358進行放大,這樣做的目的就是可以使電壓輸入信號的可調范圍更大。經過放大的信號和反饋信號疊加后進入運算放大器LM741和基準電壓進行比較,這樣的目的是通過電路中的可調基準電壓對輸入電壓進行零點調節。接著信號進入三極管T1進行放大倒相放大,接下來就是進入三極管T2。三極管T2作為輸出電流環節的重要組成部分,輸出電流的負載電阻將接在三極管T2的射極上,這樣在這部分我們就可以得到和輸入電壓對應的輸出電流。
3、U/I轉換器的應用
各種儀表有自己的輸出信號的類型和范圍,對輸入信號的類型和范圍也有要求,如DDZ-Ⅱ型儀表的輸入、輸出都是0～10mADC的電流信號;DDZ-Ⅲ型儀表的輸入、輸出都是4～20mADC的電流信號或1～5VDC的電壓信號;要將這些儀表連用,就必須經過信號轉換器將不同的信號進行線性轉換。
U/I轉換器在現代化水利泵站中的應用是非常廣泛的,在大張莊泵站中的一些老式儀表和傳感器的輸入、輸出信號與泵站的H9000計算機監控系統中下位機LCU柜中的輸入、輸出進行信號連接中就采用了U/I轉換器。這是因為在信號傳輸中電壓信號的衰減比電流信號要大很多,就造成現場的實際數據和上位機的顯示數據存在很大的差異。例如,在大張莊泵站中油壓裝置的壓力傳感器和前后池測量水位的壓力傳感器的輸出信號都是電壓信號,而且距離下位機是最遠的,如果它的電壓信號直接傳輸,就會有產生很大偏差。而U/I轉換器可將0～10VDC或1～5VDC的電壓信號轉換為4～20mADC或0～10mADC的電流信號。所以我們在傳感器的輸出端安裝一塊U/I轉換器,使輸出信號轉換成電流信號向下位機傳送,這樣就使實際值和顯示值的誤差減至最小。
但我們在使用U/I轉換器時,需要考慮以下問題:
(1)線性特性:即要求轉換器的輸出信號y與輸入信號x之間具有比例關系,即（3）式中A、B——常數。
轉換器的線形誤差（即轉換精度）不得超過允許值。對大過量程信號的轉換器,線性誤差一般要求小于0.01%;對小量程信號（如mV級信號）的轉換器,一般要求小于0.5%。
(2)要求信號轉換器具有一定的輸入阻抗和輸出阻抗,在儀表連用時,輸入阻抗和輸出阻抗的匹配直接影響信號的轉換精度。
(3)直流電位隔離問題:在某些場合進行信號的傳遞和轉換時,要求輸入電路、輸出電路與電源電路在直流電位上彼此隔離,其目的在于輸入、輸出電路的接地點可以選擇,并可提高抗干擾能力。因此,有隔離型與非隔離型兩類轉換器。在隔離轉換器中,有兩種實行電路隔離的方法,一種是采用電磁隔離器（變壓器或變流器）通過磁耦合傳輸信號,另一種是采用光耦合器為主要元件構成光電隔離器。光電隔離器是近年來發展起來的新型器件,它已在許多新型儀表中得到應用。
參考文獻
[關鍵詞]獨立學院 課程 教學方法
[中圖分類號]G642 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349（2016）20-0207-02
獨立學院是指普通高校根據教育部《關于規范并加強普通高校以外的機制和模式試辦獨立學院管理的若干意見》的規定，與之以外的其他社會組織、團體或個人合作，自籌經費并舉辦的具有本科層次、實施本科高等教育的學院。它是普通高校的重要組成部分，又與普通高校不同，有其獨特性。獨立學院介于研究型大學與應用型職校之間，培養的人才既不是研究型設計人員，又不是完全應用型技工，應定位于本科應用復合型專用人才。如果簡單沿用普通高校的培養方案、教育模式和教學方法，就達不到我們預期的培養目標。針對生源特點，以保障獨立學院教育教學質量的提高、保障獨立學院本科教育的基本要求，培養出具有獨立學院特色的本科應用復合型專業人才，研究探索適合獨立學院本科教學的教學方法，勢在必行。本文就電子類、光電類專業的電子技術基礎課程的教學方法進行探討。
一、精學教學內容
《電子技術基礎》課程是理論性和實踐性都很強的一門學科，是電子專業、光電專業的一門重要專業基礎課程，教學大綱給出的課時越來越少。如何上好這門課程，使學生打好專業基礎，首要的就是在完成教學大綱要求的前提下，新選講課內容，做到內容豐富、結構合理、概念清晰、條理清楚，在原有經典知識基礎上，適當增加新器件、新知識。
電子技術基礎主要分為模擬電子和數字電子兩大模塊。每一模塊以基本部件為基礎要素，再由基本部件構成的各種電能為重點進行以分析。模電的基本部件就是二極管、三極管、場效應管等。每個部件應該簡化內部結構等的講述，重點介紹外部特性、參數、檢測、應用等。數電的基本部件就是各種基本邏輯門，各種存儲器、觸發器等。同理，應該簡化內部電路結構的講述，而重點講解邏輯門和觸發器的邏輯符號、邏輯關系。以基本部件為核心，可構成各式各樣的電路。例如，由二極管可構成整流、限幅、鉗位、檢波、開關等電路；由三極管（場效應管）可構成各種放大器（低頻、高頻、功率差分），由門電路可構成各種組合邏輯電路；由觸發器可構成各種時序電路等等，對這些電路不必一一講解，要節選內容。重點講解，通過典型電能，教會學生分析思路和方法，做到舉一反三，典型經典電路要求學生記熟，整個教學過程要貫穿分析和設計兩條主線。