任务2-1 研究三极管电流放大电路

四川省达县职业高级中学校企无缝对接教学模式电子技术应用专业电子技术技能与实训任务教学教案教师备课时间上课时间单位四川省达县职业高级中学专业电子技术应用教材电子技术技能与实训班级电子技术应用专业级班课型新课课时课题研究三极管电流放大电路教学目标【知识目标】1、理解放大电路及放大器的常用指标。2、掌握共射放大电路的组成，静态工作点的设置及估算和工作原理。3、掌握分压式偏置电路结构和工作原理。4、掌握多级放大器的耦合方式与特点。【技能目标】1、具有对电路的功能及参数进行分析计算的能力；2、具有对实际电路进行焊接、制作、测量、调试、故障排除的能力；3、具有设计简单电路的能力。【情感目标】1、培养学生综合运用科学知识解决问题的能力。2、通过本课题的教学，使学生具备用实践检验真理的习惯和能力。3、激发学生创新精神和创造思维，以达到知识探索、能力培养、素质提高、协调发展的目的。4、培养学生实事求是的科学态度、一丝不苟的严谨作风和勇于探索的精神。重点难点重点：1、掌握共发射极基本放大器的组成、原理及性能特点2、掌握共集电极基本放大器的组成及性能特点难点：1、能熟练画出分压式偏置放大电路图，并能对其自动稳定工作点的原理进行分析2、能准确分析放大电路中各元件参数对静态工作点的影响，并正确设置静态工作点关键分组进行教具计算机投影仪MF47型万用表元器件若干采用教法任务教学法作业布置完成任务测评内容教学后记1．通过学生自主活动及教师实物演示，增强了教学的直观性，达到良好的教学效果，从而增强了学生的自信心。2．遵循学生的认知规律，坚决贯彻“学做合一”或“做、学、做”的双向程序模式，学生学会在活动过程中获取新知识的乐趣和能力。3．透过活动项目过程，表明教学效果良好，同学们加深了对所学知识的理解和记忆，灵活运用所学知识解决实际问题的能力显著提高。部分学生自主活动能力还是有所欠缺，通过教师引导和讲解能够有较大的提高，另一个问题是学生对活动内容的熟练程度不够，应该增加练习的时间。教学过程环节教师活动学生活动备注1、明确任务1、强调安全用电，器材安全使用，实训规范操作。2、根据训练学生的人数分组，指定工位，明确小组成员职责。（三人一组）3、动员学生进入角色。1、明确安全操作规程加强安全意识。2、组建团队，清点人数明确小组成员分工。3、储备知识，准备工具。（预习本堂课内容）2、制定计划1、布置学生查找三极管电流放大电路在家用电器上的应用。2、学习三极管电流放大电路的作用、符号、分类等知识。3、识别常见的三极管电流放大电路。4、应用MF47型万用表检测三极管电流放大电路1、查找三极管电流放大电路在家用电器上的应用2、熟悉三极管电流放大电路的作用、符号、分类等知识。3、动手识别常见的三极管电流放大电路4、应用MF47型万用表检测三极管电流放大电路的技能。3、操作训练一、安排学生阅读常见的三极管电流放大电路组成、元件作用、特性参数、连接方式等知识。二、布置任务，要求学生运用Prtel2004制作共发射极放大电路的原理图并仿真故障。要求学生完成想一想所提出的问题，并展开讨论。安排学生对给定三极管电流放大电路进行识别，让学生在规定的时间完成三极管电流放大电路的直观识别与检测记录表1。序号元件型号作用管型材料

