課件名：圖解法分析電壓放大電路

1、課件名：圖解法分析電壓放大電路（教案）教材：電子線路 陳其純主編 高等教育出版社 2001年7月第1版章節(jié)：第三章單級(jí)低頻小信號(hào)放大器第三節(jié)放大電路的分析方法第一小節(jié)圖解法授課課時(shí)：一課時(shí)一、 教學(xué)要點(diǎn)教學(xué)目的：1、了解電壓放大電路有哪些常見(jiàn)的分析方法；2、掌握用圖解法分析電壓放大電路的工作原理；3、通過(guò)師生互動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析解決問(wèn)題的能力；4、通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，掌握信號(hào)發(fā)生器、雙蹤示波器的作用及使用方法， 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)電子線路的興趣和探索創(chuàng)新的意識(shí)，提高動(dòng)手實(shí)踐能力。教學(xué)重點(diǎn)：1、畫(huà)交流負(fù)載線；2、講清電壓放大器發(fā)生非線性失真的原因。教學(xué)難點(diǎn)：1、靜態(tài)工作點(diǎn)的位置對(duì)放大電路動(dòng)態(tài)工作范圍

2、的影響及出現(xiàn)非線性失真時(shí)如何調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)使電路正常工作;2、在EWB仿真實(shí)驗(yàn)中，掌握電子元件參數(shù)的設(shè)置，熟悉實(shí)驗(yàn)儀器面板，能分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。二、 課前復(fù)習(xí)（6分鐘）1、 三極管的輸入、輸出特性；2、 放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)；3、 放大器直流、交流通路畫(huà)法。（先請(qǐng)學(xué)生畫(huà)出直流、交流通路）三、 新課講授（25分鐘）新課引入為了了解放大電路的基本性能，例如靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置是否恰當(dāng)，放大倍數(shù)的大小等，需要對(duì)放大電路進(jìn)行分析。圖解法：利用晶體管特性曲線，通過(guò)作圖分析放大器性能的方法。估算法：應(yīng)用數(shù)學(xué)方程式通過(guò)近似計(jì)算來(lái)分析放大器性能的方法。等效電路法：當(dāng)輸入信號(hào)比較小時(shí)，用線性等效電路代替晶體管，利用線性電

3、路的原理分析放大器性能的方法。推薦精選圖解法能比較直觀、清楚地說(shuō)明晶體管放大輸入信號(hào)的物理過(guò)程。1、 用圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)（動(dòng)畫(huà)演示圖解分析過(guò)程）（1） 直流負(fù)載線把圖3.3.1(a)所示放大電路的輸出回路畫(huà)成直流通路，如圖3.3.1(b)所示，由歐姆定律知VCE=VGICRC，在式VCE=VGICRC中VG和RC為定值，該式是一個(gè)反映VCE和IC關(guān)系的直線方程式，在圖3.3.2晶體管輸出特性曲線族上畫(huà)出，作法是先由上式找到該直線上的兩個(gè)特殊點(diǎn)：（1）短路電流點(diǎn)MVCE0則ICVG/RC（2）開(kāi)路電壓點(diǎn)NIC0則VCEVG連接MN成直線，直線是對(duì)應(yīng)于直線負(fù)載電阻RC作出的，所以稱(chēng)為直流負(fù)載線

4、。直流負(fù)載線的斜率為1/RC。（2）靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析如圖3.3.2所示，若給出放大器的靜態(tài)基極電流IBQIB4，則IB4輸出特性曲線和直流負(fù)載線MN的交點(diǎn)Q，即為相應(yīng)的靜態(tài)工作點(diǎn)。由Q可以很方便地從圖上找出相應(yīng)的ICQ和VCEQ的值。推薦精選2、 用圖解法分析輸出端帶負(fù)載時(shí)的放大倍數(shù)（動(dòng)畫(huà)演示圖解分析過(guò)程）（1）交流負(fù)載線有交流信號(hào)輸入時(shí)，放大器集電極電流通過(guò)集電極電阻RC，而且其中交流分量還能通過(guò)RL。如圖3.3.3所示RL=Rc/RL=(RCRL/(RC+RL) RL稱(chēng)為放大器的交流等效負(fù)載電阻可根據(jù)直流負(fù)載線RC作出直流負(fù)載線，它的斜率是1/RC。那末，用圖解法分析放大器動(dòng)態(tài)特性時(shí)，

5、也可根據(jù)交流等效負(fù)載電阻RL作交流負(fù)載線，它斜率是1/RL。另外，在有信號(hào)輸入放大器時(shí)，vCE和iC的值應(yīng)在靜態(tài)工作點(diǎn)附近擺動(dòng)，當(dāng)輸入信號(hào)變到0時(shí)，這時(shí)的vCE和iC的值應(yīng)該是VCEQ和ICQ，所以靜態(tài)工作點(diǎn)Q又可理解為輸入信號(hào)瞬時(shí)值變到零時(shí)的動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)，可見(jiàn)交流負(fù)載線是通過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)的。作交流負(fù)載線的步驟：（參見(jiàn)圖3.3.4）第一步：在輸出特性曲線上作直流負(fù)載線MN，并確定靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置。第二步：在iC軸上確定iCVG/RL輔助點(diǎn)D的位置，并連接D、N兩點(diǎn)得到斜率為1/RL的輔助線DN。第三步：過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)Q作輔助線DN的平行線MN,即交流負(fù)載線。（2） 輸出端帶負(fù)載時(shí)放大倍數(shù)的圖解分析

