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《模拟电子技术》教案:基本放大电路第一篇《模拟电子技术》教案基本放大电路《模拟电子技术》电子教案授课教案课程模拟电子技术任课教师教研室主任课号5课题第二章基本放大电路()
2.1简单交流放大电路教学目的1熟练掌握基本放大电路的组成,工作原理及作用
(2)重点掌握静态工作点的建立条件、作用教学内容:放大的概念,共射电压放大器及偏置电路,放大电路的技术指标和基本分析方法教学重点基本放大电路的组成、工作原理教学难点:放大过程中交直流的叠加教学时数2学时课前提问及复习结型场效应管、绝缘栅型场效应管的构造原理和特性参数新课导入放大的概念,应用场合以及放大电路新课介绍第二章基本放大电路
2.1概述放大的概念放大对象主要放大微弱、变化的信号(交流小信号),使V或
10、P0得到放大!放大实质能量的控制和转换,三极管——换能器基本特征功率放大有源元件:能够控制能量的元件放大的前提是不失真,即只有在不失真的情况下放大才有意义放大电路的性能指标为了反映放大电路的各方面的性能,引出如下主要性能指标
1.放大倍数第2章第10页共15页《模拟电子技术》电子教案VB=VCC Rb2/Rbl+Rb2IC=IE=VB-VBE/Re IB=IC/pVCE=VCC-ICRc+Re
四、动态参数的估算
1.电压放大倍数:Au rbe=200Q+l+p26mV/IE
2.输入电阻:Ri
3.输出电阻:RO课堂小结:静态工作点的影响因素稳定工作点的常用方法静态工作点稳定电路的求解作业布置:
2.
191、2第2章第11页共15页《模拟电子技术》电子教案授课教案课程模拟电子技术任课教师教研室主任课号课题放大电路的三种基本接法、派生电路教学目的掌握三种接法及其特点掌握三种接法动态参数的分析掌握复合管的特性教学内容基本共集放大电路、基本共基放大电路教学重点三种组态的各自特点教学难点:共集、共基组态的分析教学时数2学时课前提问及复习:静态工作点的影响因素稳定工作点的常用方法射极负反馈电阻的作用静态工作点稳定电路的求解新课导入:基本共集放大电路、基本共基放大电路新课介绍
2.5三种组态的放大电路共集放大电路以集电极为公共端,通过iB对iE的控制作用实现功率放大共基放大电路以基极为公共端,通过正对iC的控制作用实现功率放大共射、共集、共基是单管放大电路的三种基本接法
一、基本共集放大电路静态工作点的分析VB=VCC Rb2/Rbl+Rb2ICQ=IE=VB-VBE/ReIBQ=IC/pVCEQ=VCC-IERe=VCC-ICRe第2章第12页共15页《模拟电子技术》电子教案动态分析电压放大倍数:Au输入电阻Ri=Rbl//Rb2//[rbe+1+B RL]输出电阻Ro共集电路特点:Au-l Ri高Ro低
二、基本共基放大电路静态工作点的分析与共射静态工作点分析相同动态参数的分析电压放大倍数:Au输入电阻:Ri输出电阻:Ro“RC
三、晶体管基本放大电路的派生电路
1.复合管放大电路
2.共射一共基放大电路
3.共集一共基放大电路课堂小结:基本共集放大电路的组成与特点基本共基放大电路的组成与特点作业布置
2.
181、
2、3第2章第13页共15页《模拟电子技术》电子教案授课教案课程模拟电子技术任课教师教研室主任课号课题场效应管放大电路教学目的掌握场效应管放大器的各种偏置电路用图解分析法分析计算放大器用微变等效电路分析法分析计算放大器教学内容:场效应管的三种接法场效应管放大器的各种偏置电路用图解分析法分析计算放大器用微变等效电路分析法分析计算放大器教学重点用微变等效电路分析法分析计算放大器教学难点跨导的理解教学时数2学时课前提问及复习:场效应管的种类和结构场效应管的转移特性曲线场效应管的输出特性曲线新课导入:场效应管的三种基本接法设置静态工作点的必要性静态工作点的设置方法及其分析估算场效应管放大电路的动态分析新课介绍:
2.6场效应管放大电路
一、场效应管的三种基本接法与晶体管的三个极对应,场效应管的三个电极源极、栅极、漏极在组成放大电路时也有三种接法共源放大电路、共栅放大电路、共漏放大电路
二、静态工作点的设置方法及其分析估算与晶体管放大电路样,为了能使电路正常放大,必须设置合适的场效应管通过栅一源之间的电压uGS来控制漏极电流iD静态工作点,以保证在信号的整个周期内场效应管都工作在恒流区
1.基本共源电路图解法求解静态工作点计算法求解静态工作点(利用场效应管的电流方程)2启给偏压电路自给偏压:靠源极电阻上的电压为栅一源提供一个负的偏压第2章第14页共15页《模拟电子技术》电子教案利用场效应管的电流方程求解其静态工作点自给偏压的一种特例
3.分压式偏置电路分压式偏置电路:依靠栅极电阻对电源电压分压来设置偏置电压
三、场效应管放大电路的动态分析
1.场效应管的低频小信号等效模型将场效应管看成一个两端口网络,利用端口的电流电压关系可以得到彳氐频小信号等效模型经过对比,简化,可以得到简化的等效模型跨导gm:输出回路电流与输入回路电压之比
2.基本共源放大电路的分析电压放大倍数:Au输入电阻:Ri输出电阻:Ro
3.基本共漏放大电路的分析电压放大倍数:Au输入电阻:Ri输出电阻:Ro课堂小结:场效应管的三种基本接法静态工作点的设置方法及其分析估算场效应管放大电路的动态分析作业布置:
2.
