电子技术基础教案3

1、临洮县玉井职专论课教案任课教师姓 名蒿仲余任课班级13计算机2班科 目电子技术基础授课日期本教案授课节数审批课题§ 2-2 共射极基本放大电路课型理论课教学目的1.知识目标：使学生掌握共射极基本放大电路的静态分析。2.能力目标：使学生对共射极基本放大电路静态分析有更具体的了解及认识。3.德育目标：培养学生养优良的道德品质，及良好的职业道德。教学重点1. 使学生掌握使学生掌握共射极基本放大电路的的静态分析。教学难点1. 使学生掌握使学生掌握共射极基本放大电路的的静态分析。教学方法教学手段教具设备1. 教学教具：实物教具2. 教学方法：讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学

2、法、归纳总结法课前准备：教室、教学教具的准备落实到位教学过程（含课前准备、组织教学、复习提问、导入新课、讲授新课、练习巩固新课、总结、布置作业及预习；板书板画设计与时间分配）教学过程一、组织教学：（1）由班长组织学生提前5分钟进入课堂点名考勤；检查学生着装，仪容仪表，准备上课。(2)上课，师生问候：师：“上课！”，班长：“起立！”，师：“同学们好！”，生：“老师好！”，师“请坐！”二、复习提问：共射极基本放大电路的主要性能指标。 备 注（3分钟）提问法三、导入新课： 所谓静态， 是指放大电路没有加入交流输入信号（即ui=0）时放大电路的状态。 这时， 电路中只有直流电源， 因此电路中各处的电流

3、和电压都是不变的直流量， 所以形象地称之为静态， 也叫做直流工作状态， 对直流工作状态的分析就是静态分析。§ 2-2 共射极基本放大电路的静态分析四、讲授新课 静态分析时， 一般需要计算输入回路中的直流电压和电流： UBE和IB， 以及输出回路中的直流电压和电流： UCE和IC。 输入回路中的UBE和IB在三极管的输入特性曲线上表现为一个点Q（UBE， IB）， 如图2-11(a)所示； 输出回路中的UCE和IC在三极管的输出特性曲线上表现为点Q（UCE， IC）， 如图2-11(b)所示。 因此形象地称这四个数值叫静态工作点， 这四个量也可以写做UBEQ、 IBQ、 ICQ和UCE

4、Q。 要注意的是， 输入特性曲线上的“Q”和输出特性曲线上的“Q”， 实质上是一个点。 因为在二维坐标系中， 一个点有两个坐标， 在三维坐标系上一个点有三个坐标， 如果是四维坐标系， 一个点就将有四个坐标。 我们无法画出四维坐标系， 所以将三极管伏安特性曲线分成了两个： 输入特性和输出特性曲线， 这个点分别出现在这两个特性曲线中， 相应的， 四个坐标也分成了两对， 它们之间是靠ICIB来联系的。 因此， 静态工作点Q是具有四个坐标的一个点。 图2-11 三极管特性曲线上的静态工作点（a） 输入特性曲线上的Q点; （b） 输出特性曲线上的Q点静态分析的目的， 就是要计算静态时电路中三极管的直流电

5、压和直流电流值。 因为三极管的输出特性分为放大区、 饱和区、 截止区， 其中只有放大区才有放大作用。 所以， 由电路参数所确定的静态工作点， 必须使三极管处于合理的放大状态以等待交流输入信号的到来， 这也是我们为什么要做静态分析的根本原因。 要得到三极管电路中的直流电流、 电压值， 只需考虑三极管电路的直流通路即可。 直流通路就是直流信号传递的路径。 因为耦合电容对直流信号相当于开路， 将放大电路中的耦合电容开路， 就得到对应的直流通路。 按照这个原则， 图2-12(a)共发射极固定偏置放大电路对应的直流通路如图2-12(b)所示。 这个直流通路中的直流电压和电流的数值就是静态工作点。 图2-

6、12 共发射极固定偏置放大电路和它的直流通路（a） 共发射极固定偏置放大电路； （b） 直流通路 综上所述， 将直流分析的过程总结如下： 放大电路直流通路（耦合电容开路）静态工作点（UBE、 IB、 IC、 UCE）。 因为三极管在放大区要求发射结正偏， 所以一般认为发射结压降UBE已知： 硅管为0.7 V， 锗管为0.3 V， 而不再加以计算。得到静态工作点可以有两种方法， 图解分析法和估算法。 1. 图解分析法 所谓图解分析法， 就是利用作图的方式， 在三极管的特性曲线上求解出静态工作点的位置和坐标。 1) 输入回路中的UBE和IB 理论上， UBE和IB可以用作图的方法得到， 但由于三极