6、放大器輸入交流信號(hào)后，iB將隨著輸入信號(hào)的大小而變化。如圖3.3.4所示若基極電流在最大值iBmax至最小值iBmin之間擺動(dòng)，則交流負(fù)載線與輸出特性曲線族的交點(diǎn)也就在Q1至Q2點(diǎn)之間擺動(dòng)，即直線段Q1Q2是信號(hào)放大過(guò)程中動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)移動(dòng)的軌跡，通常稱(chēng)為放大器的動(dòng)態(tài)工作范圍。在vCE軸上借助于Q1、Q、Q2可找到與iBmax相對(duì)應(yīng)的VCEmin、與IBQ相對(duì)應(yīng)的VCEQ及與iBmin和對(duì)應(yīng)的VCEmax，從而求出輸出電壓的幅值Vom=VCEmaxVCEQ?？汕蟪鲚敵龆藥ж?fù)載時(shí)，放大器的放大倍數(shù)AV推薦精選AVVom/Vim提問(wèn)：平時(shí)做實(shí)驗(yàn)，我們用什么儀器產(chǎn)生輸入信號(hào)？用什么儀器觀察電壓波形？進(jìn)入

7、虛擬實(shí)驗(yàn)室（采用EWB仿真軟件），熟悉相關(guān)仿真儀器，分析電壓放大倍數(shù)圖解法求解方法：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、圖解分析輸入、輸出電壓波形；2、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算 。 操作步驟：1、將屏幕右上角的“啟動(dòng)停止（0/1）”開(kāi)關(guān)拔到“1”一邊；2、雙擊示波器圖標(biāo)，單擊面板上的“expand”按鈕擴(kuò)大面板；3、紅色波形代表輸入電壓，藍(lán)色波形代表輸出電壓，單擊“啟動(dòng)停止”開(kāi)關(guān)下面的“暫停恢復(fù)(Resume)”開(kāi)關(guān)，根據(jù)面板參數(shù)的設(shè)置及波形可比較輸入、輸出電壓的幅度、相位關(guān)系，計(jì)算電壓放大倍數(shù)Av(Av約為100)。關(guān)閉示波器面板；（可最小化EWB仿真軟件窗口，采用動(dòng)畫(huà)詳細(xì)講解）4、將“啟動(dòng)停止”開(kāi)關(guān)扳到“”一邊；5、

8、退出虛擬實(shí)驗(yàn)室。3、靜態(tài)工作點(diǎn)與波形失真關(guān)系的圖解（動(dòng)畫(huà)演示圖解分析過(guò)程）如圖3.3.5所示，若靜態(tài)工作點(diǎn)在交流負(fù)載線上的位置過(guò)高，信號(hào)的正半周可能進(jìn)入飽和區(qū)，造成輸出電壓波形負(fù)半周被部分削除，產(chǎn)生推薦精選“飽和失真”。反之，若靜態(tài)工作點(diǎn)在交流負(fù)載線上的位置過(guò)低，信號(hào)的負(fù)半周可能進(jìn)入截止區(qū)，造成輸出電壓波形上半周被部分切掉，產(chǎn)生“截止失真”。為了獲得幅度大而不失真的交流輸出信號(hào)，放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在交流負(fù)載線的中點(diǎn)Q處。四、 師生互動(dòng)（10分鐘）1、 選擇題（鞏固交流負(fù)載線的畫(huà)法）對(duì)于交流負(fù)載線，下列說(shuō)法正確的是：A、 它平行直流負(fù)載線 B、它的斜率為1/RCB、 它的斜率小于直流負(fù)載線

9、D、它一定通過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)2、 選擇題（使學(xué)生進(jìn)一步理解產(chǎn)生非線性失真的原因，并能調(diào)整電路參數(shù)使放大電路正常工作）在下圖所示放大電路中，Rb=400k，Rc=5 k，=80，VG=12V，若輸入信號(hào)電壓為正弦波，而示波器所觀察到的電壓波形如右圖，則放大電路產(chǎn)生什么失真，應(yīng)如何調(diào)整使其工作正常？A、飽和失真，調(diào)大IBQ B、飽和失真，調(diào)小IBQ C、截止失真，調(diào)小IBQ D、截止失真，調(diào)大IBQ 推薦精選進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，分析非線性失真的調(diào)整方法：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簣D解分析電壓放大電路產(chǎn)生非線性失真的原因及調(diào)整方法。操作步驟：1、將屏幕右上角的“啟動(dòng)停止（0/1）”開(kāi)關(guān)拔到“1”一邊；2、雙擊示波器圖標(biāo)，單擊面板上的“expand”按鈕擴(kuò)大面板；3、紅色波形代表輸入電壓，藍(lán)色波形代表輸出電壓，單擊“啟動(dòng)停止”開(kāi)關(guān)下面的“暫?；謴?fù)(Resume)”開(kāi)關(guān)，可發(fā)現(xiàn)輸出電壓負(fù)半周頂部被切掉，發(fā)生飽和失真。雙擊Rb電阻，調(diào)大電阻值，可使放大器正常工作。關(guān)閉示波器面板；4、將“啟動(dòng)停止”開(kāi)關(guān)扳到“”一邊；5、退出虛擬實(shí)驗(yàn)室。3、 思考題(使學(xué)生知道環(huán)境溫度對(duì)放大器的影響，為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)) （動(dòng)畫(huà)演示圖解分析過(guò)程）當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，三極管的ICEO、參數(shù)會(huì)增大，電壓放大電路容易產(chǎn)生什么失真？五、 本課小結(jié)（3分鐘）圖解法和估算法