分压偏置式共射电路静态分析之中外教材对比研究
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第２９卷第２期 ２０１５年６月 南昌航空大学学报：自然科学版 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｅｈａｎｇ Ｈａｎｇｋｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｖｏ１．２９，Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．，２０１５
分压偏置式共射电路静态分析之中外教材对比研究 董华，童立君 （南昌航空大学信息工程学院，南昌３３００６３）
［摘要】分压偏置式共射极放大电路是有效应对温度变化且非常实用的共射极放大电路。对于分压偏置式共射极放大电 路静态分析的讲解，中外《电子技术》教材的讲解方法各有特点。本研究以当今中外高校广泛使用的几本《电子技术》教材对 这一知识点的讲解为例，将其分为两类分析方法；分别对这两类分析方法进行介绍、讨论其不同的特点和讲解思路，并通过电 路设计案例具体分析，为《电子技术》教材建设提供有益的启示。 ［关键词］分压偏置式共射极放大电路；静态分析；戴维南等效电路；分压电路 【中图分类号】Ｇ６４２ 【文献标志码］Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－４９２６．２０１５．０２．０１８ ［文章编号］１００１—４９２６（２０１５）０２—０１０４—０５
Ａ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ａｎｄ Ｆｏｒｅｉｇｎ Ｔｅｘｔｂｏｏｋｓ ｏｎ ＤＣ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｆｏｕｒ－ｒｅｓｉｓｔｏｒ Ｂｉａｓ Ｃｏｍｍｏｎ．．ｅｍｉｔｔｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ ＤＯＮＧ Ｈｕａ，ＴＯＮＧ Ｌｉ－ｊｕｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｈａｎｇｋｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００６３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｏｕｒ－ｒｅｓｉｓｔｏｒ ｂｉａｓ ｃｏｍｍｏｎ—ｅｍｉｔｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ—ｅｍｉｔｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｖｅｒｙ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｃａｎ ｓｔａｂｉｌｉｚｅ ｑｕｉｅｓｃｅｎｔ ｐｏｉｎｔ ｖｅｒｙ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ ＤＣ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｏｕｒ—ｒｅｓｉｓｔｏｒ ｂｉａｓ ｃｏｍｍｏｎ—ｅｍｉｔｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｓｏｒｔｅｄ ａｓ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｏｖｅｒｓｅａｓ ｔｅｘｔｂｏｏｋｓ．Ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｃａｓｅ ｏｆ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｅｎｌｉｇｈｔｅｎｍｅｎｔｓ ｆｏｒ”Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｆｏｕｒ－ｒｅｓｉｓｔｏｒ ｂｉａｓ ｃｏｍｍｏｎ－ｅｍｉｔｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ；ＤＣ ａｎａｌｙｓｉｓ；Ｔｈｅｖｅｎｉｎ’Ｓ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ；ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｃｉｒｃｕｉｔ
引言 电子信息技术不仅是科技进步的推动 ，而 且在各行各业中起着举足轻重的作用，因此《电子 技术》是大部分非电类工科专业的重要基础课。在 电子电路的实际应用中，分压偏置式共射极放大电 路（图１）是能够较好应对温度变化稳定静态工作
点的一种实用的共射极放大电路，因此得到非常广 泛的应用。放大电路静态工作点的设置是否合理 不仅决定了放大电路是否会产生失真，而且还影响 着电压放大倍数、输入电阻等动态参数 Ｊ。 在放大电路中直流电源的作用和交流信号的 作用同时存在，因此我们在分析放大电路时总是将 直流信号与交流信号分别加以讨论，即分别对电路
［收稿日期】２０１５—０４—０２ ［修回日期】２０１５—０５—２０ ［基金项目］南昌航空大学教学改革的研究和实践（ＪｘＪＧ一１３—８—１１） ［作者简介］董华（１９７５一），女，南昌航空大学副教授。主要研究方向：电工电子与信号处理。
