電子線路_陳其純版_第三章_單級(jí)低頻小信號(hào)放大器

1、課題3.1放大器的基本概念課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)1教學(xué)目標(biāo)1了解擴(kuò)音機(jī)的方框圖，知道放大器的放大倍數(shù)，會(huì)計(jì)算增益2了解單級(jí)低頻小信號(hào)放大器的基本組成，明確電路中電壓電流符號(hào)法則等3理解設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的作用教學(xué)重點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)的作用教學(xué)難點(diǎn)增益和靜態(tài)工作點(diǎn)學(xué)情分析教學(xué)效果講解法、讀書指導(dǎo)法教后記新課A引入在電子線路中，能將微弱的電信號(hào)放大，轉(zhuǎn)換或較強(qiáng)的電信號(hào)的電路，稱為放大器。B新授課3.1.1放大器概述一、晶體三極管的基本結(jié)構(gòu)1方框圖2特點(diǎn)放大器： 輸出功率比輸入功率大。 有功率放大作用。變壓器的輸入功率與輸出功率相同，因此不能稱為放大器。3.1.2放大器的放大倍數(shù)一、放大倍數(shù)的分類1電壓放大

2、倍數(shù)Av2電流放大倍數(shù)Ai3功率放大倍數(shù)Ap二、放大器增益放大倍數(shù)較大，可取對(duì)數(shù)，稱為增益。單位為分貝（用dB表示）。1功率增益Gp = 10 lgAp（dB）2電壓增益Gv = 20 lgAv（dB）3電流增益Gi = 20 lgAi（dB）例題：1放大電路第一級(jí)40 dB，第二級(jí) -20 dB，求總的增益，解：總的增益為(40- 20) dB = 20dB2電壓放大倍數(shù)為1 000，電流放大倍數(shù)為100，功率放大倍數(shù)為多少？解：Gp = 10 lg (1000 ´ 100 ) = 50 dBGv = 20 lg1 000 = 60 dBGi = 20 lg100 = 40 dB3

3、第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為0.01，第二級(jí)為1 000，求總放大倍數(shù)和增益。解一：Av = 0.01 ´ 1 000 = 10Gv = 20 lgAv = 20 dB解二：Gv1 = 20 lg 0.01dB = - 40 dBGv2 = 20 lg1 000dB= 60 dBGv = Gv1 + Gv2 = 20 dB3.2單級(jí)低頻小信號(hào)放大器低頻信號(hào)：20 Hz 20 kHz3.2.1電路的說(shuō)明一、電路的組成和電路圖畫法1電路中各元件名稱G是集電極電源，通過(guò)集電極電阻供給集電結(jié)的反向偏壓。GB基極電源，通過(guò)Rb供給發(fā)射結(jié)的正向偏壓。2單電源供電電路中，GC通過(guò)Rb供給晶體管發(fā)射結(jié)所需的

4、正向偏置電壓。3以電位表示電源的放大器畫法。C1、C2是耦合電容，隔直通交。二、電路中電壓和電流符號(hào)寫法的規(guī)定1直流分量物理量和下標(biāo)均大寫。2交流分量物理量和下標(biāo)均小寫。3總量直流分量和交流分量總和，其物理量為小寫，下標(biāo)為大寫。3.2.2放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)一、靜態(tài)：將放大器的輸入端短路，即放大器處于無(wú)信號(hào)輸入的狀態(tài)。二、Q點(diǎn)：三極管直流電壓VBE、VCE和對(duì)應(yīng)的IB、ICIBQ = ICQ = IBQVCEQ = VG - ICQRC三、靜態(tài)工作點(diǎn)的作用（1）當(dāng)輸入正弦信號(hào)Vi時(shí)，在其正半周，發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，負(fù)半周，發(fā)射結(jié)截止，即負(fù)半周信號(hào)不能輸入三極管，無(wú)信號(hào)輸出。（2）合適的靜態(tài)工作點(diǎn)可避免信

5、號(hào)的負(fù)半周出現(xiàn)截止失真。（3）流經(jīng)GC-Rb-VBE結(jié)-地回路的電流，稱為偏置電流。提供偏置電流的目的是為了減小截止失真。練習(xí)習(xí)題三3-3，3-5小結(jié)1放大器概述2方框圖3增益4電路組成及形成5靜態(tài)工作點(diǎn)的作用布置作業(yè)習(xí)題三3-2，3-3，3-4，3-5補(bǔ)充：以下放大電路框圖，求各級(jí)電壓Vo1、Vo2、Vo3。求上題總的電壓放大倍數(shù)及總的增益。已知某放大器的輸出電壓為100 mV，電壓增益為20 dB，求輸入電壓。應(yīng)點(diǎn)明：多路放大，倍數(shù)相乘，但增益相加。增益為“負(fù)號(hào)”，也帶進(jìn)另算。課題3.2.3共發(fā)射極電路的放大和反相作用課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)1教學(xué)目標(biāo)1知道共發(fā)射極電路的構(gòu)成2理解放大電路