222.23第2章第15页共15页第二篇基本放大电路的总结基本放大电路的总结问题
一、在电子线路的分析计算中,哪些因素可以忽略,哪些因素不能忽略?问题
二、在放大电路中,交流信号源为什么要标出正、负(+、-)问题
三、在下图的共射电路中,Cbl和Cb2的作用是什么?它们两端电压的极性和大小如何确定?问题
四、如果用PNP型三极管组成的共射电路,直流电源和耦合电容的极性应当如何考虑?直流负载线的方程式有何变化问题
五、工作点是一个什么概念?除了直流静态工作点之外,有没有交流动态工作点?问题
六、什么是管子的静态功耗?如果交流输入信号幅值较大,如何减小这一功耗?问题
七、放大电路负载最大的情况究竟是Ro-8还是RL=O为什么经常说RL愈小,电路负载愈大?问题
八、交流电阻和直流电阻区别何在?线性电阻元件有没有这两种电阻?为什么rbe不能用于静态计算?问题(
九、在的放大电路中,如果叶-8空载),调节使电路在一定的时产生最大不失真输出电压,问应为多大?怎样才能调到最佳位置问题
十、在采用N P N型管组成放大电路时,如何判断输出波形的失真是由于饱和还是截止?如果彩PN P型管,判断的结果又如何?问题
十一、对于图⑻的放大电路如果要用图解法求最大不失真输出电压幅值,应该怎样进行?问题
十二、一般认为放大电路的输入电阻Ri愈大愈好,但在某些情况下则要求Ri小些这些是什么情况?问题
十三、共射放大电路的交流输入量和输出量反相,这种说法确切吗?问题
十四、在用微变等效电路求放大电路的输出电阻时,对受控电流源应该如何处理?问题
十五、共射放大电路的电压增益管子是否可以提高放大电路的电压增益?o选择电流放大系数B大的答案如下
一、在电子线路的分析计算中,哪些因素可以忽略,哪些因素不能忽略?答:在电子线路的分析计算中,经常根据工程观点,采用近似的计算方法这是为了简化复杂的实际问题,突出主要矛盾,使分析计算得以比较顺利地进行在这里,过分追求严密,既无必要,也不可能但是,近似计算又必须是合理的,必须满足工程上对计算精度的要求例如,在固定偏置的放大电路中,偏置电流中如Vcc=12V,VBEQ=
0.7V,贝琳目对于Vcc,在计算时完全可以略去VBEQ,而认为这样做,计算误差小于10%,满足工程要求但是,如果是两个数值较大而又比较接近的电流之差此时第一个除式中的VBEQ就不能忽略,而且两个除式的计算都要比较精确,要有较多的有效数字位数,否则会得出不合理的结果又如,在求两个电阻并联后的总电阻时,如果一个电阻比另一个大10倍以上,则可认为总电阻近似等于较小的电阻,这样的近似计算误差也不大于10%再如,在求放大电路的输)出电阻时,管子的rec往往是和一个比它小得多的电阻(例如RC并联这时,因为rceRc,在并联时rce就可略去,而认为输出电阻ROaRc但是,在晶体管恒流源中,如果略去管子的rce,则恒流源的输出电阻R在这里,rce是OTS和一个无限大的电阻并联,当然就不能略去一个电阻是否可忽略,要看他和其他电阻相比所起作用的大小
二、在放大电路中,交流信号源为什么要标出正、负(+、-)答前面说过,放大电路的特点之一是交、直流共存直流电压和电流的方向(极性)是固定的,而交流电压和电流的方向(极性)是随时间变化的为了分析的方便,对交流电压和电流要标出假定的正方向,即参考方向对交流电压,参考方向是以放大电路的输入和输出回路的共同端(±)作为负(-)端,其它各点为正(+)端对交流电流,参考方向则是ic、ib以流入电极为正,ie以流出电极为正对于微变等效电路中的受控源,受控量的参考方向取决于控制量的参考方向例如,对双极型三极管,当ib的参考方向为从b极到e极时,ic的参()考方向必为从c极到e极对场效应管,当id的参考方向为G+S(-)时,的参考方向为流入D极参考方向是电路分析的重要工具,必须正确理解和掌握
三、Cbl和Cb2的作用是什么它们两端电压的极性和大小如何确定?答:弄清这个问题有助于真正理解放大电路的工作原理和交、直流共存的()()特点,也是初学者容易产生疑问的地方放大电路在静态v i=0和动态viwO时,各处的电压如上图所示对Cbl:在静态时,+Vcc通过Rb对它充电,稳态时,它两端的电压必然等于VBEQ而通过它的直流电流为零电压极性是右正左负所以,它的作用之一是隔断直流〃,不使它影响信号源在动态时,如果电容量很大,而vi幅值很小,Cbl两端的电压将保持不变这样,Cbl两端的交流电压将为零,而全部Vi都加在管子的b-e结上,使VCE=VCBQ+vi所以Cbl的另一个作用是〃传送交流〃,使交流信号顺利通过对Cb2情况相似在静态时,Vcc通过Rc对它充电稳态时,它两端的电压必然等VBEQ极性是左正右负,而通过它的直流电流为零,所以RL上的电压vo=0这是Cb2的隔直作用在动态时,如果电容量很大,Cb2两端的电压将保持不变仍为VBEQ这样Cb2两端的交流电压将为零,0而VCE=VCBQ+vce中的交流分量全部出现在RL上,即vo=vce这是Cb2的o传送交流作用
四、如果用PNP型三极管组成的共射电路,直流电源和耦合电容的极性应当如何考虑?直流负载线的方程式有何变化?答:这里也有初学者容易产生混淆的问题)在采用PNP型管时,首先电源的极性要反接,耦合电容(一般用电解电容器的极性也要反接电路中IB.IC和VCE的方向也要和NPN型管的相反这样,直流负载线的的方程式应为-VCE=VCC-ICRC它的形式与采用NPN管时略有不同所以,建议放大电路中直流电压和电流的极性和方向以NPN管为准,对PNP管则全部反号这时,直流负载线的方程式仍为VCE=VCC-ICRC,式中VCE、VCC.IC都为负值