典型、經典電路一見就知道是什么電路、有什么功能；一般電路能夠分析出功能，學會分析方法；給定要求，能夠設計出相應的電路。隨著科學技術的發展，新器件不斷涌現，集成化的程度不斷提高。過去很多分立元件構成的電路現今已由集成電路取代。應重點講解集成電路，而對分立元件構成的電路可少講甚至不講。例如，分立原件的橋式整流已由橋堆代替；分立元件功放已由集成功放代替（大功率放大器除外）；集成運放可實路許多分立元件放大器的功能；分立元件的直流穩壓電源由集成三端穩壓器取代；而教學電路的集成化更高，集成邏輯門、集成觸發器、集成計數器等，這些是我們的需要重點介紹的，這也是知識更新的要求。對集成電路的講解，要簡化內部結構和工作原理，甚至可不講解。重點介紹集成電路的功能、引物功能、參數、使用，以及如何查找相應的集成電路。
二、靈活的教法，激發學習興趣
提出問題，引發學習興趣。結合教學內容，從日常生活和常見電器設備中提出問題，用“為什么”啟發學習求知欲，是引發學生學習興趣最有效的方法。例如：由走廊延時燈可以引起學生對聲控、光控、定時電路的求知欲；由于機立電器，可引起學生對直流穩壓電源的比較器電路的求知欲；由電腦小音箱和廣場舞用的音響功率擴音器引起學生對學習低頻放大器、功率放大器、仿真放大器等的求知欲望；由交叉路口數字變化信導燈引起學生對數碼顯示、計數器電路的求知欲……
演示教學，爭強感性認識。演示是教師利用各種教具、實物或示范試驗，使學生獲得相關知識的感性認識最直接的教學方法，運用得當，可得到事半功倍的效果。電子技術基礎課程演示教學，一是講電路基本部件（二極管、三極管，場效應學、門電路、觸發器等）時拿相應實物讓學生觀看，增加感性知識，然后再講解器件結構、原理、性能、使用等；二是講具體電路r能做相應電路，對原理、電路功能進行驗證。元件參數變化對電路狀態影響變化直觀表現。效果是明顯的，既增加學生學習興趣，又加深了學生對電路原理的理解。例如三極管對電流的控制演示、集成三端穩壓器穩壓的演示、集成功率放大器電路的演示、集成計數器計數電路的演示、555定時器構成定時電路和方波產生器電路的演示等。
精選設計課程，提高綜合能力。教學的最終目的，是學生對電路綜合能力的提高。可在單元電路模塊結束后，給學生精選設計課題，由學生用已學知識完成電路設計，一方面是所學知識的綜合利用和檢驗，另一方面當學生完成電路設計而達到要求時，能獲得一種成就感，更會激發學生學習的興趣。設計可只畫出電路圖，有條件也可做出實際電路。例如，模電部分可由學生設計完成電腦用小音箱電路，它包括了直流穩壓電源電路、前量放大器（分立元件或集成運放完成）、功率放大器（分立元件或集成功放）；數電部分可由學生設計完成數碼顯示器電路，它包含了555電路應用、集成計數器電路、數碼顯示譯碼器等。都是所學知識的基本組合。
三、加強實驗環節，提高動手能力
通過課堂教學，學生對電子技術有了一定的掌握，但實際動手能力還很差。只有通過實際操作，才能逐步提高。實驗環節主要在以下幾個方面：
（一）元件的識別、檢測和儀器，儀表的正確使用
1.電阻、電容的讀數與測量
①四環電阻（前兩環標識有效數字，第三環標識10的次冪，第四環位標識誤差位）和五環電阻（前三環標識有效數字，第四環標識10的次冪，第五環位標識誤差位）的讀數（棕1，紅2，橙3，黃4，綠5，藍6，紫7，灰8，白9，黑0）。②電容的讀數：區別獨石電容（如：101，102，103）和電解電容（容體上標識容值和電壓）。③用指針式或數字萬用表分別檢測電阻與電容的好壞。
2.二極管的識別與檢測
①注意二極管的主要參數（最大整流電流、最大反向工作電壓）。②二極管的極性判別（通過元器件上黑圈上的標識或用萬用表測量）。③二極管的好壞判別（用萬用表測量PN節是否存在）。
3.三極管的識別與檢測
①三極管的主要參數（電流放大系數、耗散功率、頻率特性集電極最大電流、最大反向電壓、反向電流）。②三極管的引腳判別（a、判定基極。用萬用表R×100或R×1k擋測量管子三個電極中每兩個極之間的正、反向電阻值。當用第一根表筆接某一電極，而第二表筆先后接觸另外兩個電極均測得低阻值時，則第一根表筆所接的那個電極即為基極b。這時，要注意萬用表表筆的極性，如果紅表筆接的是基極b，黑表筆分別接在其他兩極時，測得的阻值都較小，則可判定被測管子為PNP型三極管；如果黑表筆接的是基極b，紅表筆分別接觸其他兩極時，測得的阻值較小，則被測三極管為NPN型管如9013，9014，9018。b、判定三極管集電極c和發射極e。以PNP型三極管為例，將萬用表置于R×100或R×1K檔，紅表筆基極b，用黑表筆分別接觸另外兩個管腳時，所測得的兩個電阻值會是一個大一些，一個小一些。在阻值小的一次測量中，黑表筆所接管腳為集電極；在阻值較大的一次測量中，黑表筆所接管腳為發射極）。
4.單、雙向晶閘管的識別與檢測
