第三章_单级低频小信号放大器教案.doc

课题3.1放大器的基本概念课型新课 授课班级授课时数1教学目标1了解扩音机的方框图，知道放大器的放大倍数，会计算增益2了解单级低频小信号放大器的基本组成，明确电路中电压电流符号法则等3理解设置静态工作点的作用教学重点静态工作点的作用教学难点增益和静态工作点学情分析教学效果讲解法、读书指导法教后记新课A引入在电子线路中，能将微弱的电信号放大，转换或较强的电信号的电路，称为放大器。B新授课3.1.1放大器概述一、晶体三极管的基本结构1方框图2特点放大器： 输出功率比输入功率大。 有功率放大作用。变压器的输入功率与输出功率相同，因此不能称为放大器。3.1.2放大器的放大倍数一、放大倍数的分类1电压放大倍数Av2电流放大倍数Ai3功率放大倍数Ap二、放大器增益放大倍数较大，可取对数，称为增益。单位为分贝（用dB表示）。1功率增益Gp = 10 lgAp（dB）2电压增益Gv = 20 lgAv（dB）3电流增益Gi = 20 lgAi（dB）例题：1放大电路第一级40 dB，第二级 -20 dB，求总的增益，解：总的增益为(40- 20) dB = 20dB2电压放大倍数为1 000，电流放大倍数为100，功率放大倍数为多少？解：Gp = 10 lg (1000 100 ) = 50 dBGv = 20 lg1 000 = 60 dBGi = 20 lg100 = 40 dB3第一级电压放大倍数为0.01，第二级为1 000，求总放大倍数和增益。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单级低频小信号放大器低频信号：20 Hz 20 kHz3.2.1电路的说明一、电路的组成和电路图画法1电路中各元件名称G是集电极电源，通过集电极电阻供给集电结的反向偏压。GB基极电源，通过Rb供给发射结的正向偏压。2单电源供电电路中，GC通过Rb供给晶体管发射结所需的正向偏置电压。3以电位表示电源的放大器画法。C1、C2是耦合电容，隔直通交。二、电路中电压和电流符号写法的规定1直流分量物理量和下标均大写。2交流分量物理量和下标均小写。3总量直流分量和交流分量总和，其物理量为小写，下标为大写。3.2.2放大器的静态工作点一、静态：将放大器的输入端短路，即放大器处于无信号输入的状态。二、Q点：三极管直流电压VBE、VCE和对应的IB、ICIBQ = ICQ = IBQVCEQ = VG - ICQRC三、静态工作点的作用（1）当输入正弦信号Vi时，在其正半周，发射结导通，负半周，发射结截止，即负半周信号不能输入三极管，无信号输出。（2）合适的静态工作点可避免信号的负半周出现截止失真。（3）流经GC-Rb-VBE结-地回路的电流，称为偏置电流。提供偏置电流的目的是为了减小截止失真。练习习题三3-3，3-5小结1放大器概述2方框图3增益4电路组成及形成5静态工作点的作用布置作业习题三3-2，3-3，3-4，3-5补充：以下放大电路框图，求各级电压Vo1、Vo2、Vo3。求上题总的电压放大倍数及总的增益。已知某放大器的输出电压为100 mV，电压增益为20 dB，求输入电压。应点明：多路放大，倍数相乘，但增益相加。增益为“负号”，也带进另算。课题3.2.3共发射极电路的放大和反相作用课型新课授课班级授课时数1教学目标1知道共发射极电路的构成2理解放大电路的工作原理，会画各物理量的波形3会画放大电路的直流通路，交流通路教学重点各物理量的波形及表达式教学难点物理量交、直流表示学情分析教学效果教后记新课A复习1电路中电压和电流符号写法（1）直流分量：IB，IC（双大）（2）交流分量：ib（双小）（3）总量：（物理量变化）iB（小，大）2静态：把放大器的输入端短路IBQ = ICQ = IBQVCEQ = VG - ICQRCB新授课3.2.3共发射极电路的放大和反相作用一、放大器的工作原理1输入信号为vi经C1耦合加到b、e极。2基极电流iB = ib + IBQ集电极电流iC = iC + ICQ3输出电压VCE = VG - iCRC = VG - ( ICQ + ic) Rc= VG - ICQRc - icRc= VCEQ - icRc经电容耦合后VCE = -icRcVo = - icRc负号表示，ic增加，Vce减小，Vce与ic反相关系。