南‘舰官士謦学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｈａｎｇｋｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 自然科学版………・Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 第２期 董华，童立君：分压偏置式共射电路静态分析之中外教材对比研究 作静态分析与动态分析。其中静态分析的作用是 研究放大电路的静态工作点，只有选择了合适的静 态工作点，动态分析才有意义，才能最大化减少 失真。 在对分压偏置共射极放大电路进行静态分析 时，有解析法和图解法，本文只对解析法进行对比 和分析。国内外教材采用的解析分析方法分为两 类，一类采用分压近似解析求法（以下简称分压 法），重点放在它能够减少温度变化对静态工作点 的影响，快捷的近似计算出静态工作点的大小；另
一类采用戴维南定理分析其等效电路（以下简称等 效法），重点放在利用戴维南等效电路对静态工作 点进行分析计算。本文分别对该两种不同的分析 方法进行介绍，并通过一个具体的电路设计案例对 该两种方法作对比研究。
源电压为 ＝ ＲＢ１ Ｕｃｃ；二端网络的等效内阻
为Ｒ ＝Ｒ 。ｌｌ Ｒ皿。这样得到一个和原电路等效的 固定偏置共射极放大电路，如图４所示。
图２分压偏置式共射极放大电路的直流通路 图１ 分压偏置式共射极放大电路 图３分压偏置式共射极放大电路的直流通路的完整电路 １等效法 １．１等效法介绍 分压偏置式放大电路因在三极管的四周分布 了４个电阻Ｒ 。、 、Ｒ ，因此国外教材常常把 它叫做四电阻偏置放大电路。大部分国外教材和 个别国内教材采用戴维南等效电路分析方法对该 电路进行静态分析＿３ 。 首先，为了进行静态分析，先对放大电路的信 号源视为短路、电容视为开路得到其直流通路如图 ２所示。为了使分析更为简单清晰，画出其直流通 路的完整电路如图３所示，虚线左边可以看作一个 二端网络，这样根据戴维南定理二端网络的等效电
图４与原电路等效的固定偏置式共射极放大电路 对 经三极管基极至发射极支路（支路１）列 ＫＶＬ电压方程： ＵＢＢ＝ＩＢＲＢ＋ＵＢＥ＋ｌＥＲＥ：ＩｎＲＢ＋ ＋（卢＋１） Ｒ （１） ・１０６・ 南昌航空大学学报：自然科学版 第２９卷 得到 ＝ 对 经三极管集电极至发射极支路（支路２） 列ＫＶＬ电压方程： Ｕｃｃ＝ＩｃＲｃ＋ 衄＋ＩＥＲＥ＝ＩｃＲｃ＋ 凹＋（ＪＢ＋１） Ｅ （３） 由于，。＝ＢＩＢ，带入式（３）得到： ＵｃＥ＝Ｕｃｃ一，ｃＲｃ一（卢＋１） Ｅ （４） 这种戴维南等效电路的定量分析方法得到的 电流和电压更接近电路真实的电流和电压。在设 计电路时通过此方法选择合适的静态工作点，从而 确定电路元件参数值的大小。 １．２采用等效法对电路设计案例分析 下面通过一个电路设计案例－５ 来分析说明该 方法在电路设计选用元件参数时的作用。 设计案例：有Ａ、Ｂ ２个设计电路，均采用ｎｐｎ 型晶体硅三极管作为放大元件组成分压偏置共射 极放大电路，通过静态分析分别求出它们的静态工 作点，并比较哪个电路设计选用的元件参数值更为 合理？ 已知：ＵＡＥ＝０．７ Ｖ，卢＝１００，Ｕｃｃ＝１５ Ｖ Ａ设计电路：Ｒ １＝６８ ｋＱ；Ｒ舵＝１１．７ ｋｇｌ；Ｒｃ＝ ２００ ｋＱ； ＝２００ ｋＱ Ｂ设计电路：Ｒ剧＝２３．７ ｋＱ；Ｒ ＝１７．３ ｋＱ； Ｒｃ＝２００ ｋＱ； Ｅ＝２００ ｋｇ１ 分析： １）Ａ设计电路：静态分析的直流通路如图２所 示，通过戴维南定理得到其等效电路（如图４所示） 的参数：
ＵＢＢ＝元 ｃｃ＝ × ５＝２．２ Ｖ Ｒ ＝Ｒ ｌｌ Ｒ ＝ ×１５ １ｏ ｋＱ 利用ＫＶＬ建立支路１方程： ＝ ＋ ＋ ＲＥ＝ Ｒ ＋ ＋（卢＋１） ＲＦ，得到，丹＝５０ Ａ， Ｉｃ＝Ｂｌ Ｂ＝５０ｍＡ 再次利用ＫＶＬ列出支路２方程：Ｕｃｃ＝ＩｃＲ ＋ Ｕ∞＋ Ｅ＝ＩｃＲｃ＋ ∞＋（卢＋１） ＲＥ，得到 ∞＝
刍暑舰室素荸学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｈａｎｇｋｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 自然科学版………・Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
ｌ３ Ｖ。 这样Ａ设计电路的静态工作点参数为 。＝５０ Ａ，，ｃＱ＝５ ｍＡ， ｐ＝１３ Ｖ ２）Ｂ设计电路：电路分析方法与Ａ设计电路相 同，从而得到：
ＵｓＢ＝ Ｒｍ ＝ ×１５＝６．３３ Ｖ
＝ Ｉｌ ＝｝ ×１５ １０ ｋｎ 利用ＫＶＬ建立支路１方程为ＵＢ ＝ Ｒ ＋ ＋ ｌＥＲＥ＝ｌＢＲＢ＋ＵＢＥ＋ ８＋１、）ｌＢＲＥ，得 ＩＢ＝１８６ Ａ， ，ｃ＝／３１．＝１ ８．６ ｍＡ 再次利用ＥＶＬ列出支路２方程：Ｕ 。＝ＩｃＲ。＋ 凹＋，Ｅ Ｅ＝ＩｃＲｃ＋ 衄＋（ ＋１） Ｅ，得到 衄＝ ７．５ Ｖ。 这样Ｂ设计电路的静态工作点参数为 。＝ １８６ Ａ，，ｃＱ＝１８．６ ｍＡ，Ｕ Ｑ＝７．５ Ｖ。
表ｌ等效法计算的Ａ与Ｂ设计电路静态工作点
对于线性放大电路的设计，最好是将静态工作 点设置在放大电路输出特性放大区的中间，这样电 路的动态范围最大。将Ａ设计电路与Ｂ设计电路 位于直流负载线上的位置在输出回路特性曲线中 标注出来如图５所示，可以看出由于Ｂ设计电路比 Ａ设计电路的静态工作点更接近放大区的中心，即
ｕｓ／Ｖ 图５ Ａ设计电路与Ｂ设计电路在输出回路特性曲线 与直流负载线上的位置