①晶閘管的引腳判別（晶閘管管腳的判別可用下述方法：先用萬用表R*1K擋測量三腳之間的阻值，阻值小的兩腳分別為控制極和陰極，所剩的一腳為陽極。再將萬用表置于R*10K擋，用手指捏住陽極和另一腳，且不讓兩腳接觸，黑表筆接陽極，紅表筆接剩下的一腳，如表針向右擺動，說明紅表筆所接為陰極，不擺動則為控制極）。②單向可控硅的檢測（萬用表選電阻R*1Ω擋，用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數為數十歐姆的一對引腳，此時黑表筆的引腳為控制極G，紅表筆的引腳為陰極K，另一空腳為陽極A。此時將黑表筆接已判斷了的陽極A，紅表筆仍接陰極K。此時萬用表指針應不動。用短線瞬間短接陽極A和控制極G，此時萬用表電阻擋指針應向右偏轉，阻值讀數為10歐姆左右。如陽極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時，萬用表指針發生偏轉，說明該單向可控硅已擊穿損壞）。③雙向可控硅的檢測（用萬用表電阻R*1Ω擋，用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻，結果其中兩組讀數為無窮大。若一組為數十歐姆時，該組紅、黑表所接的兩引腳為第一陽極A1和控制極G，另一空腳即為第二陽極A2。確定A1、G極后，再仔細測量A1、G極間正、反向電阻，讀數相對較小的那次測量的黑表筆所接的引腳為第一陽極A1，紅表筆所接引腳為控制極G。將黑表筆接已確定的第二陽極A2，紅表筆接第一陽極A1，此時萬用表指針不應發生偏轉，阻值為無窮大。再用短接線將A2、G極瞬間短接，給G極加上正向觸發電壓，A2、A1間阻值約10歐姆左右。隨后斷開A2、G間短接線，萬用表讀數應保持10歐姆左右。互換紅、黑表筆接線，t表筆接第二陽極A2，黑表筆接第一陽極A1。同樣萬用表指針應不發生偏轉，阻值為無窮大。用短接線將A2、G極間再次瞬間短接，給G極加上負的觸發電壓，A1、A2間的阻值也是10歐姆左右。隨后斷開A2、G極間短接線，萬用表讀數應不變，保持在10歐姆左右。符合以上規律，說明被測雙向可控硅未損壞且三個引腳極性判斷正確）。
（二）驗證性試驗，鞏固所學理論知識
①晶體管共射極單管放大電路。②場效應管放大器。③負反饋放大器。差分放大電路。④集成運算放大器指示測試。⑤模擬運算電路。⑥波形發生器。⑦OTL功率放大器。⑧集成功率放大器。⑨串聯型晶體管穩壓電源。⑩LC正弦波振蕩器。
（三）是開發性試驗，由老師指定適合的相應題目，由學生設計，制作來完成
①晶體管放大器設計。②場效應管放大器設計。③差分放大器設計。④RC有源濾波器設計。
【參考文獻】
學生姓名
學號：=======
指導教師：
專業班級：光電子技術科學
提交日期：2009年10月
一、實習內容：
(1)學習識別簡單的電子元件與電子線路；
(2)學習并掌握收音機的工作原理；
(3)按照圖紙焊接元件，組裝一臺收音機，并掌握其調試方法。
二、實習器材介紹：
(1)電烙鐵：由于焊接的元件多，所以使用的是外熱式電烙鐵，功率為30w，烙鐵頭是銅制。
(2)螺絲刀、鑷子等必備工具。
(3)松香和錫，由于錫它的熔點低，焊接時，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固，焊點光亮美觀。
(4)兩節5號電池。
三、實習目的：
電子技術實習的主要目的就是培養我們的動手能力，同金工實習的意義是一樣的，金工實習要求我們都日常的機械車床，勞動工具能夠熟練使用，能夠自己動手做出一個像樣的東西來。而電子技術實習就要我們對電子元器件識別，相應工具的操作，相關儀器的使用，電子設備制作、裝調的全過程，掌握查找及排除電子電路故障的常用方法有個更加詳實的體驗，不能在面對這樣的東西時還像以前那樣一籌莫展。有助于我們對理論知識的理解，幫助我們學習專業知識。使我們對電子元件及收音機的裝機與調試有一定的感性和理性認識，打好日后深入學習電子技術基礎。同時實習使我獲得了收音機的實際生產知識和裝配技能，培養理論聯系實際的能力，提高分析問題和解決問題的能力，增強獨立工作的能力。同時也培養同學之間的團隊合作、共同探討、共同前進的精神。
具體目的如下：
1.熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護與修理。
2.基本掌握手工電烙鐵的焊接技術，能夠獨立的完成簡單電子產品的安裝與焊接。熟悉電子產品的安裝工藝的生產流程。
3.熟悉印制電路板設計的步驟和方法，熟悉手工制作印制電板的工藝流程，能夠根據電路原理圖，元器件實物設計并制作印制電路板。
4.熟悉常用電子器件的類別、型號、規格、性能及其使用范圍，能查閱有關的電子器件圖書。
5.能夠正確識別和選用常用的電子器件，并且能夠熟練使用普通萬用表和數字萬用表。
6.了解電子產品的焊接、調試與維修方法。
四、原理簡述：
zx-921型收音機是由8個三極管和2個二極管組成的，其中bg1為變頻三極管，bg2、bg3為中頻放大三極管，bg4為檢波三極管，bg5、bg6組成阻容耦合式前置低頻放大器，bg7、bg8組成變壓器耦合推挽低頻功率放大器。該機的主要技術指標為：