五、工作点是一个什么概念?除了直流静态工作点之外,有没有交流动态工作点?答工作点是放大电路分析中一个十分重要的概念,它指的是电路中二极管或晶体管的工作状态,经常用它们极间的电压和流入电极的电流的大小来表示例如,二极管的VD、ID,三极管的VBE,ib,VCE,ic管子的工作状态o和工作点分两类一类是不加交流输入信号,电路中只有直流量的工作状态和工作点,叫“静态〃和静态工作点〃另一类是加了交流输入信号后,电路中直流和交流量共存的工作状态和工作点止匕时,电路和管子中的电压和电流都随时间变动,所以叫〃动态和动态工作点〃前面说过,在直流电源、元件参数和管子特性(有时还包括负载电阻)确定之后,直流静态工作点只有一个而在交流动态时,工作点随交流输入信号在时间上不断变化,它的变化轨迹就是交流负载线在某一交流输入信号下,管子的交流动态工作点在交流负载线上的变化范围就是动态范围
六、什么是管子的静态功耗?如果交流输入信号幅值较大,如何减小这一功耗?答管子的静态功耗PVQ就是在静态时管子集电极上消耗的功率PVQ=VCEQICQ为了减少这一功耗,就要尽量降低管子的静态工作点Qo但是,在交流输入信号幅度较大时,降低Q点会使放大电路输出信号失真止匕时,可以采用新的电路组成方案来解决,如乙类推挽或互补对称电路(见功率放大器)
七、放大电路负载最大的情况究竟是Ro-8还是RL=0为什么经常说RL愈小,电路负载愈大?答电路负载的大小是指负载上输出功率的大小在中频时,放大电路可以等效画成交流空载输出电压与输出电阻的串联,如图所示,其中V8是电路的空载输出电压,R0是内阻,RL是负载电阻不难求出,负载上的输出功率为利用上式可求出Po为最大值Pomax时,负载电阻RLo=Ro,而这就是说,从RL=O到RL=PLO,电路的输出功率P0随RL的增大而增大:从RL=PLO到RL-8,P0则随RL的增大而减小,如图(b)所示放大电路一般工作在RLRLO=R0的情况,所以说负载电阻RL愈小,P也就是电路负载愈大如果RL-8(空载)或RL=0(短路),则均有Po=0,是负载最小的情况
八、交流电阻和直流电阻区别何在?线性电阻元件有没有这两种电阻?为什么rbe不能用于静态计算?答:对线性电阻元件,只要工作频率不太高,它的电阻是个常数也就是说,它在直流工作和交流工作时电阻相同,没有直流(静态)电阻与交流(动态)电阻之分非线性电阻元件则不然它的伏安特性()I二f V不是直线,是曲线即使是在直流工作时,只要电压和电流不同,或者说静态工作点不同,它的直流(静态)电阻R二也不同(见图)如果直流信号上还叠加着交流小信号,则非线性电阻元件对交流小信号的交流(动态)电阻就是伏安特性在静态工作点处切线斜率的倒数,即所以,非线性电阻元件的交流(动态)电阻随工作点的不同而不同从几何上说,非线性电阻元件的直流电阻由伏安特性在静态工作点处的割线斜率决定,而交流电阻则由伏安特性在静态工作点处的切线斜率决定晶体管的发射结是PN结,它的伏安特性是非线性的,其中第二部分就是PN结的伏安特性在静态工作点处切线斜率的倒数折合到基极回路后的值,是发射结的交流(动态)电阻,当然不能用,也不能由静态的VBEQ和IBQ来求来求静态电流否则,就是混淆了放大电路中直流量和交流量的区别,混淆了非线性元件直流(静态)电阻和交流(动态)电阻的区别(
九、在的放大电路中,如果RL-8空载),调节Rb使电路在一定的vi时产生最大不失真输出电压,问Rb应为多大?怎样才能调到最佳位置?答在RL-8时,放大电路的直流负载线与交流负载线重合为了产生最大不失真输出电压,Q点应选在负载线中央此时必有即所以在实际工作中,通过调节Rb来调整Q点是比较简单可行因而也是经常使用的方法在调节时,应使输出电压既无饱和失真(对N PN型管是波形底部削平),又无载止失真(对NPN型管是波形顶部削平)同时,在充分加大Vi时,输出波形又同时在预部和底部出现失真
十、在采用NPN型管组成放大电路时,如何判断输出波形的失真是由于饱和还是截止?如果是PNP型管,判断的结果又如何?答这也是初学时容易混淆而又不易记住的问题实际上,由于采用NPN管和PNP管时电压的极性相反,所以判断的方法也将相反在左图,画出了两种管子工作在截止失真的情况对于NPN管,因为电压极性为正,截止失真发生的输出波形正半周的顶部对于PNP管,因为电压极性为负,截止失真发生在输出波形负半周的底部如果是饱和失真,则判断结果与上述相反
十一、对于图⑻的放大电路如果要用图解法求最大不失真输出电压幅值,应该怎样进行?答:这里的主要问题在射极上有电阻Re和Re在动态时,Re被短路,o但Re还在画交流负载线时应该考虑它,而且用交流负载线上的动态范围决定()()出来的最大不失真电压幅值不是Vcm M,而是Vcem M,两者还相差Re上的电压
1.作直流负载线,如图(b)上的虚线用分析射极偏置电路的输出量与输入量之比,根据输入量为电流、电压和输出量为电流、电压的不同,可以得到四种放大倍数
2.输入电阻输入电阻Ri为从放大电路输入端看进去的等效电阻,定义为输入电压有效值Ui和输入电流有效值li之比,即Ri=Ui/Ii
3.输出电阻任何的放大电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源,从放大电路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻R
4.通频带通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力中频放大倍数下限截止频率上限截止频率fbw=fH-fL共15页《模拟电子技术》电子教案
5.非线性失真系数
6.最大不失真输出电压定义当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压,用Uom表示
7、最大输出功率与效率最大输出功率Pom:在输出信号不失真的情况下,负载上能够获得的最大功率效率「直流电源能量的利用率
2.2基本共射放大电路的工作原理基本共射放大电路的组成及各元件的作用基本组成如下晶体管T负载电阻Rc、RL偏置电路VCC.Rb方法求出ICQ=