7、管的发射结电压UBE在认为是已知的情况下， 基本不影响分析的结果， 因此IB习惯上不用图解来求解 由于输入特性不易准确得到， 利用图解法来估算UBE和IB也不准确。 而是直接由公式（2-1）得到静态基极电流的数值， 即所以， 静态的图解分析主要是针对输出回路的图解。 2） 输出回路中的UCE和IC 图解的方法我们并不陌生， 比如欲求解一个由两个方程构成的二元方程组， 这两个方程在直角坐标系中将表示为两条曲线， 它们交点的坐标即为所求解。 因此， 图解法求静态工作点的关键是找出这两个方程。 第一个方程是由三极管输出特性决定的， 由于在本电路中IB已经由UBB和Rb所确定， 因此， 它描述的输出应

8、该是对应于IB40 A的那条输出特性曲线。 第二个方程是电路参数所决定的回路方程， 又叫直流负载线方程， 在三极管输出特性坐标系中将表示为一条过点M（UCC， 0）和N（0， UCC/Rc）的直线， 叫做直流负载线， 它的斜率是-1/Rc， 如图2-13所示。 图2-13 共发射极放大电路的静态图解 在这个电路中， 非线性的三极管部分和线性的电路参数部分是串联在一个电路整体中的， 所以IC和UCE必须同时满足三极管的特性方程和回路方程， 因此， 三极管的特性曲线和直流负载线的交点， 就是静态工作点Q， 如图2-13所示。 由Q点的坐标， 可以在图上读出横坐标UCE和纵坐标IC的大小， 即 UC

9、E6 V IC1.5 mV (2) 在输出特性曲线上画出直流负载线MN， 其中, M（20 V， 0 mA）、 N（0 V， 3.33 mA）。 直流负载线与IB40 A的输出特性曲线的交点， 就是静态工作点Q， 读出对应的数值： UCE9.2 V， IC1.8 mA。 所以， 该三极管电路的静态工作点为UBE0.7 V， IB40 A， UCE9.2 V， IC1.8 mA。 图2-14 例2-1的电路图与静态图解 (a) 例2-1的电路图； （b） 输出特性的静态图解 2. 估算法 仍以图2-12（a）为例来介绍估算法的分析过程， 已知40。 （1）输入回路直流量的估算和图解法一样， IB

10、40 A。 （2）输出回路直流量的估算 ICIB=40×40=1.6 mA 由回路方程可知 UCEUCC-ICRc=12-1.6×4=5.6 V 所以， 该三极管电路的静态工作点为 UBE=0.7 V， IB=40 A， UCE=5.6 V， IC=1.6 mA 由于读数和计算的误差， 图解和计算的结果可能会有所差异。 五、课堂练习 例2-1 共发射极放大电路如图2-14（a）所示， Rb=470 k， Rc=6 k， UCC=20 V。 用图解法在图2-14（b）的三极管输出特性曲线上求出静态工作点， 设三极管为硅管。 解 （1）已知UBE0.7 V， 所以基极电流为：六

11、、教学小结 共射极基本放大电路的静态工作点。 七、布置作业及预习 1布置作业：P53页 习题11题；2预习：§ 2-3多级放大器七、教学后记备 注（2分钟）导入法板书（25分钟）讲述法谈话法讲解法案例教学法（12分钟）练习法（2分钟）归纳法总结法（1分钟）临洮县玉井职专理论课教案任课教师姓 名蒿仲余任课班级13计算机2班科 目电子技术基础授课日期本教案授课节数审批课题§ 2-3 分压式射极偏置电路课型理论课教学目的1.知识目标：使学生了解影响静态工作点稳定的主要因素及分压式射极偏置电路。2.能力目标：培养学生主动分析问题、解决问题的能力以及基本计算能力。3.德育目标：培养学

12、生养优良的道德品质，及良好的职业道德。教学重点1. 使学生了解影响静态工作点稳定的主要因素及分压式射极偏置电路。教学难点1. 使学生了解影响静态工作点稳定的主要因素及分压式射极偏置电路。教学方法教学手段教具设备1. 教学教具：实物教具2. 教学方法：讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归纳总结法课前准备：教室、教学教具的准备落实到位教学过程（含课前准备、组织教学、复习提问、导入新课、讲授新课、练习巩固新课、总结、布置作业及预习；板书板画设计与时间分配）教学过程一、组织教学：（1）由班长组织学生提前5分钟进入课堂点名考勤；检查学生着装，仪容仪表，准备上课。(2)上课，师生问候