6、的工作原理，會(huì)畫各物理量的波形3會(huì)畫放大電路的直流通路，交流通路教學(xué)重點(diǎn)各物理量的波形及表達(dá)式教學(xué)難點(diǎn)物理量交、直流表示學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A復(fù)習(xí)1電路中電壓和電流符號(hào)寫法（1）直流分量：IB，IC（雙大）（2）交流分量：ib（雙?。?）總量：（物理量變化）iB（小，大）2靜態(tài)：把放大器的輸入端短路IBQ = ICQ = IBQVCEQ = VG - ICQRCB新授課3.2.3共發(fā)射極電路的放大和反相作用一、放大器的工作原理1輸入信號(hào)為vi經(jīng)C1耦合加到b、e極。2基極電流iB = ib + IBQ集電極電流iC = iC + ICQ3輸出電壓VCE = VG - iCRC = VG

7、 - ( ICQ + ic) Rc= VG - ICQRc - icRc= VCEQ - icRc經(jīng)電容耦合后VCE = -icRcVo = - icRc負(fù)號(hào)表示，ic增加，Vce減小，Vce與ic反相關(guān)系。4特點(diǎn)（1）為了使放大器不失真地放大信號(hào)，必須建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。（2）單級(jí)共發(fā)射極放大電路兼有放大和反相作用。（3）在交流放大器中同時(shí)存在直流分量和交流分量。二、波形分析三、直流通路與交流通路1直流通路把電容視為開路，可計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。2交流通路容抗小的電容器及內(nèi)阻小的電源，交流壓降小，可視為短路。練習(xí)1已知Vi畫出Vo2已知ic畫出Vo3練習(xí)畫直流通路和交流通路小結(jié)1共射極放大器有放

8、大作用2輸入電壓與輸出電壓有倒相作用布置作業(yè)設(shè)輸入vi在基極的電流iD幅值為30 A，畫出各量的波形。vCE/VC2C1300K300K解：IBQ » A = 40AICQ = （50´40）A = 2mAVCEQ = （12 - 2 ´ 2）V = 8 Vic幅值 = ( 動(dòng)幅值 ) =（50´ 30）A= 1.5 mAic最大 = ICQ + ic幅值 =（2 + 1.5）mA = 3.5 mAic最小 = ICQ - ic幅值 =（2 - 1.5）mA = 0.5 mA課題3.3放大電路的分析方法課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)1教學(xué)目標(biāo)1理解圖解法的基本

9、含義2會(huì)畫共射極放大電路的直流負(fù)載線3會(huì)確定靜態(tài)工作點(diǎn)4會(huì)分析參數(shù)變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響教學(xué)重點(diǎn)直流負(fù)載結(jié)和圖解靜態(tài)工作點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)參數(shù)變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A.復(fù)習(xí)1放大器靜態(tài)工作點(diǎn)有哪些主要參數(shù)2靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算公式（IBQ = ， ICQ =IBQ， VCEQ = VG-ICRC）3作業(yè)點(diǎn)評(píng)B.引入當(dāng)Rb時(shí)，靜態(tài)工作點(diǎn)如何變化？其變化對(duì)電路的放大作用有何影響，這個(gè)問(wèn)題若采用計(jì)算的方法是很難作出判斷的，有了圖解法就可以較為直觀地作出正確判斷。C.新授課3.3.3圖解法一、用圖解法分析靜態(tài)工作點(diǎn)1直流負(fù)載線（1）在輸出回路中，可列出以下電壓方程VCE = VG-IcRc

10、稱為直流負(fù)載方程。（2）將直流負(fù)載方程以直線表示：在VCE-IC的坐標(biāo)系中，找兩個(gè)特殊點(diǎn)。開路電壓點(diǎn)IC = 0，VCE = VG短路電流點(diǎn)VCE = 0，IC = 畫出直流負(fù)載線，如上圖所示。2靜態(tài)工作點(diǎn)的圖解分析（1）放大電路中的IC與VCEQ必須同時(shí)處于直流負(fù)載線和輸出特性曲線上，即靜態(tài)工作點(diǎn)必須位于它們的交點(diǎn)上。（2）若IB = IBQ，則交點(diǎn)只有一個(gè)，即為靜態(tài)工作點(diǎn)Q 。（3）Q的橫坐標(biāo)為VCEQ，縱坐標(biāo)為ICQ 。（確定回路，利用基爾霍夫電壓定律列出回路電壓方程）練習(xí)1單管放大電路與三極管特性曲線如圖所示（引導(dǎo)學(xué)生完成）作直流負(fù)載線，并確定靜態(tài)工作點(diǎn)。解：作直流負(fù)載線。確定輸出特性