2.71mA用它和直流负载线的交点定出Q点z
2.作交流负载线过Q点作斜率为的直线如图b上的交流负载线注意对应于这条线,横坐标表示的将是V而不是vCE由此定出VomM=
12.3-
6.9=
5.4V
十二、一般认为放大电路的输入电阻Ri愈大愈好,但在某些情况下则要求Ri小些这些是什么情况?答:一般情况下,放大电路的信号源是一个电压源,它的内阻ro很小为了使放大电路的输入电压Vi尽可能不失真地复现信号源电压Vs,希望放大电路的输入电阻Ri尽可能大,使在把放大电路用在测量电压的仪器内时,这一点尤为重要在阴极射线示波器内用放大电路驱动磁偏转线圈时,也是这样但是,当信号源是一个内阻Ro很大的电流源时,就要求放大电路的输入电阻Ri比信号源内阻Ro小得多,使流入放大电路输入端的电流li尽可能接近信号源电流例如,光电管和硅光电池都以高内阻提供电流为了把电流变换为低内阻电压源,就使用输入电阻小的放大电路另外,为了减小外界干扰对放大电路的影响时,也希望放大电路的输入电阻小必须指出:输入电阻的要领是对静态工作点附近的变化信号来说的,属于交流动态电阻,不能用来计算放大电路的静态工作点
十三、共射放大电路的交流输入量和输出量反相〃,这种说法确切吗?答这种说法不确切,因为它没有指明输入量和输出量是什么在放大电路的分析中,经常是讲电压增益这时,输出量和输入量都是电压在这种情况下,共射放大电路从集电极输出的交流电压是和从基极输入的交流电压反相的如果讲的是基极输入电压和射极输出电流约等于集电极输出电流的相位关系,则在共射放大电路中两者是同相的
十四、在用微变等效电路求放大电路的输出电阻时,对受控电流源应该如何处理?答对不同接法组态的放大电路,决定输出电阻的微变等效电路不同,对受控电流源的处理也不同例如,对共射电路决定输出电阻的等效电路如图,图中的Rs是信号源内阻,rce是三极管的输出电阻.在这个电路中,由于流过rbe的,受控源0也是零所以,输出电阻又如,对上图的共基电路,决定输出电阻的等效电路()如下图a.如果不考虑rbe,则因,而Ro=Rc如果考虑rbe,则可将有内阻rbeo())的受控电流源变换为有内阻rbe的受控电压源,其方向为左正右负(图b.令〃〃R=Rs Rerbe,则得,所以或从而求得)可见Ro很大,是Q+B rce量级而
十五、共射放大电路的电压增益是否可以提高放大电路的电压增益?答:从o选择电流放大系数0大的管子的表达式看,似乎加大B就可以提高实际上还应考虑到管子的参数rbe和有关,即如果不考虑rbb,并认为则提高.由此可见,加大并不能有效地提高的有效途径是调整放大电路的静态工作点以增大IEQ这是在实践中经常采用的方法第三篇教案—放大电路的基本分析方法)放大电路的基本分析方法(20分钟
一、参考教材第二章放大电路的基本分析方法《模拟电子技术简明教程》张国平、曾高荣主编,电子工业出版社出版
二、教学内容
1.放大电路的直流通路和交流通路
2.估算法确定静态工作点
3.图解法确定静态工作点
三、教学目的
2.掌握放大电路的直流通路与交流通路的画法;
3.掌握估算法确定静态工作点
3.掌握图解法确定静态工作点
四、教学重点、难点
1.放大电路的直流通路与交流通路的画法
2.估算法和图解法确定静态工作点
3.分析静态工作点的意义
五、教学方法采用课堂讲授加PPT展示的方法,通过例题讲解加深学生对教学内容的理解
1.旧课复习(3分钟),回顾上节的知识点,如组成放大电路的基
六、教学过程设计(本原则、特点、主要性能指标等
2.新课内容17分钟)1)首先引入静态和动态两个概念,使学生理解放大电路的分析实际上为直流通路和交流通路分析的叠加;并且在分析中要采用先静态后动态的分析顺序;引出静态工作点的概念)2放大电路的直流通路和交流通路详细介绍直流通路和交流通路的画法,并通过实例分析来加深印象可以让学生自己进行随堂练习以确保对这一知识点的领会和掌握在进行实例分析时,简单介绍放大电路的基本分类(共射、共基、共集))3通过电路实例分析,介绍如何通过估算法获得静态工作点)4图解法是放大电路常用的分析方法之一,简单介绍图解法与微变等效电路分析法的区别,及适用范围通过分步解析的方式,详细介绍图解法确定静态工作点
七、作业())复习题二5;三(3;习题
2.3,
2.4
八、教学后记第四篇放大及滤波电路能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器例如助听器里的关键部件就是一个放大器放大电路的用途和组成放大器有交流放大器和直流放大器交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频;接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器它是电子电路中最复杂多变的电路但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路读放大电路图时也还是按照〃逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开,然后逐级抓住关键进行分析弄通原理放大电路有它本身的特点一是有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;二是电路往往加有负反馈,这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一级时还要能瞻前顾后在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合下面我们介绍几种常见的放大电路低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在20赫20千赫之