13、：师：“上课！”，班长：“起立！”，师：“同学们好！”，生：“老师好！”，师“请坐！”二、复习提问：共射极基本放大电路的静态分析。 备 注（3分钟）提问法三、导入新课：我们知道，半导体的导电特性随环境温度的变化而变化，故温度升高，和变大，点随之趋向饱和区号，点随之趋向截止区。故共射极基本放大电路的稳定性差，有时甚至不能正常工作。因此，要对共射极基本放大电路进行改良，稳定其静态工作点。如何改良、原理何在、电路参数又如何估算呢？本课我们就来学习有关的分知识。§ 2-3 分压式射极偏置电路四、讲授新课1. 影响静态工作点稳定的主要因素温度变化、电源电压波动、管子老化、负载变化等都影响静态工

14、作点稳定。主要因素是温度变化。当温度升高时，IB的曲线升高，表示穿透电流随温度升高而增大，同时各条曲线之间的间隔增大，整个曲线簇上移。如果30时静态工作点比较合适的话，那么35时，由于曲线上移，将使静态工作点由正常的Q点移到接近饱和区的Q1点，致使放大器无法正常工作。要使在温度变化时，保持静态工作点稳定不变，可采用分压式涉及偏执电路。 2. 分压式射极偏置放大电路分压式射极偏置放大电路及其直流通路和交流通路如图222所示。（1）. 电路特点分压式射极偏置放大电路是共射极基本放大电路的改良电路：去掉共射极基本放大电路基极偏置电阻，改设基极分压电阻和，并增设射极电阻及其旁路电容。与固定偏置共射极放

15、大电路相比的区别：三极管基极接了两个分压电阻RB1和RB2，发射极串接了RE和CE。利用上偏置电阻RB1和下偏置电阻RB2组成串连分压器，为基极提供稳定的静态工作电压UBQ。基极电压求解公式为： UBQRB2/(RB1RB2)UCC若流过RB1的电流为I1（上偏流），流过RB2为I2（下偏流），则I1I2+IBQ，且电路应满足 I2=IBQUBQ只取决于UCC、RB1和RB2，它们是不随温度的变化而变化，所以，将是稳定不变的，电路的静态工作点是稳定的。利用RE自动使IEQ稳定不变。 由直流通路可看出：UBQUBEQUEQ若满足 UBQ=UBEQ 则 IEQUBQ/RE。可见静态电流IEQ也是稳

16、定的。如果电路能满足I2=IBQ和UBQ=UBEQ两个条件，那么UBQ、IEQ（或ICQ）将主要由外电路参数UCC、RB1、RB2和RE决定，与环境温度和三极管的参数几乎无关。三极管共射极（分压式偏置）放大电路近似估算静态工作点静 态 工 作 点说 明静态基极电位UBQRB2/(RB1RB2)UCC因为I2=IBQ静态发射极电流IEQUBQ/RE因为UBQ=UBEQ静态集电极电流ICQIEQ因为IC与IE相差不多静态偏置电流IBQ= ICQ/三极管电流放大原理静态集电极电压UCEQ=UCC -ICQ(RB1RB2)根据回路电压定律估算静态工作点将电路等效成直流通路，按照元件赋值和已知条件，依据

17、表4中相关公式，依次求解UBQ、ICQ、IBQ和UCEQ即可。估算输入电阻Ri、输出电阻Ro和电压放大倍数AuL将电路等效成交流通路，按照元件赋值和已知条件，首先求解三极管b和e之间用线性电阻rbe来等效，即是三极管的交流输入电阻。rbe300+(1+)26/IEQ 其值一般情况下，rbe为1000左右。放大器的输入电阻 Rirbe放大器的输入电阻 RoRC因 RL=RCRL/( RCRL)放大器电压放大倍数 AuLRL/rbe标注：300即300，是指半导体管的基区电阻rb，由基区半导体材料的体电阻构成，一般在低频信号的工作状态下，rb大约为300左右。半导体管的输入电阻rbe由两个电阻串连