11、曲線，由IBQ確定。找交點(diǎn)，寫出橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)，得到靜態(tài)工作點(diǎn)。2當(dāng)以下電路參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，求解靜態(tài)工作點(diǎn)的變化（學(xué)生完成）（教師評(píng)析）（1）Rb（2）Rc（3）VG解：（1）Rb直流負(fù)載線不變IBQ交點(diǎn)下移所以ICQ ，VCEQ（2）Rc直流負(fù)載線斜率增大，當(dāng)IBQ不變Q點(diǎn)右移；當(dāng)ICQ不變VCEQ。（3）VG直流負(fù)載線向右平移IBQQ點(diǎn)向右上方移動(dòng)。3某共射放大電路的輸出特性曲線、直流負(fù)載線及靜態(tài)工作點(diǎn)如圖所示（學(xué)生完成）（教師評(píng)析）確定靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ和VCEQ。根據(jù)電路確定RB，RC和VG。解：根據(jù)負(fù)載線的兩點(diǎn)VG = 12V又Q點(diǎn)在IBQ = 40A的輸出特性曲線上IBQ = Rb

12、= =300kICQ = 2mAVCEQ = 6 V小結(jié)1圖解法的定義和步驟2利用圖解法求解電路工作點(diǎn)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響3分析參數(shù)布置作業(yè)習(xí)題三 3-16，3-17，3-18課題3.3.3用圖解法分析輸出端帶負(fù)載時(shí)的放大倍數(shù)課型新課授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1理解交流負(fù)載線，并會(huì)作交流負(fù)載線。2會(huì)對(duì)放大器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，正確識(shí)別動(dòng)態(tài)范圍，并會(huì)計(jì)算電壓放大倍數(shù)。教學(xué)重點(diǎn)交流負(fù)載線與動(dòng)態(tài)范圍教學(xué)難點(diǎn)動(dòng)態(tài)分析學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課 A.復(fù)習(xí)1圖解靜態(tài)工作點(diǎn)的步驟作直流負(fù)載線。找交點(diǎn)。確定靜態(tài)工作點(diǎn)。2作圖（1）作直流負(fù)載線（2）找靜態(tài)工作點(diǎn)B.引入靜態(tài)工作點(diǎn)圖解是靜態(tài)（Vi = 0）時(shí)得到，若有信

13、號(hào)輸入放大器的工作點(diǎn)會(huì)有變化，當(dāng)放大器帶上負(fù)載后，放大器工作也與靜態(tài)時(shí)不同，工作點(diǎn)Q將沿交流負(fù)載線變化。C.新授課一、圖解法分析放大器輸出端帶負(fù)載時(shí)的放大倍數(shù)1交流負(fù)載線有交流信號(hào)時(shí)，ic包括、，故Rc與RL為并聯(lián)，則= RcRL=交流負(fù)載線的斜率為-1/ 交流負(fù)載線必須通過(guò)Q點(diǎn)（因?yàn)楫?dāng)Vi變化過(guò)零瞬間與靜態(tài)是相同的）作交流負(fù)載線的步驟a確定靜態(tài)工作點(diǎn)。b輔助線過(guò)兩點(diǎn)：（VG，0）、（0，）。c過(guò)Q點(diǎn)作輔助線的平行線即為交流負(fù)載線（如前圖紅線）結(jié)論：交流負(fù)載線的斜率比直流負(fù)載線斜率大；交流負(fù)載線過(guò)靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)。2動(dòng)態(tài)范圍（1）Q在交流負(fù)載線中點(diǎn)附近最大不失真動(dòng)態(tài)范圍：最大值Vom，與輸入信號(hào)

14、反相。（2）Q在交流負(fù)載線下方輸出電壓最大值為Vom，若輸入信號(hào)較大，則負(fù)半周正常，正半周失真。（3）Q在交流負(fù)載線上方輸出電壓最大值為Vom，若輸入信號(hào)較大，則正半周失真，負(fù)半周正常。電壓放大倍數(shù)為二、靜態(tài)工作點(diǎn)與波形失真關(guān)系1截止失真a原因：Q偏低，輸入信號(hào)較大。b調(diào)整方法：調(diào)高Q，Rb。2飽和失真a原因：Q偏高，輸入信號(hào)較大。b調(diào)整方法：調(diào)低Q，Rb。（講解交流通路畫法，解釋電流方向）（教師指導(dǎo)學(xué)生看書分析與概述，并對(duì)學(xué)生的分析過(guò)程點(diǎn)評(píng)）（引導(dǎo)學(xué)生完成分析）練習(xí)3-20(畫交流負(fù)載線) 小結(jié)為獲得幅度大而不失真的交流輸出信號(hào)，應(yīng)將Q點(diǎn)選在交流負(fù)載線中點(diǎn)附近。交流負(fù)載線動(dòng)態(tài)范圍布置作業(yè)習(xí)題