间、输出要求有一定电〜压值而不要求很强的电流的放大器1共发射极放大电路图1a是共发射极放大电路C1是输入电容,C2是输出电容,三极管VT就是起放大作用的器件,RB是基极偏置电阻,RC是集电极负载电阻L3端是输入,23端是输出3端是公共点,通常是接地的,也称地“端静态时的直流通路见图1b,动态时交流通路见图1c电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多,输出电压的相位和输入电压是相反的,性能不够稳定,可用于一般场合2分压式偏置共发射极放大电路图2比图1多用3个元件基极电压是由RB1和RB2分压取得的,所以称为分压偏置发射极中增加电阻RE和电容CE,CE称交流旁路电容,对交流是短路的;RE则有直流负反馈作用所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端,作为输入的一部分如果送回部分和原来的输入部分是相减的,就是负反馈图中基极真正的输入电压是RB2上电压和RE上电压的差值,所以是负反馈由于采取了上面两个措施,使电路工作稳定性能提高,是应用最广的放大电路3射极输出器图3a是一个射极输出器它的输出电压是从射极输出的图3b是它的交流通路图,可以看到它是共集电极放大电路这个图中,晶体管真正的输入是V i和V的差值,所以这是一个交流负反馈很深的电路由于很深的负反馈,这个电路的特点是电压放大倍数小于1而接近1,输出电压和输入电压同相,输入阻抗高输出阻抗低,失真小,频带宽,工作稳定它经常被用作放大器的输入级、输出级或作阻抗匹配之用4低频放大器的耦合一个放大器通常有好几级,级与级之间的联系就称为耦合放大器的级间耦合方式有三种
①RC耦合,见图4a优点是简单、成本低但性能不是最佳
②变压器耦合,见图4b优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高,但变压器制作比较麻烦
③直接耦合,见图4c优点是频带宽,可作直流放大器使用,但前后级工作有牵制,稳定性差,设计制作较麻烦功率放大器能把输入信号放大并向负载提供足够大的功率的放大器叫功率放大器例如收音机的末级放大器就是功率放大器1甲类单管功率放大器图5是单管功率放大器,C1是输入电容,T是输出变压器它的集电极负载电阻Ri是将负载电阻R L通过变压器匝数比折算过来的RC=N1N22RL=N2RL负载电阻是低阻抗的扬声器,用变压器可以起阻抗变换作用,使负载得到较大的功率这个电路不管有没有输入信号,晶体管始终处于导通状,静态电流比较大,困此集电极损耗较大,效率不高,大约只有35%这种工作状态被称为甲类工作o状态这种电路一般用在功率不太大的场合,它的输入方式可以是变压器耦合也可以是RC耦合2乙类推挽功率放大器图6是常用的乙类推挽功率放大电路它由两个特性相同的晶体管组成对称电路,在没有输入信号时,每个管子都处于截止状态,静态电流几乎是零,只有在有信号输入时管子才导通,这种状态称为乙类工作状态当输入信号是正弦波时,正半周时VT1导通VT2截止,负半周时VT2导通VT1截止两个管子交替出现的电流在输出变压器中合成,使负载上得到纯正的正弦波这种两管交替工作的形式叫做推挽电路乙类推挽放大器的输出功率较大,失真也小,效率也较高,一般可达60%o3OTL功率放大器目前广泛应用的无变压器乙类推挽放大器,简称OTL电路,是一种性能很好的功率放大器为了易于说明,先介绍一个有输入变压器没有输出变压器的OTL电路,如图70这个电路使用两个特性相同的晶体管,两组偏置电阻和发射极电阻的阻值也相同在静态时,VT1,VT2流过的电流很小,电容C上充有对地为12E c的直流电压在有输入信号时,正半周时VT1导通,VT2截止,集电极电流i cl方向如图所示,负载RL上得到放大了的正半周输出信号负半周时VT1截止,VT2导通,集电极电流i c2的方向如图所示,RL上得到放大了的负半周输出信号这个电路的关键元件是电容器C,它上面的电压就相当于VT2的供电电压以这个电路为基础,还有用三极管倒相的不用输入变压器的真正OTL电路,用PNP管和NPN管组成的互补对称式OTL电路以及最新的桥接推挽功率放大器,简称BTL电路等等直流放大器能够放大直流信号或变化很缓慢的信号的电路称为直流放大电路或直流放大器测量和控制方面常用到这种放大器1双管直耦放大器图8是一个两级直耦放大器直耦方式会带来前后级工作点的相互牵直流放大器不能用RC耦合或变压器耦合,只能用直接耦合方式制,电路中在VT2的发射极加电阻R E以提高后级发射极电位来解决前后级的牵制直流放大器的另一个更重要的问题是零点漂移所谓零点漂移是指放大器在没有输入信号时,由于工作点不稳定引起静态电位缓慢地变化,这种变化被逐级放大,使输出端产生虚假信号放大器级数越多,零点漂移越严重所以这种双管直耦放大器只能用于要求不高的场合2差分放大器解决零点漂移的办法是采用差分放大器,图9是应用较广的射极耦合差分放大器它使用双电源,其中VT1和VT2的特性相同,两组电阻数值也相同,R E有负反馈作用实际上这是一个桥形电路,两个R C和两个管子是四个桥臂,输出电压V0从电桥的对角线上取出没有输入信号时,因为RC1=RC2和两管特性相同,所以电桥是平衡的,输出是零由于是接成桥形,零点漂移也很小差分放大器有良好的稳定性,因此得到广泛的应用集成运算放大器集成运算放大器是一种把多级直流放大器做在一个集成片上,只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件因为它早期是用在模拟计算机中做加法器、乘法器用的,所以叫做运算放大器它有十多个引脚,一般都用有3个端子的三角形符号表示,如图10它有两个输入端、1个输出端,上面那个输入端叫做反相输入端,用一作标记;下面的叫同相输入端,用+〃作标记集成运算放大器可以完成加、减、乘、除、微分、积分等多种模拟运算,也可以接成交流或直流放大器应用在作放大器应用时有1带调零的同相输出放大电路图11是带调零端的同相输出运放电路弓I脚是调零端,调整RP可使输出端8在静态时输出电压为零