18、组成的，即基区电阻rb和(1+)倍的发射极电阻re，re（）26（mV）/IE（mA）。五、课堂作业 例题：已知三极管?=40，VBEQ=0.7V，VCC=12V，Rb1=39k，Rb2=10k, RC=2k,Re=1k,RL=4k, rbe=1 k,（电路如图）计算：1、静态工作点；2、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。解：(1)计算静态工作点：UBQ=VCC×Rb2/(Rb1+Rb2) =12×10/(39+10)=2.4VUe =UBUBEQ =2.40.7=1.7VIEQICQ=UeRe=1.71=1.7(mA)IBQ=ICQ/?=1.7/40=0.043(mAUC

19、EQ=Ucc-ICQ(Rc+Re)=12-1.7×(1+2)=6.9v(2).计算电压放大倍数,输入电阻,输出电阻RL0/= RC / RL=2/4=1.33（K）Av=-? RL0 rbe-40×1.33/1=-53Ri rbe=1(k)Ro Rc=2(k)六、教学小结 1. 如图可看出增加了Rb2,Re, Ce三个元件. Rb1上偏置电阻, Rb2下偏置电阻, Re发射极电阻,稳定静态电流IEQ的作用,Ce并联在Re两端,射极旁路电容,容量大,对交流信号无影响.2.得出稳定原理温度升高-集电极电流IcQ增大-发射极电流IEQ增大-发射极电位VEQ升高-发射结电压VBEQ

20、下降-基极电流IB减小-集电极电流ICQ下降3电路参数的估算静态工作点的估算公式： UBQ=VCC×Rb2/(Rb1+Rb2) ICQ=IEQ=(VBQ-VEQ)/Re IBQ=ICQ/ UCEQ=VCC-ICQ(Rc+Re) 七、布置作业及预习 1布置作业：P53页 习题12题；2预习：§ 2-4 多级放大器七、教学后记备 注（2分钟）导入法板书（25分钟）讲述法谈话法讲解法案例教学法（12分钟）练习法（2分钟）归纳法总结法（1分钟）临洮县玉井职专理论课教案任课教师姓 名蒿仲余任课班级13计算机2班科 目电子技术基础授课日期本教案授课节数审批课题§ 2-4 多级

21、放大器课型理论课教学目的1.知识目标：使学生掌握共射极基本放大电路的主要性能指标。2.能力目标：使学生对共射极基本放大电路主要性能指标有更具体的了解及认识。3.德育目标：培养学生养优良的道德品质，及良好的职业道德。教学重点2. 使学生掌握使学生掌握共射极基本放大电路的的主要性能指标。教学难点1. 使学生掌握使学生掌握共射极基本放大电路的的主要性能指标。教学方法教学手段教具设备1. 教学教具：实物教具2. 教学方法：讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归纳总结法课前准备：教室、教学教具的准备落实到位教学过程（含课前准备、组织教学、复习提问、导入新课、讲授新课、练习巩固新课、总

22、结、布置作业及预习；板书板画设计与时间分配）教学过程一、组织教学：（1）由班长组织学生提前5分钟进入课堂点名考勤；检查学生着装，仪容仪表，准备上课。(2)上课，师生问候：师：“上课！”，班长：“起立！”，师：“同学们好！”，生：“老师好！”，师“请坐！”二、复习提问：共射极基本放大电路的基本结构、组成及各元件作用。 备 注（3分钟）提问法三、导入新课： 放大电路的性能指标可以衡量一个放大器性能的好坏和特点。 性能指标主要包括放大倍数（或增益）、 输入电阻、 输出电阻、 通频带等。§ 2-4 多级放大器四、讲授新课 多级放大电路 1、多级放大电路及其耦合方式在许多应用场合，要求放大器有

23、较高的放大倍数及合适的输入、输出电阻，如用单级放大器很难达到要求。因此，需要将多个不同组态的基本放大器级联起来，充分利用它们的特点，合理组合构成多级放大器，用尽可能少的级数，满足系统对放大倍数、输入、输出电阻等动态指标的要求。多级放大器中各级之间连接方式称为耦合方式。级间耦合时，一方面要确保各级放大器有合适的直流工作点，另一方面应使前级输出信号尽可能不衰减地加到后级的输入。常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合和光电耦合等。2、阻容耦合方式连接方式框图，阻容耦合的连接方框图如图1所示。特点1）由于电容器隔直流而通交流，所以各级的直流工作点相互独立，而且，只要耦合电容选得足够大，则较低频