4特点（1）为了使放大器不失真地放大信号，必须建立合适的静态工作点。（2）单级共发射极放大电路兼有放大和反相作用。（3）在交流放大器中同时存在直流分量和交流分量。二、波形分析三、直流通路与交流通路1直流通路把电容视为开路，可计算静态工作点。2交流通路容抗小的电容器及内阻小的电源，交流压降小，可视为短路。练习1已知Vi画出Vo2已知ic画出Vo3练习画直流通路和交流通路小结1共射极放大器有放大作用2输入电压与输出电压有倒相作用布置作业设输入vi在基极的电流iD幅值为30 A，画出各量的波形。vCE/VC2C1300K300K解：IBQ A = 40AICQ = （5040）A = 2mAVCEQ = （12 - 2 2）V = 8 Vic幅值 = ( 动幅值 ) =（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课题3.3放大电路的分析方法课型新课授课班级授课时数1教学目标1理解图解法的基本含义2会画共射极放大电路的直流负载线3会确定静态工作点4会分析参数变化对静态工作点的影响教学重点直流负载结和图解静态工作点教学难点参数变化对静态工作点的影响学情分析教学效果教后记新课A.复习1放大器静态工作点有哪些主要参数2静态工作点计算公式（IBQ = ， ICQ =IBQ， VCEQ = VG-ICRC）3作业点评B.引入当Rb时，静态工作点如何变化？其变化对电路的放大作用有何影响，这个问题若采用计算的方法是很难作出判断的，有了图解法就可以较为直观地作出正确判断。C.新授课3.3.3图解法一、用图解法分析静态工作点1直流负载线（1）在输出回路中，可列出以下电压方程VCE = VG-IcRc称为直流负载方程。（2）将直流负载方程以直线表示：在VCE-IC的坐标系中，找两个特殊点。开路电压点IC = 0，VCE = VG短路电流点VCE = 0，IC = 画出直流负载线，如上图所示。2静态工作点的图解分析（1）放大电路中的IC与VCEQ必须同时处于直流负载线和输出特性曲线上，即静态工作点必须位于它们的交点上。（2）若IB = IBQ，则交点只有一个，即为静态工作点Q 。（3）Q的横坐标为VCEQ，纵坐标为ICQ 。（确定回路，利用基尔霍夫电压定律列出回路电压方程）练习1单管放大电路与三极管特性曲线如图所示（引导学生完成）作直流负载线，并确定静态工作点。解：作直流负载线。确定输出特性曲线，由IBQ确定。找交点，写出横坐标，纵坐标，得到静态工作点。2当以下电路参数发生改变时，求解静态工作点的变化（学生完成）（教师评析）（1）Rb （2）Rc （3）VG解：（1）Rb直流负载线不变IBQ交点下移所以ICQ ，VCEQ（2）Rc直流负载线斜率增大，当IBQ不变Q点右移；当ICQ不变VCEQ。（3）VG直流负载线向右平移IBQQ点向右上方移动。3某共射放大电路的输出特性曲线、直流负载线及静态工作点如图所示（学生完成）（教师评析）确定静态工作点ICQ和VCEQ。根据电路确定RB，RC和VG。解：根据负载线的两点VG = 12V又Q点在IBQ = 40A的输出特性曲线上IBQ = Rb = =300kICQ = 2mA VCEQ = 6 V小结1图解法的定义和步骤2利用图解法求解电路工作点对静态工作点的影响3分析参数布置作业习题三 3-16，3-17，3-18课题3.3.3用图解法分析输出端带负载时的放大倍数课型新课授课班级授课时数2教学目标1理解交流负载线，并会作交流负载线。2会对放大器进行动态分析，正确识别动态范围，并会计算电压放大倍数。教学重点交流负载线与动态范围教学难点动态分析学情分析教学效果教后记新课 A.复习1图解静态工作点的步骤作直流负载线。找交点。确定静态工作点。2作图（1）作直流负载线（2）找静态工作点B.引入静态工作点图解是静态（Vi = 0）时得到，若有信号输入放大器的工作点会有变化，当放大器带上负载后，放大器工作也与静态时不同，工作点Q将沿交流负载线变化。C.新授课一、图解法分析放大器输出端带负载时的放大倍数1交流负载线有交流信号时，ic包括、，故Rc与RL为并联，则= RcRL=交流负载线的斜率为-1/ 交流负载线必须通过Q点（因为当Vi变化过零瞬间与静态是相同的）作交流负载线的步骤a确定静态工作点。