9、6两脚分别接正、负电源输入信号接到同相输入端5,因此输出信号和输入信号同相放大器负反馈经反馈电阻R2接到反相输入端4同相输入接法的电压放大倍数总是大于1的2反相输出运放电路也可以使输入信号从反相输入端接入,如图12如对电路要求不高,可以不用调零,这时可以把3个调零端短路输入信号从耦合电容C1经R1接入反相输入端,而同相输入端通过电阻R3接地反相输入接法的电压放大倍数可以大于
1、等于1或小于lo3同相输出高输入阻抗运放电路图13中没有接入R1,相当于R1阻值无穷大,这时电路的电压放大倍数等于L输入阻抗可达几百千欧放大电路读图要点和举例放大电路是电子电路中变化较多和较复杂的电路在拿到一张放大电路图时,首先要把它逐级分解开,然后一级一级分析弄懂它的原理,最后再全面综合读图时要注意
①在逐级分析时要区分开主要元器件和辅助元器件放大器中使用的辅助元器件很多,如偏置电路中的温度补偿元件,稳压稳流元器件,防止自激振荡的防振元件、去耦元件,保护电路中的保护元件等
②在分析中最主要和困难的是反馈的分析,要能找出反馈通路,判断反馈的极性和类型,特别是多级放大器,往往以后级将负反馈加到前级,因此更要细致分析
③一般低频放大器常用RC耦合方式;高频放大器则常常是和LC调谐电路有关的,或是用单调谐或是用双调谐电路,而且电路里使用的电容器容量一般也比较小
④注意晶体管和电源的极性,放大器中常常使用双电源,这是放大电路的特殊性例1助听器电路图14是一个助听器电路,实际上是一个4级低频放大器VT
1.VT2之间和VT
3.VT4之间采用直接耦合方式,VT2和VT3之间则)用RC耦合为了改善音质,VT1和VT3的本级有并联电压负反馈(R2和R7由于使用高阻抗的耳机,所以可以把耳机直接接在VT4的集电极回路内R
6.C2是去耦电路,C6是电源滤波电容例2收音机低放电路图15是普及型收音机的低放电路电路共3级,第1级(VT1)()()前置电压放大,第2级VT2是推动级,第3级VT
3.VT4是推挽()功放VT1和VT2之间采用直接耦合,VT2和VT
3.VT4之间用输入变压器T1()耦合并完成倒相,最后用输出变压器T2输出,使用低阻扬声器止矽卜,VT1本级有并联电压负反馈(RI),T2次级经R3送回到VT2有串联电压负反馈电路中C2的作用是增强高音区的负反馈,减弱高音以增强低音R
4.C4为去耦电路,C3为电源的滤波电容整个电路简单明了波的基本概念滤波是信号处理中的一个重要概念滤波分经典滤波和现代滤波经典滤波的概念,是根据富立叶分析和变换提出的一个工程概念根据高等数学理论,任何一个满足一定条件的信号,都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成换句话说,就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的,组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分只允许一定频率范围内的信号成分正常通过,而阻止另一部分频率成分通过的电路,叫做经典滤波器或滤波电路实际上,任何一个电子系统都具有自己的频带宽度对信号最高频率的限制,频率特性反映出了电子系统的这个基本特点而滤波器,则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路用模拟电子电路对模拟信号进行滤波,其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择根据频率滤波时,是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号,通过选择不同的频率成分来实现信号滤波当允许信号中较高频率的成分通过滤波器时,这种滤波器叫做高通滤波器当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时,这种滤波器叫做低通滤波器当只允许信号中某个频率范围内的成分通过滤波器时,这种滤波器叫做带通滤波器理想滤波器的行为特性通常用幅度-频率特性图描述,也叫做滤波器电路的幅频特性理想滤波器的幅频特性如图所示图中,W1和w2叫做滤波器的截止频率滤波器频率响应特性的幅频特性图对于滤波器,增益幅度不为零的频率范围叫做通频带,简称通带,增益幅度为零的频率范围叫做阻带例如对于LR从-wl当wl之间,叫做LP的通带,其他频率部分叫做阻带通带所表示的是能够通过滤波器而不会产生衰减的信号频率成分,阻带所表示的是被滤波器衰减掉的信号频率成分通带内信号所获得的增益,叫做通带增益,阻带中信号所得到的衰减,叫做阻带衰减在工程实际中,一般使用dB作为滤波器的幅度增益单位低通滤波器低通滤波器的基本电路特点是,只允许低于截止频率的信号通过1一阶低通Butterworth滤波电路下图a和b是用运算放大器设计的两种一阶Butterworth滤波电路的电路图a是反相输入一阶低通滤波器,实际上就是一个积分电路,其分析方法与一阶积分电路相同基本滤波电路演示图b是同相输入的一阶低通滤波器根据给定的电路图可以得到对滤波器来说,更关心的是正弦稳态是的行为特性,利用拉氏变换与富氏变换的关系,有下图是上式RC=2时的幅频特性和相频特性波特图RC=2时一阶Butterworth低通滤波器的频率响应特性2二阶低通Butterworth滤波电路下图是用运算放大器设计的二阶低通Butterworth滤波电路二阶Butterworth低通滤波电路直接采用频域分析方法得到其中k=1+R1/R2令Q=l/3-k,wO=l/RC,则可以写成其中k相当于同相放大器的电压放大倍数,叫做滤波器的通带增益,Q叫做品质因数,wO叫做特征角频率下图是二阶低通滤波器在RC=2时的波特图,其中图a是Q