頻率范圍：中波530～1605khz
中頻：465khz
靈敏度：小于lmv／m
選擇性：大于16db
輸出功率：56mw～140mw
電源：1.5v(1.5v干電池一節)
zx-921型收音機電路原理圖
(一)調諧、變頻電路
l1（線圈）從磁性天線(磁棒)上感應出的電臺信號，經由l1和cl-a（雙聯電容）組成的輸入調諧回路選擇后，只剩下需要的電臺信號，該信號耦合給l2（線圈），并由l2送bg1的基極和發射極。由于調諧回路阻抗高，約為100kω，三極管輸入阻抗低，約為1～2kω。要使它們的阻抗匹配，使信號輸出最大，就必須適當選擇l1與l2的圈數比，一般取l1為60～80圈，l2取l1的十分之一左右。以改變輸人回路的高端諧振頻率，使之始終低于本機振蕩頻率465khz。所以微調電容c主要用于調整波段高端的接收靈敏度。相反，微調電容c對波段低端接收靈敏度的影響極小，這是因為在波段低端雙連可變電容器cl-a幾乎全部旋進，這時cl-a的電容量很大，約為200多微微法，微調電容器c的電容量的變化對它來說便可忽略不計。來自l2經輸入調諧回路選擇的信號電壓一端接bg1的基極，另一端經c2旁路到地，再由地經本振回路b2次級下半繞組，然后由c3耦合送bg1的發射極。與此同時，來自本機振蕩回路的本機振蕩信號由本振線圈次級抽頭b2輸出，經電容c3耦合后注入bg1的發射極；本機振蕩信號的另一端，即本振線圈次級另一端，經地由c2耦合到l2的一端，并經l2送bg1的基極。由于l2線圈只有幾匝，電感量很少，它對本機振蕩信號的感抗可忽略不計。
因此，可認為由c2耦合的本振信號是直送bg1基極，這樣在bg1三極管的發射結同時加有兩個信號，它們的頻率分別為f振、f外。只要適當地調整bg1的上偏置電阻r，使bg。的發射結工作在非線性區(這時對應bg1集電極電流ic為o.2～0.4ma)，則f振、f外信號經bg1混頻放大后將由集電極輸出各種頻率成分的信號。由b3中頻變壓器初級繞組與電容組成的465khz并聯諧振電路，選出465khz中頻信號，并將之經中頻變壓器耦合至次級繞組，輸出送中頻放大電路進行中頻信號放大處理。在本機振蕩回路中可變電容c1-b(或簡稱振蕩連)兩端并接一個微調電容器，它的主要作用是調整收音機波段高端的覆蓋范圍，其功能與輸入調諧回路中的電容一樣。收音機波段低端的覆蓋范圍調整是調節b2本機振蕩線圈的磁心，當將b2中的磁心越往下旋(用無感螺絲刀順時針轉動磁心)，線圈的電感量就越大，這時本機振蕩頻率就越低，對應接收的信號頻率也越低。
(二)中頻放大電路
中頻放大電路的主要任務是放大來自變頻級的465khz中頻信號。收音機的靈敏度、選擇性等技術指標主要取決于中頻放大器，一般收音機的中頻放大倍數要達到1000倍，因此，中放三極管的放大倍數取β=70左右。β值不能取得太高，否則將引起中頻放大器自激嘯叫。b3、b4和b5分別是第一中頻變壓器、第二中頻變壓器和第三中頻變壓器，它們都是單調諧中頻變壓器，初級繞組分別與各自電容器組成并聯諧振電路，諧振頻率為465khz。在電路中它們主要起選頻、中頻信號耦合和阻抗匹配作用。來自變頻三極管bgl集電極的中頻信號，經b3選頻后，由b3次級繞組輸出，一端經電容c4、c5后送往bg2的發射極，另一端送往bg2的基極。該信號經bg2放大后由集電極輸出，并再經b4選頻進一步濾除非中頻信號后由b4次級繞組耦合輸出：同樣，b4輸出的中頻信號一端送往bg3的基極，另一端經c6、r8后送往bg3的發射極，中頻信號經bg3再一次放大后由集電極輸出送往b5中頻變壓器。來自bg3集電極已經過兩級中頻放大的中頻信號，經b5再一次選頻后，由b5次級繞組輸出，送往檢波電路進行解調處理。在上述的兩級中頻放大電路中，各極工作狀態的確定要考慮到不同的需要。
(三)檢波器及自動增益控制電路
檢波電路主要由檢波三極管bg4、濾波電容c8和檢波電阻r9、w組成。來自b5次級經中頻放大器放大的中頻信號送往三極管bg4的基極和發射極，發射結相當于二極管，檢波后輸出信號的變化規律和高頻調幅波包絡線基本一致。收音機的檢波輸出音頻信號強度也能自動地在一定范圍內保持不變。
(四)低頻前置放大與功率放大電路
來自音量電位器w中心滑片的音頻信號，經c10耦合到bg5的基極，通過由bg5、bg6組成的阻容耦合低頻前置放大器放大后，由bg6集電極送往輸入變壓器b6的初級。為了保證前置放大器有較大的功率增益和較小的失真，取bg6的集電極靜態工作電流為2～3ma。來自bg6集電極的音頻信號經輸入變壓器阻抗變換后，耦合輸出兩組相位差互為180o的音頻信號，然后分別送往bg7、bg8的基極和發射極，bg7、bg8組成變壓器耦合推挽低頻功率放大器。由于電路上下是完全對稱的，來自輸入變壓器的音頻信號，經bg7、bg8功率放大后送往喇叭。r15是交流負反饋電阻，其作用是改善低頻放大器的音質。
五、實習步驟：
(一)熟悉電路元件，掌握烙筆的使用方法