24、率的信号也能由前级几乎不衰减地加到后级，实现逐级放大。2）阻容耦合放大电路的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号。这是因为耦合电容对这类信号呈现出很大的容抗，信号的一部分甚至全部几乎衰减在耦合电容上。3）由于集成电路中制造大容量电容很困难，所以这种耦合方式不便于集成化。3、直接耦合方式直接耦合是把前级的输出端直接或通过恒压器件接到下级输入端。特点1）. 这种耦合方式不仅可放大缓变信号，而且便于集成。2）. 由于前后级之间的直流连通，使各级工作点互相影响，不能独立。因此，必须考虑各级间直流电平的配置问题,以使每一级都有合适的工作点。图1给出了几种电平配置的实例。(a) 垫高后级的发射极电位；(b)

25、 稳压管电平移位；(c) 电阻和恒流源电平移位；(d) NPN、PNP管级联图1 直接耦合电平配置方式实例3）. 存在零点漂移，即前级工作点随温度的变化会被后级传递并逐级放大，使得输出端产生很大的漂移电压。显然，级数越多，放大倍数越大，则零点漂移现象就越严重。因此，在直接耦合电路中，如何稳定前级工作点，克服其漂移，将成为至关重要的问题。4）. 具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号。4 、光电耦合及光电耦合器光电耦合是以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递的，因其抗干扰能力强而得到越来越广泛的应用。实现光电耦合的基本器件是光电耦合器。光电耦合器(a) 内部组成 (b) 传输特性图1 光电耦

26、合器及其传输特性光电耦合器将发光元件（发光二极管）与光敏元件（光电三极管）相互绝缘地组合在一起，如图1（a）所示。发光元件为输入回路，它将电能转换成光能；光敏元件为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离，从而可有效地抑制电干扰。在输出回路常采用复合管（也称达林顿结构）形式以增大放大倍数。光电耦合器的传输特性如图1（b）所示，它描述当发光二极管的电流为一个常量ID时，集电极电流iC与管压降vCE之间的函数关系，即 （1）在c-e之间电压一定的情况下，iC的变化量与iD的变化量之比称为传输比CTR，即 （2）不过CTR的数值比b 小得多，只有0.10.5。5、光电耦合放大电路光

27、电耦合放大电路如图1所示。图中信号源部分可以是真实的信号源，也可以是前级放大电路。当动态信号为零时，输入回路有静态电流ID，输出回路有静态电流IC，从而确定出静态管压降VCE。当有动态信号时，随着iD的变化，iC将产生线性变化，电阻Rc将电流的变化转换成电压的变化。当然，vCE也将产生相应的变化。由于传输比的数值较小，所以一般情况下，输出电压还需进一步放大。实际上，目前已有集成光电耦合放大电路，具有较强的放大能力。在图1所示电路中，若信号源部分与输出回路部分采用独立电源且分别接不同的“地”，则即使是远距离信号传输，也可以避免受到各种电干扰。 图16、变压器耦合方式1）、电路将放大电路前级的输出

28、端通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上，称为变压器耦合。图1所示为变压器耦合共射放大电路，RL既可以是实际的负载电阻，也可以代表后级放大电路，图（b）是它的交流等效电路。(a) 电路 (b) 交流等效电路图1 变压器耦合共射放大电路图22）、特点a）由于变压器是靠磁路耦合，所以它的各级放大电路的静态工作点相互独立。b）它的低频特性差，不能放大变化缓慢的信号c）不能集成化。d）可以实现阻抗变换，因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。在图2电路中，设负载为RL折合到原边的等效电阻为R¢L.变压器原边线圈匝数N1,副边线匝数N2于是有：对于图1（a) 所示电路，可得电压放大倍数 上式表明只要合适选择的匝数比，就能得到所需的电压放大倍数。并在匹配得当时，负载可以获得足够大的功率。在集成功率放大电路产生之前，几乎所有的功率放大电路都采用变压器耦合的形式。而目前，只有在集成功率放大电路无法满足需要的情况下，例如需要输出特大功率或实现高频功率放大时，才考虑用分立元件构成变压器耦合放大电路。7、多级放大电路的动态分析1）、多级放大器的级间关系：在多级放大器中，后级电路相当于前级的负载，前级负载是后级放大器的输入电阻；前级相当后级的信号源，后级信号源内阻为前级的输出电阻。2）、n 级放大器的动态指标a、总电压放大倍数 ：可见， n 级放大器的总电压放大倍数为各级电压放大倍