15、三 3-19， 3-21畫交流負(fù)載線分析以上各題最大不失真范圍課題3.3.4估算法課型復(fù)習(xí)授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1知道估算法分析放大器的方法2會(huì)用估計(jì)法進(jìn)行輸入電阻、輸出電阻、電壓放大倍數(shù)的計(jì)算教學(xué)重點(diǎn)估算法求靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)教學(xué)難點(diǎn)估算靜態(tài)工作點(diǎn)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A復(fù)習(xí)圖解分析較直觀，但步驟繁，不太準(zhǔn)確。B.新授課一、估算靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ = ICQ = IBQVCEQ = VG-ICRC二、估算輸入電阻、輸出電阻和放大倍數(shù)1動(dòng)態(tài)分析的三個(gè)指標(biāo) ri 、ro 、Av （1）三極管輸入電阻rbe = 近似計(jì)算式為rbe = rb+(1+)小功率管取300（大功率管

16、取50）則 rbe = 300+(1+) =300+（2）放大電路輸入電阻定義：放大器輸入端看進(jìn)去的交流等效電阻ri 。因?yàn)閞i = 所以ri = Rbrbe因?yàn)镽b rbe ，所以ri » rbe（3）輸出電阻：從放大器輸出端（不包括RL）看進(jìn)去交流等效電阻ro 。因?yàn)閏、e間動(dòng)態(tài)電阻大所以ro = Rc 。結(jié)論：（1）ri大，向前級(jí)電路吸取電流小，減小前級(jí)電路的負(fù)擔(dān)。（2）ro小，向外輸出信號(hào)時(shí)自身消耗少，提交帶負(fù)載能力。4估算放大倍數(shù)的公式不帶負(fù)載時(shí)。帶負(fù)載時(shí)注意：空載時(shí)，電壓放大倍數(shù)大。負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓反相。例：如圖 = 60，VBEQ = 0.7V，Vi = 10

17、mV，求靜態(tài)工作點(diǎn)Q；交流參數(shù)Av，ri，ro；Vo 。解：（1）IBQ = = 37.8AICQ =IBQ = 60×37.8A = 2.3 mAVCEQ = (20-2.3×2)V = 15.4V（2）ri = 300+=984ro = 3k（3）=184Vo = 184×10mV = 1.84 V 練習(xí)習(xí)題三 3-83-9小結(jié)1. 靜態(tài)工作點(diǎn)IBQ>直流通路。2. 動(dòng)態(tài)指標(biāo)ri，ro，Av>交流通路。布置作業(yè)習(xí)題三 3-10，3-11，3-12課題3.4分壓偏置放大電路課型復(fù)習(xí)授課班級(jí)授課時(shí)數(shù)2教學(xué)目標(biāo)1認(rèn)識(shí)分壓偏置放大電路的結(jié)構(gòu)2會(huì)分析分壓偏置

18、電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理3掌握分壓偏置放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算方法教學(xué)重點(diǎn)1 穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的原理2靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算方法教學(xué)難點(diǎn)1靜態(tài)工作點(diǎn)的作用2分壓偏置放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)學(xué)情分析教學(xué)效果教后記新課A復(fù)習(xí)1固定偏置電路的分析方法？2固定偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的作用？3為什么靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)會(huì)造成失真？B. 引入設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)合適，外界環(huán)境溫度的變化，會(huì)引起ICQ、b、ICEO等量的變化，使靜態(tài)工作點(diǎn)不夠穩(wěn)定，需采取相應(yīng)措施。C.新授課3.4放大器的偏置電路3.4.1固定偏置電路特點(diǎn)：1基極電流通過(guò)偏置電阻Rb由電源提供，IBQ相對(duì)固定。2ICQ隨溫度升高而增大，故靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定。3只適用于環(huán)境溫度變化不大的場(chǎng)合。3.4.2分壓偏置放大電路一、電路形式1增加基極的下偏置電阻2增加射極電阻Re3增加射極旁路電容C3二、電路工作原理1直流通路2Rb1與Rb2的連接關(guān)系，既非并聯(lián)，又非串聯(lián)。（1）IB很?。?）IRb1IRb2，則Rb1與Rb2可視為串聯(lián)?；鶚O電位VB = ·Rb2（3）VB為定值。3穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的過(guò)程因?yàn)槿?、靜態(tài)工作點(diǎn)計(jì)算VBQ = （分壓公式）VEQ = VBQ-0.7（射極電位）IEQ = （射極電流）ICQ IE