老師發給我們每人一塊電路板，這是別人上一屆的學長們做好的電路摸板。老師只是叫我們用烙筆把各種電路元件拆下來，通過拆的過程，使我們熟練掌握烙筆的使用方法，同時使我們熟悉電路元件的焊接過程。
(二)發收音機裝配零件，檢查和熟悉各種零件
老師讓我們多次熟悉收音機的電路圖和熟悉電路元件，并調試元器件的好壞。
這一天的工作是相對輕松的，僅僅是熟悉電路圖和學習使用常用電子儀器儀表，和識別檢測常用的電子元件。
這一天最重要的就是常用電子元件的識別和檢測。我們常見的電子元件就是電阻、電容、二極管和三極管。電阻上的色帶是就是電阻的色環標記法，通過色環來表示電阻的大小，有效數字、倍率和允許誤差。現在見到的電阻的色環有四道和五道的，四道環的有效數字是前兩道環所代表，而五道環是由前三道所代表。接著識別電容器，電容用于交流耦合、濾波、隔斷直流、交流旁路和組成振蕩電路等，電容的標注分為直接標注和色標法。通過學習，我明白了直接標注的電容是用數字直接表示電容量，不標單位。標注1～4位整數時，其單位是pf，標注為小數時，其單位是μf。也有用三位數字表示容量大小，默認單位是pf，前兩位是有效數字，第三位是有效倍率（10m），當第三位是9時，則對有效數字乘以0.1。而色標法則同電阻器的標注。檢測電容的方法是利用電容的充放電特性，一般用萬用表電阻檔測試電容的充放電現象，兩只表筆觸及被測電容的兩條引線時，電容將被充電，表針偏轉后返回，再將兩表筆調換一次測量，表針將再次偏轉并返回。用相同的量程測不同的電容器時，表針偏轉幅度越大說明容量越大。測試過程中，萬用表指針偏轉表示充放電正常，指針能回到∞，說明電容沒短路，可視為電容完好。現在說明在模擬電路中常見的二極管，通常二極管有整流、檢波、穩壓、發光、發電、變容、和開關二極管等。檢測二極管我們利用的是二極管的正向導電性，正向導通反向截止，可以判斷管子的好壞。最后說明三極管的識別和檢測，很明顯，一般的三極管就是三個管腳，很容易識別，所以識別三極管重要的是識別三極管是hph或pnp型，以及各管腳所代表的極性。而這些的判斷都需要使用萬用表。判斷極性：對圓柱型三極管，若管腳處接頭有突出物，則將管腳沖上，順時針依次為ebc極若沒有突出物，則管腳根處間隙較大的兩跟管腳對向自己，順時針依次為ebc極。對半圓型三極管，將管腳向上，半圓向自己，順時針為ebc極。判斷三極管的類型：在基于以上極性判斷的前提下，npn管，基極接黑表筆，測得電阻較小。pnp管正好相反。以上就是我對常用電子元件的識別和檢測方法。
(三)熟悉收音機的裝配圖
我們在寢室里認真熟悉收音機的電路板的裝配圖。
(四)焊接各種零件并交收音機
這一天，我們就真正進入到電子技術實習的操作中去了，以前雖然接觸過電烙鐵，但畢竟沒有實際操作過，總是懷有幾分敬畏之心。而電子電路主要是基于電路板的，元器件的連接都需要焊接在電路板上，所以焊接質量的好壞直接關系到以后制作收音機的成敗。因此對電烙鐵這一關我們是不敢掉以輕心的。
影響焊接質量主要取決于焊接工具、助焊劑、焊料和焊接技術。對焊接工具、助焊劑、焊料這樣的物品我們是沒任何辦法的，唯一可以改善的就是我們的焊接技術，所以焊接技術就直接決定了我們實習的成敗。由于我們使用的電烙鐵是新的，所以我們就免除了除銹的工序，直接將電烙鐵預熱，后上錫，以達到最佳焊接效果。
最終我們在這一天的實習中，焊接了十幾個元件，起初沒經驗，將電阻立得老高，這樣既不美觀也不牢靠容易形成虛焊，之后有了經驗就采取臥式法，既美觀又牢靠，只是拆卸時稍微麻煩，需要別人幫忙。焊接時雖然膽戰心驚，但還是總結出了心得，就是焊錫要用一點點下去，電烙鐵要在錫水熔化后產生光亮就拿開，這樣就能焊出光亮圓滑的焊點了。
將他們插好后就依次拆卸下來，先焊接電阻，再焊接瓷片電容（由于瓷片電容不分正負極，所以焊接同電阻）。然后是三極管，焊接時注意三極管的極性，管腳要放入相應位置。液體電容在裝配時也要注意極性，防止接反，最后就是其他固定位置元件。
在組裝收音機中，最重要的就是天線的安裝，要將天線繞組區分開，分出匝數多的一側和匝數少的一側。用萬用表測量匝數多的還是少的，電阻為零為一側的繞組。將繞組多的焊接在電路板上的ab點上，繞組少的焊接在電路板上的cd點上。
焊接完電路板的電子元件后，就要處理電源同電路板的連接，揚聲器同電路板的連接。將電源槽揚聲器安裝在收音機外殼的對應位置，用焊錫焊接導線在接線柱上。將電源的正負極焊接在電路板對應位置，揚聲器的導線不分正負極所以就近焊接，使導線不容易扭曲干擾為佳。
接下來就是安裝電池，調試收音機了。因為前期安裝焊接時謹慎小心，所以安裝完電池后，調節雙聯電容，就可以調節出臺了，而且能調出四個電臺。調試基本成功。
六、實習小結及心得：