0.707时的效果,图b是Q=
0.707时的效果,图c是Q
0.707时的效果aQ
0.707bQ=
0.707cQ
0.707二阶低通滤波器在RC=2时的波特图从图中可以看出,当Q
0.707或Q
0.707时,通带边沿处会出现比较大的不平坦现象因此,品质因数表明了滤波器通带的状态一般要求Q=
0.707由此可以得到这就是二阶Butterworth滤波器电压增益得计算
0.707公式令Q=
0.707,得
0.414R2=
0.707R1通常把最大增益倍所对应的信号频率叫做截止频率,这时滤波器具有3dB的衰减利用滤波器幅频特性的概念,可以得到截止频率wO=w=1/RC,即f=l/2pRC高通滤波器的特点是,只允许高于截止频率的信号通过下图是二阶Butterworth高通滤波器电路的理想物理模型直接采用频域分析方法,并令k=1+R1/R2,Q=1/3-k,耦合电容C
1.C2晶体管起着核心的能量控制与转化作用偏置电路及负载电阻使晶体管工作在放大区耦合电容隔离直流信号,通过交流信号设置静态工作点的必要性
一、静态工作点当输入信号为零时,晶体管的基极电流IB.集电极电流IC.UBE、UCE称为放大电路的静态工作点
二、设置静态工作点的原因要保证在输入信号的整个周期内晶体管始终工作在放大状态,输入信号驮载在直流信号上,这样才能将输入信号进行放大基本共射放大电路的工作原理及波形分析放大电路的组成原则
一、组成原则
1.设置合适的静态工作点
2.电阻取值得当,与电源配合,使放大管有合适的静态工作电流
3.输入信号必须能够作用于放大管的输入回路
4、当负载接入时,必须保证放大管输出回路的动态电流能作用于负载
二、常见的两种共射放大电路
1.直接耦合共射放大电路
2.阻容耦合共射放大电路耦合电容阻容课堂小结共射电压放大器及偏置电路,放大电路的技术指标和基本分析方法作业布置:课堂思考题:静态工作点为什么是必须的?第2章第2页共15页《模拟电子技术》电子教案wO=l/RC,则可以得到二阶Butterworth高通滤波电路的传递函数为二阶Butterworth高通滤波电路演示高通滤波器考虑正弦稳态条件下,s=jw,得二阶BButterworth高通滤波器在频率响应特性与低通滤波器相似,当Q
0.707或Q
0.707时,通带边沿处会出现不平坦现象有关根据品质因数Q计算电路电阻参数R1和R2的方法与二阶低通滤波器的计算相同同样,利用滤波器幅频特性的概念,可以得到截止频率wO=w=l/RCf即f=l/2pRC第五篇《电工电子技术中三极管放大电路布局及焊接》说课稿范文课程名称:电工电子技术课题电工电子技术中三极管放大电路布局及焊接执教教师方莉班级:30812日期2009年12月2日上课地点:电子实训室
一、教材分析电路的布局与焊接是《电工电子技术》实训的重要部分,即是对于前阶段学生读图教学成果的检查,也为下章节的焊接实训技能打下基础起到承上启下的作用本节课的内容是在前面元件整形、安插、焊接和导线工艺实训基础上,初步进行独立焊接电路的培养本节课是电工电子技术实训中的一个重点也是难点,要求将电路图读图能力和焊接实训有机结合,为《电工电子技术》课程中的项目综合实训铺砖弓潞
二、教学目标-教学目标知识目标
1.看懂三极管放大电路原理图
2.巩固元件整形、安插的技能应用
3.明白在印刷电路板上对元器件合理布局的意义能力目标
4.能利用电工工具对元器件进行整形
5.能按照原理图在电路板上对元器件进行合理的布局并正确焊接德育目标L激发学生对本门课程的学习兴趣
6.提高学生的动手能力及团队合作的意识
7.在技能实践中,促进学生规范职业素养的养成
(二)重点难点教学重点
1.理解放大电路原理图
2.利用电工工具对元器件进行整形
3.按照原理图对元器件进行正确布局并焊接教学难点
4.利用电工工具对元器件进行整形
5.根据原理图在印刷电路板上对元器件进行正确的布局并正确焊接
二、说教法电工电子课程是一门理论结合动手实践的课程,在中职教育中,我们更注重对
6、信息技术学科的知识理念解释,如信息技术是一门怎样的学科,其特点、其知识结构、其培养目标等又如现代信息技术教学要遵循以教师为主导,学生为主体,以训练为主线的教学原则
7、教学方法和教学模式分析根据教材特点,预定选用的教学方法,如演示法、讲解法、指导法,操作尝试法等,并对整个教学设计采用何种体系和模式进行,如任务驱动模式
三、说学法中职教育学生年龄段,分布在16~19岁之间,正处于青春期发展阶段,此阶段学生思想不成熟,自我调节能力较差,在学习方面,我们学校的学生在初中教育中在某种程度上来说是教育的失败品,学习的主动性较低,所以,在电工电子课程教学中,更需要老师采用新的教学法,在本节课之前,学生已经基本掌握了读图和识图基本技能,本人利用任务引领教学法,并通过小组的互助学习,这样不但能分担教师的负担,而且更能让更多的学生当堂掌握知识,并且有问题可以及时解决,充分发挥学生的团结互助精神
四、教学过程设计
1.任务提出三极管放大电路在日常家电中经常接触到,其作用非常关键本节课的任务就是让学生更直观了解三极管放大电路,并了解其作用,并能按照电路图搭建电路进行焊接从而提升焊接等电子技能
2.理论铺垫引导学生读懂三极管放大电路原理图
3.实践操作1用电工工具对元器件进行整形2对元件进行合理布局3对元件进行焊接
4.典型错误分析1分析在操作过程中出现的典型错误2从技术上指出学生的不足5纠错提高小组形式,让优秀的同学帮助他人
6.成果评价挑选出几份典型的作品,进行评价,并指出部分同学所遇到的一些问题,有效巩固本节课的主要内容,同时完成评价报告
