“除草机”电路图？据说用这个面试可以淘汰一批工程师

“除草机”电路图？这可不是设计除草机时所需的电路图。而是本文作者在面试新的电路设计人员时，用来判断应征者是否真的是能够分析模拟电路的工程师的“考题”，而透过这样的考题，即可从中剔除不适任的“杂草”…

有时候我必须面试某些填写应征“我”公司职位的人。无论哪一家公司都不时在改变，但是我需要一种方法来看看某些我很快就会和他在一起工作的人，他们在电路分析中的能力。我想出了一个可提供给职位应征候选人电路，并要求他/她为我分析我所指的电路某部分。

一会儿之后，我突然想到这个电路可以说是我的“除草机(杂草吞食者，weed-eater)”，因为它会清除任何真正不善于处理模拟电路分析的人。我想到的电路图：有两个晶体管(transistor)，一个NPN和一个PNP，连接方式如图1所示。

图1 “除草机”电路图。

与其试图描述一些面试者所经历的曲折路程，我更想简单介绍一下我预计会做出的假设，以及随后的分析。一开始的假设是，此晶体管是硅(Si)，并显示0.6伏特(V)基极至发射极电压，且两个晶体管的ß值非常高，使得基极电流几乎为零。

图2 分析的第一步。

对于NPN基本上为零的基极电流，R1和R2的电压在NPV的基础上将+12V导通电压分压为+4V。当Vbe为0.6V时，NPN发射极为+3.4V，在R3中流过的电流为3.4mA。

接下来的问题是，NPN发射器和R5如何共享3.4mA电流？

图3 分析的第二步。

PNP的Vbe为0.6V，如此使得R4中的电流为0.06mA或60μA。在PNP基极电流几乎为零的情况下，由于NPN的ß值非常高，60μA成为NPN的集电极(collector)电流，也变成NPN的发射极电流。

流过R5的电流必须是R3的3.4mA电流和NPN发射极的0.06 mA电流之间的差值。该值为3.4-0.06=3.34mA。

图4 分析的第三步。

R5上的电压降为3.34V，当加到R3顶端的3.4V时，将R5和PNP集电极的顶端放在+ 6.74V。

是不是很容易呢？没错，这个电路是很容易。即便如此，这个电路帮我刷掉了许多不合格的职位候选人。

John Dunn是电子顾问，毕业于布鲁克林理工学院(BSEE)和纽约大学(MSEE)。

唯爱萌meng

2018-9-21 10:46:40

设Vbe = 0.6 V, Vce(sat)= 0.3V

R1 R2经分压得4V，V(R3)=4-0.6=3.4V，I(R3)=3.4mA

由于Q2的Vbe起钳位作用,V(R4)最大值为0.6V
假设Q1可以完全导通，如果不存在Q2的影响可得
V(R4) = {[R3/(R3+R4)]*(12-Vcesat)}+Vcesat
   ≈ 1.36V
   > 0.6 V （即R4两端电压能达到1.36V但却被Vbe钳位在0.6V）

I(R4) = V(R4)/R4 = 0.06mA (嗯，仅有60uA)
               = Ice(Q1) + Ib(Q2)

由于I(R3)是3.4mA级别,远比I(R4)大,由此可见大部分电流其实流经Q2

I(R5) ≈ I(R3)-I(R4)
   = 3.4 - 0.06
   = 3.34 mA

V(R5) = I(R5)*R5 + 3.4
   = 6.74 V

哈哈哈

2018-9-21 10:47:08

方法是活的，而且任何分析方法都有它的适用范围
1. 假设电路图中是硅管，是因为现实中能遇到着的三极管几乎100%都是硅管
2. 假设Vbe = 0.6V 是因为0.6V是硅管Vbe电压的典型值，当然现实中不同型号的管子其Vbe略有差异,而且该参数受温度影响显著(温漂)，同时受Ib,Ice电流影响也不容忽视，但要快速分析这个电路，就不可能完全考虑所有因素，因为这些因素对电路实际结果的影响是有比例的，应当根据电路图本身的应用场合再判断其影响是不是不可接受
3. 假设β值无穷大，是因为β值一般而言最小都有100以上，高的甚至到1000，说明什么？
说明Ib和Ice之间会相差至少2个数量级,辛辛苦苦把Ib考虑进去，看起来结果会好像非常精确，但实际上不如环境温度变化10℃的影响大
4. 有少部分国内教科书的分析方法是不实用的，过度偏向于把一个工程问题数学化，却又不提及半导体器件有些关键参数，其离散性相当大，一致性并不好，而且这些关键参数无一例外会受温度等条件影响，当电路工作与某一频率下，三极管还需要考虑更多的分布参数(例如结电容，米勒效应，频响曲线等等)，事实上在不同的应用需求下要权重考虑的事情是不一样的

简单点说，分析电路和设计电路是一个工程问题，与其试图计算出一个精密的结果，不如用合适的方法分析其是不是能够在符合产品需求的条件下工作