總的來說，我對這門課是熱情高漲的。第一，我從小就對這種小制作很感興趣，那時不懂焊接，卻喜歡把東西給拆來裝去，但這樣一來，這東西就給廢了。現在電工電子實習課正是學習如何把東西“裝回去”。每次完成一個步驟，我都很有“成就感”。第二，電工電子實習，是以學生自己動手，掌握一定操作技能并親手設計、制作、組裝與調試為特色的。它將基本技能訓練，基本工藝知識和創新啟蒙有機結合，培養我們的實踐能力和創新精神，。作為信息時代的大學生，作為國家重點培育的高技能人才，僅會操作鼠標是不夠的，基本的動手能力是一切工作和創造的基礎和必要條件。
通過一個星期的學習，使我們對電子工藝的理論有了初步的系統了解。我們了解到了焊普通元件與電路元件的技巧、印制電路板圖的設計制作與工藝流程、收音機的工作原理與組成元件的作用等。這些知識不僅在課堂上有效，對以后的電子工藝課的學習有很大的指導意義，在日常生活中更是有著現實意義；也對自己的動手能力是個很大的鍛煉。實踐出真知，縱觀古今，所有發明創造無一不是在實踐中得到檢驗的。沒有足夠的動手能力，就奢談在未來的科研尤其是實驗研究中有所成就。在實習中，我鍛煉了自己動手技巧，提高了自己解決問題的能力。比如做收音機組裝與調試時，好幾個焊盤的間距特別小，稍不留神，就焊在一起了，但是我還是完成了任務。。我覺得自己在以下幾個方面與有收獲：
【關鍵詞】Multisim;電工電子教學;虛擬實驗;計算機仿真分析
社會在發展，科技在進步，電子技術的重要性更加突出，因此學好電子技術是職中生的當務之急，是學生立足社會之本。電子技術課程的理論性、技術性、應用性都非常強，傳統的教育教學方法，只能讓學生感到課程的枯燥無味，抽象難懂，久而久之便喪失了學習的積極性。為了提高學生的學習效率，提高教師的教學水平，讓學生真正掌握理解電子技術的本質精髓，我通過對Multisim仿真軟件的研究，積極大膽的探索新的教育教學方法，極大的提高了學生的學習興趣，提高了學生的專業技能水平和教師的教學水平。現在我根據自己的教學實踐，總結以下經驗：
一、建立健全學生“自信心”體系，提倡“學以致用”的教育理念。
中職生一般都是中考落榜的學生，在學習上常常感覺自卑，認為自己各方面都比較差，甚至有種破罐子破摔的想法，對學習沒有任何興趣，甚至產生強烈的抵觸情緒。教師要扭轉學生這種思想，就應在教學中多講解、多演示，使學生能夠一看就懂、一想就通、一做就會，教師應利用學生的好奇心，恰到好處的講解電子技術，建立健全學生的自信心。Multisim 11.0仿真軟件操作簡單，元件庫龐大，學生只需要按照電路原理圖在元件庫中找出元件并對電路進行編輯接線，很容易完成電路仿真實驗，當學生看到示波器的波形圖不斷變化時，會產生極大的興趣，這時教師抓住機會，詳細的對電路原理進行講解能產生事半功倍的教學效果。
二、Multisim電路仿真軟件能快速、方便、形象的揭示了電路本質，提高了學生接受電子知識的接受能力。
例如在講解三極管單管放大電路中，利用傳統方式講解，教師要詳細講解三極管的靜態工作點，以及三極管的放大條件，抽象、難懂、不易理解，學生很快失去學習興趣，但是如果運用Multisim仿真軟件，效果將完全不同：
（1）首先教師布置教學任務，指導學生繪制圖（A）三極管單管放大電路，學生在用仿真軟件繪圖的時候，首先需要了解元件的整體布局，無形中加深了對原理圖的理解。
圖（A） 三極管單管放大電路
（2）學生在完成原理圖繪制以后，點擊仿真按鈕，得到圖（B）三極管單管放大電路輸入輸出波形圖結果。
（3）學生根據波形圖的仿真結果產生疑問：為何輸出波形比輸入波形放大好多倍。
（4）教師抓住疑問，根據仿真結果詳細講述三極管單管放大的電路原理，這時學生都能集中精力認真聽講，提高了教師的教學質量和學生的聽課水平。
圖（B） 三極管單管放大電路輸入輸出波形圖
圖（C） 芯片功能測試
三、將multisim仿真軟件引入教學，有利于開闊學生的視野，增加學生知識面，促進學生更好的學習電子專業的各種實驗儀器。
在電路仿真軟件中，提供了很多虛擬實用的儀器儀表設備，比如：數字萬用表、函數發生器、示波器、波特圖示儀、失真分析儀等儀器，學生通過在實際電路中的靈活應用，可以通過這些儀器簡單、清楚的揭示電路本質，這無形中增加了學生學習這些儀器的興趣，這時老師抓住機會，集中講解示波器、函數發生器、萬用表等儀表儀器會產生事半功倍的教學效果，提高教學質量。對于價格昂貴的儀器比如頻譜分析儀、安捷倫信號發生器等儀器，學校沒有能力購買，但是學生可以在仿真軟件中的儀器庫中調出并仿真應用，增加了學生的知識面，開闊了學生的視野。
四、將Multisim仿真軟件引入課堂，有利于培養學生的創新性和創造性。
一臺PC機和一個仿真軟件就相當于一個可以移動的功能強大的電工電子實驗室，因此，這給學生提供了創新的技術平臺。學生根據自己學過的電路原理和元件的基本性能，可以任意搭建電路，基本可以做到只要能想到，就能做到的思想境界，不但提高了創新的效率，更重要的是提高了學生學以致用的能力。例如：學生在學習了數字電路74LS194芯片后，可以根據芯片的原理和74LS194芯片的真值表，發揮自己的想象自己設計電路。圖C根據74ls194的真值表，學生自己設計的測試電路，就是很好的創新形式。
五、仿真實驗沒有干擾信號，比真實的實驗更能反映實驗的本質，更加準確、真實、形象。