7、小结以大多数学生在操作过程中遇到的问题为切入点,回顾任务,总结技能,提示不足,避免重复犯错授课教案课程模拟电子技术任课教师教研室主任课号课题放大电路的分析方法教学目的:理解放大电路工作原理能够求解静态工作点能够求解各项动态参数教学内容:直流通路、交流通路图解法静态工作点、放大倍数直流负载线交流负载线教学重点:图解分析法教学难点:交流负载线教学时数2学时课前提问及复习:放大的概念放大电路的各项性能指标放大电路中静态工作点的作用新课导入:晶体管的输入、输出特性曲线静态工作点正弦信号新课介绍
2.3两种分析方法直流通路与交流通路一般情况下,放大电路中直流信号与交流信号总是共存的直流通路在直流电源作用下直流电流流经的通路用于研究静态工作点对于直流通路
1.电容视开路
2.电感线圈视为短路
3.信号源视为短路交流通路在输入信号作用下交流信号流经的通路用于研究动态参数对于交流通路
1.容量大的电容视为短路
2.无内阻的直流电源视为短路根据上述原则,可将前面所述共射放大电路分离出直流通路和交流通路在分析放大电路时,应遵循先静态,后动态的原则,求解静态工作点时应利用直流通路,求解动态参数时应利用交流通路共射放大电路如图:共15页《模拟电子技术》电子教案直流通路图解分析法交流通路概念在已知放大管的输入特性、输出特性以及放大电路中其它各元件参数的情况下,利用作图的方法对放大电路进行分析
一、静态工作点的分析对于如图所示的直流通路可以求解其静态工作点IB,IC,UBE,UCE并作出其输入输出特性曲线:
二、电压放大倍数其输0入、输出波形可以如图所示结论:
1.交直流迭加
2.vo与vi相位相反
3、非线性失真:饱和失真、截止失真
4.最大不失真输出幅度第2章共15页《模拟电子技术》电子教案
三、图解法的适用范围用于分析输出幅值比较大而工作频率不太高的情况应用范围:分析Q点位置、最大不失真输出电压、失真情况课堂小结:晶体管的输入、输出特性曲线静态工作点放大倍数的分析失真的种类及产生原因图解法的适用范围作业布置:
2.3a
2.4第2章第5页共15页《模拟电子技术》电子教案授课教案课程模拟电子技术任课教师教研室主任课号课题:放大电路的分析方法(等效电路法)教学目的:掌握等效电路法应用简化的等效电路法求解电路参数教学内容:h参数等效模型简化的h参数等效模型教学重点:等效电路分析法教学难点:h参数等效模型教学时数2学时课前提问及复习:直流通路的作法交流通路的作法作图法求解静态工作点Q的过程新课导入:等效电路建立线性模型,用线性电路的分析方法来分析晶体管电路新课介绍等效电路分析法等效电路法在一定的条件下将晶体管的特性线性化,建立线性模型,用线性电路的分析方法来分析晶体管电路晶体管的直流模型及静态工作点的估算法使用条件:UBEUon且UCEUBE
二、晶体管共射h参数等效模型概念:在共射接法放大电路中,在低频小信号作用下,将晶体管看成一个线性双口网络,利用网络的h参数来表示输入、输出的电压与电流的相互关系所得到的等效电路l.h参数的由来将晶体管看成一个双口网络,并以b-e作为输入端口以c-e为输出端口,则网络外部的端电压和电流关系就是晶体管的输入特性和输出特性
2.h参数的物理意义第2章第6页共15页《模拟电子技术》电子教案
3.简化的h参数等效模型晶体管工作在放大区时,管子的内反馈可忽略不计,同样可以认为c-e间的动态电阻无穷大这样可以得到其简化的等效电路如图所示
4.rbe的近似表达式rbe|Q=rbb+rb te-200W+l+p26/IEQ
二、共射放大电路动态参数的分析
1.电压放大倍数:Au
2.输入电阻:Ri
3.输出电阻:Ro
4.源电压放大倍数:Avs课堂小结h参数等效模型简化的h参数等效模型共射放大电路动态参数的分析作业布置
2.
131、2第2章第7页共15页《模拟电子技术》电子教案授课教案课程模拟电子技术任课教师教研室主任课号课题微变等效电路法教学目的:掌握微变等效电路分析方法及其应用教学内容:动态分析教学重点:微变等效电路分析方法教学难点:等效电路的画法教学时数:2学时课前提问及复习h参数等效模型简化的h参数等效模型新课导入图解法比较直观,但对多级放大电路来说,太繁因此,采用微变等效电路法新课介绍微变等效电路的应用(习题课)例1据右图,计算出AU、ri、ro等指标例2:电路如图,试用等效电路分析法进行分析三个指标例3:如下图,计算出AU、ri.ro等指标第2章第8页共15页《模拟电子技术》电子教案例4:如下图,计算出AU、ri、ro等指标课堂小结掌握微变等效电路分析方法及其应用,关键是会应用作业布置
2.
6、
2.7第2章第9页共15页《模拟电子技术》电子教案授课教案课程模拟电子技术任课教师教研室主任课号课题:静态工作点Q的稳定教学目的:掌握静态工作点的稳定电路掌握稳定电路的静态工作点求解方法掌握稳定电路的动态参数求解方法教学内容:静态工作点的稳定电路静态工作点的稳定电路的分析方法教学重点静态工作点Q的重要性教学难点:静态工作点的稳定方法教学时数2学时课前提问及复习h参数等效模型简化的h参数等效模型利用简化的h参数等效模型求解共射电路新课导入:静态工作点的影响因素稳定工作点的常用方法静态工作点稳定电路的求解新课介绍
2.4静态工作点的稳定
一、稳定的必要性由于电源电压的波动、元件的老化以及因为温度变化所引起的晶体管参数变化,都会造成静态工作点的不稳定,从而使动态参数不稳定,有时电路甚至无法正常工作工作点的稳定问题:工作点不稳定的原因是温度对参数的影响在引起Q点不稳定的诸多因素中,温度对晶体管参数的影响是最为主要的三极管VBE、
0、ICBO参数均为温度的函数VBEI温度TT-{BT}ICT—QTTICEOt
二、典型的静态工作点稳定电路稳定过程l.Re的直流负反馈作用
2、在IRb2》IBQ的情况下,UBQ在温度变化时基本不变
三、静态工作点的估算。
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