b辅助线过两点：（VG，0）、（0，）。c过Q点作辅助线的平行线即为交流负载线（如前图红线）结论：交流负载线的斜率比直流负载线斜率大；交流负载线过静态工作点Q点。2动态范围（1）Q在交流负载线中点附近最大不失真动态范围：最大值Vom，与输入信号反相。（2）Q在交流负载线下方输出电压最大值为Vom，若输入信号较大，则负半周正常，正半周失真。（3）Q在交流负载线上方输出电压最大值为Vom，若输入信号较大，则正半周失真，负半周正常。电压放大倍数为二、静态工作点与波形失真关系1截止失真a原因：Q偏低，输入信号较大。b调整方法：调高Q，Rb。2饱和失真a原因：Q偏高，输入信号较大。b调整方法：调低Q，Rb。（讲解交流通路画法，解释电流方向）（教师指导学生看书分析与概述，并对学生的分析过程点评）（引导学生完成分析）练习3-20(画交流负载线) 小结为获得幅度大而不失真的交流输出信号，应将Q点选在交流负载线中点附近。交流负载线动态范围布置作业习题三 3-19， 3-21画交流负载线分析以上各题最大不失真范围课题3.3.4估算法课型复习授课班级授课时数2教学目标1知道估算法分析放大器的方法2会用估计法进行输入电阻、输出电阻、电压放大倍数的计算教学重点估算法求静态工作点、电压放大倍数教学难点估算静态工作点、动态指标学情分析教学效果教后记新课A复习图解分析较直观，但步骤繁，不太准确。B.新授课一、估算静态工作点IBQ = ICQ = IBQVCEQ = VG-ICRC二、估算输入电阻、输出电阻和放大倍数1动态分析的三个指标 ri 、ro 、Av （1）三极管输入电阻rbe = 近似计算式为rbe = rb+(1+)小功率管取300（大功率管取50）则 rbe = 300+(1+) =300+（2）放大电路输入电阻定义：放大器输入端看进去的交流等效电阻ri 。因为ri = 所以ri = Rbrbe因为Rb rbe ，所以ri rbe（3）输出电阻：从放大器输出端（不包括RL）看进去交流等效电阻ro 。因为c、e间动态电阻大所以ro = Rc 。结论：（1）ri大，向前级电路吸取电流小，减小前级电路的负担。（2）ro小，向外输出信号时自身消耗少，提交带负载能力。4估算放大倍数的公式不带负载时。带负载时注意：空载时，电压放大倍数大。负号表示输出电压与输入电压反相。例：如图 = 60，VBEQ = 0.7V，Vi = 10mV，求静态工作点Q；交流参数Av，ri，ro；Vo 。解：（1）IBQ = = 37.8AICQ =IBQ = 6037.8A = 2.3 mAVCEQ = (20-2.32)V = 15.4V（2）ri = 300+=984ro = 3k（3）=184Vo = 18410mV = 1.84 V 练习习题三 3-83-9小结1. 静态工作点IBQ直流通路。2. 动态指标ri，ro，Av交流通路。布置作业习题三 3-10，3-11，3-12课题3.4分压偏置放大电路课型复习授课班级授课时数2教学目标1认识分压偏置放大电路的结构2会分析分压偏置电路稳定静态工作点的原理3掌握分压偏置放大电路的静态工作点的计算方法教学重点1 稳定静态工作点的原理2静态工作点的计算方法教学难点1静态工作点的作用2分压偏置放大电路的静态工作点学情分析教学效果教后记新课A复习1固定偏置电路的分析方法？2固定偏置电路静态工作点设置的作用？3为什么静态工作点设置不当会造成失真？B. 引入设置静态工作点应合适，外界环境温度的变化，会引起ICQ、b、ICEO等量的变化，使静态工作点不够稳定，需采取相应措施。C.新授课3.4放大器的偏置电路3.4.1固定偏置电路特点：1基极电流通过偏置电阻Rb由电源提供，IBQ相对固定。2ICQ随温度升高而增大，故静态工作点不稳定。3只适用于环境温度变化不大的场合。3.4.2分压偏置放大电路一、电路形式1增加基极的下偏置电阻2增加射极电阻Re3增加射极旁路电容C3二、电路工作原理1直流通路2Rb1与Rb2的连接关系，既非并联，又非串联。（1）IB很小（2）IRb1IRb2，则Rb1与Rb2可视为串联。基极电位VB = Rb2（3）VB为定值。3稳定静态工作点的过程因为三、静态工作点计算VBQ = （分压公式） VEQ = VBQ-0.7（射极电位）IEQ = （射极电流） ICQ IEQ IBQ