比如在收音機電路中完全不用考慮環境對芯片的影響，圖（D）同步檢波電路就是很好的證明。
圖（D） 同步檢波電路
六、Multisim電路仿真軟件既可對模擬電路和數字電路進行仿真，也可進行數模混合仿真，尤其是新增了射頻（RF）電路的仿真功能。
仿真失敗時會顯示出錯信息、提示可能出錯的原因，對于比較高端的射頻電路也做到了實時仿真實時糾錯，足見Multisim仿真軟件的功能強大，對于學生學習射頻電路奠定了良好的基礎。
七、Multisim仿真軟件對VHDL/Verilog設計輸入的仿真應用。
Multisim軟件將VHDL/Verilog的設計和仿真包含進去（選件），使得大規模可編程邏輯器件的設計和仿真與模擬電路、數字電路的設計和仿真融為一體，突破了原來大規模可編程邏輯器件無法與普通電路融為一體仿真的瓶頸。
八、Multisim仿真軟件的遠程控制功能。
Multisim軟件支持遠程控制功能，不僅可以將Multisim軟件的界面共享給其他人，使得其他人在自己的計算機上看到控制者的操作情況，而且可以將控制權交給其他人，讓其他人操作該軟件，這樣可以實現交互式教學，是進行電子線路教學的理想工具。
總之仿真軟件進入電工電子技術的課堂教學和實踐教學，可以把抽象的理論知識通過實驗簡單化、形象化，從而激發學生的學習興趣和主動性。通過以上教學方法的實踐運用，一個學期下來，學生不但喜歡上了電子技術，更重要的是擺脫了自卑感，重塑 了學習的自信心，學生可以以更加積極、進取的心態，不斷前進，挑戰未來！
參考文獻
[1]白菊蓉.Multisim在電路分析系列課程教改中的應用[J].西安郵電學院學報，2011年S1期
中圖分類號:TN722-34文獻標識碼:A
文章編號:1004-373X(2010)16-0208-03
Power Amplifier for the Output of Power Carrier System
QIN Duan-zhen, LI Xin
(Ocean University of China, Qingdao 266100, China)
Abstract: A power amplifier for power carrier was designed. It's a dual-stage amplifying circuit, the first stage is grounded-emitter amplifier to enlarge the voltage, and the second stage is OTL amplifier to enlarge the current. The influence of the temperature change is analyzed, and then the distortion degree of the output waveform is reduced by changing the bias circuit and the feedback circuit. A practical power amplifying circuit is proposed by simulating with Pspice.
Keywords: power amplifier; biasing circuit; feedback circuit; output of power carrier
收稿日期:2010-03-24
基金項目:“863”海洋技術領域海底長期觀測網絡試驗節點關鍵技術資助項目(2007AA091200)
電力載波通信(power line communication,PLC)是電力系統特有的通信方式,電力載波通信是指利用現有電力線,通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新架設網絡,只要有電線,就能進行數據傳遞。現在,PLC除了在遠程抄表上有所應用外,隨著家庭智能系統這個話題的興起,也給PLC帶來了一個新的舞臺[1]。在電力載波系統輸出級,需要對調制好的信號進行放大,本文使用共射放大電路和OTL電路分別對電壓和電流進行放大,為了控制輸出信號的諧波失真率,對偏置電路和反饋電路進行了改進[2],同時在設計中考慮溫度影響,使電路可以在室外環境中正常工作。
1 放大器的設計要求和基本電路
根據國家電網標準的要求,載波信號的總諧波失真應小于0.05%,由于需要在室外工作,所以電路需要能夠在-30 ℃的環境中正常工作,輸出功率應達到1 W。在本設計中,為了達到輸出功率的需求,供電部分采用12 V直流供電,電源內阻為10 Ω。信號源為數/模轉換芯片的輸出信號,頻率為132 kHz,信號電壓峰值為2.5 V,芯片內阻為2 kΩ。負載為電力線,在仿真中采用如圖1所示的人工電源網絡模型。
圖1 人工電源網絡模型
基本電路如圖2所示,Q9為前級放大,Q8,Q12為后級輸出。輸入與輸出之間引入負反饋,調節增益,使得輸出功率滿足實際應用的需要,同時起到降低諧波失真的作用。前后級直接耦合,以簡化電路,降低成本[3]。
2 溫度影響
2.1 溫度降低的影響及解決辦法
當溫度降低時,使得晶體管集電極電流降低,而基極電流增大,當Q9基極電流增大時,R5電流增大,兩端壓降也隨之增大,而R5左端電壓為0.7 V基本不變,于是右端電壓上升,使得靜態工作點高于VCC/2,于是輸出波形的正半周頂端出現失真。
解決方法:
(1) 被動溫度適應法。加大負反饋降低增益,即R7的設定值降低,使得靜態工作點的上升不至于使輸出波形失真。缺點是降低了輸出。把R7調整為3 kΩ,電路可以在-30 ℃下正常工作,基波3 V,三次諧波為1 mV。
(2) 主動溫度補償法:將R5設定為可變電阻,當溫度降低時,降低R5阻值,使靜態工作點保持不變,也就避免了輸出波形的失真。
圖2 基本功率放大電路
2.2 溫度上升的影響及解決辦法
使用推挽式輸出級通常要通過偏置電路消除交越失真,最簡單的方法是使用D7和D8兩個二極管來實現[4]。
當負載電流較大時,三極管溫度升高,be間電壓降低,而二極管電流并不大,其正向導通電壓Ve變化不大,這樣,Vbe和Ve之間的電位差使得三極管中流過的電流加大,溫度進一步上升,電位差更大,三極管電流也更大,最終使三極管發生熱損壞[5]。解決方法:
(1) 如圖3所示,在2個三極管射極輸出端串聯2個電阻,限制電流[6]。
(2) 使用如圖4所示的電路,將3個三極管靠近,使它們熱耦合,則隨著溫度變化,Q3兩端電壓也會變化,從而抑制了熱擊穿[7]。
當三極管功率不是太大時,可以直接使用二極管偏置。
3 負反饋電路的改進
將基本電路中的R8使用如圖5所示的LC諧振電路代替,可以將132 kHz頻率的信號正確反饋,而其他頻率信號則被衰減至很小,從而改善輸出波形。
電容和電感的取值由公式f=12πLCЮ椿竦謾P癡衿德氏嗤時,電容容量越小,電感數值越大,品質因數越大,選頻特性越好,為了得到合適的負反饋,加入了電阻來調整品質因數。
從表1可以看出,使用LC諧振作為負反饋可以在一定程度上抑制諧波失真。
圖3 串聯電阻法
圖4 熱耦合方法
選頻負反饋的使用使得電路只使用于特定頻率的功率放大,若需要較大范圍的頻率響應,則不適合采用選頻電路。
表1 兩種反饋電路的比較
電阻反饋選頻反饋
基波4.15 V4.1 V
二次諧波25 mV11 mV
三次諧波11 mV5 mV
4 偏置電路的改進
使用圖6所示的恒流源代替基本電路中的電阻R1,使得偏置電路中的電流不會受到輸入端的影響,從而使輸出端更加穩定,降低失真[8]。
圖5 選頻反饋電路
圖6 恒流源偏置電路
由表2兩者的對比可以看出,使用恒流源代替電阻可以使諧波失真大大降低,但是溫度特性會變差,使用中需要注意溫度補償。
表2 兩種偏置電路的比較
使用電阻使用恒流源
基波4.1 V4.2 V
二次諧波11 mV0.4 mV
三次諧波5 mV0.8 mV-30 ℃使用溫度適應法時的不失真基波3.58 V3.22 V(2.2 K)
溫度特性變差,但相對其對諧波失真的改進來看,此影響很小,所以在電路中恒流源的引入是非常有意義的。
5 提高輸入電阻
加入前面所述的選頻負反饋電路之后,輸入電阻變得很小,大概只有200~300 Ω,當信號源內阻變化時,會導致輸出端波形變化很大,并可能出現嚴重失真。所以需要采取措施提高輸入電阻,以降低信號源變化所帶來的影響[9]。
方法1 通常可以采用射級跟隨電路作為前級輸入端的方法來提高輸入電阻,此方法效果好,成本高。
方法2 當對輸入電阻阻值要求不是太大時,可以簡單的在輸入端串聯一定數值的電阻,來達到提高輸入電阻的目的,此方法實現簡單,成本低。
在本應用中,信號由特定DA芯片提供,信號源內阻變化不大,適合采用第2種方法。
6 晶體管的選擇
最大管壓降:電源采用了12 V供電,所以晶體管最大管壓降應大于12 V;最大電流:經PSpice仿真,測得輸出級的2個三極管最大電流為150 mA,電流源和前級放大晶體管小于10 mA;最大功耗:經PSpice仿真,測得輸出級的2個三極管最大瞬時功耗550 mW,前級放大晶體管最大瞬時功耗小于60 mW;工作溫度:產品需要能在室外環境中正常工作;頻率特性:截止頻率大于300 kHz;綜合考慮,選擇2N3904和2N3906晶體管[10]。
7 改進后的電路圖及性能
根據前面所述的方法對開始的基本電路進行改進,得到最后的實用電路,如圖7所示。電源:+12 V,內阻10 Ω;輸出信號總諧波失真率約0.05%;輸入阻抗:1.2 kΩ。輸出阻抗:6 Ω;輸出電壓:8.3 V;最低工作溫度:-30 ℃。
8 結 語
本文從最基本功率放大電路著手,從多個方面對其進行改進,獲得了較高的諧波失真性能和較高的輸出功率,最終電路能夠滿足國家電網標準的要求和實際應用的需求。
圖7 改進后的功率放大電路
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