教师现场示范或利用多媒体展示三极管电流放大电路质量检测的正确操作方法与步骤，并要求学生把测量的结果填写到规定的技训表2中。序号型号正向电阻反向电阻万用表档位质量判断结果七、教师引导学生总结用万用表进行三极管电流放大电路质量检测的操作步骤、注意事项及收获与体会，并检查任务完成情况、仪器仪表的使用情况、安全文明操作以及团队协作精神。读一读2.1.1三极管的电流放大作用一、三极管的电流放大作用当发射极和集电极之间的电压处于在放大区内时，较小的基极电流的变化引起集电极电流成比例的较大变化，这就是三极管最基本的作用——电流放大作用。即：Ie=Ic+Ib=(1+β)IbIc=βIb三极管的放大工作条件：发射结正偏，集电结反偏三、三极管的三种连接方式：图2.1.1四、三极管的特性曲线（以下均以NPN型三极管共发射极电路为例）图2.1.21、输入特性：当ＵＣＥ不变时,输入回路中的电流ＩＢ与电压ＵＢＥ之间的关系曲线称为输入特性。图2.1.3其特点是：（1）当Uce在0-2伏范围内，曲线位置和形状与Uce有关，但当Uce高于2伏后，曲线Uce基本无关通常输入特性由两条曲线（Ⅰ和Ⅱ）表示即可。（2）当Ube＜UbeR时，Ib≈O称（0～UbeR)的区段为“死区”当Ube＞UbeR时，Ib随Ube增加而增加，放大时，三极管工作在较直线的区段。2、输出特性：当ＩＢ不变时,输出回路中的电流ＩＣ与电压ＵＣＥ之间的关系曲线称为输出特性。图2.1.4所示的输出特性可见，它分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。截止区当Ube＜0时，则Ib≈0，发射区没有电子注入基区，但由于分子的热运动，集电集仍有小量电流通过，即Ic=Iceo称为穿透电流，常温时Iceo约为几微安，锗管约为几十微安至几百微安，它与集电极反向电流Icbo的关系是：Icbo=(1+β)Icbo常温时硅管的Icbo小于1微安，锗管的Icbo约为10微安，对于锗管，温度每升高12℃，Icbo数值增加一倍，而对于硅管温度每升高8℃，Icbo数值增大一倍，虽然硅管的Icbo随温度变化更剧烈，但由于锗管的Icbo值本身比硅管大，所以锗管仍然受温度影响较严重的管。放大区当晶体三极管发射结处于正偏而集电结于反偏工作时，Ic随Ib近似线性变化，放大区是三极管工作在放大状态的区域。饱和区当发射结和集电结均处于正偏状态时，Ic基本上不随Ib而变化，失去了放大功能。根据三极管发射结和集电结偏置情况，可能判别其工作状态。要点：截止区和饱和区是三极管工作在开关状态的区域，三极管和导通时，工作点落在饱和区，三极管截止时，工作点落在截止区。五、三极管的主要参数1、共射极电流放大系数用表示，选用管子时，值应恰当，一般说来，值太大的管子工作稳定性差。2、极间反向饱和电流①集电极-基极反向饱和电流。②集电极-发射极反向饱和电流。两者关系：=（1+）3、极限参数①集电极最大允许电流当过大时，电流放大系数将下降。在技术上规定，下降到正常值的2/3时的集电极电流称集电极最大允许电流。②反向击穿电压当基极开路时，集电极与发射极之间所能承受的最高反向电压——。当发射极开路时，集电极与基极之间所能承受的最高反向电压——。当集电极开路时，发射极与基极之间所能承受的最向反向电压——。③集电极最大允许耗散功率在三极管因温度升高而引起的参数变化不超过允许值时，集电极所消耗的最大功率称集电极最大允许耗散功率。认一认下列元件的管脚或参数：图.2共发射极基本放大电路基本放大电路一般是指由一个三极管与相应元件组成的三种基本组态放大电路。图2.1.6共发射极放大电路一、各器件的作用1.晶体管（T）晶体管是放大电路的核心元件。利用其基极小电流控制集电极较大电流的作用，使输入的微弱电信号通过直流电源Ucc提供能量，获得一个能量较强的输出电信号。2.集电极电源（Vcc）实用中通常采用单电源供电方式，在这个电路中，直流电源常用Ucc表示。Ucc的作用有两个：一是为放大电路提供能量，二是保证晶体管的发射结正偏，集电结反偏。交流信号下的Ucc呈交流接地状态，Ucc的数值一般为几伏至几十伏。3.集电极电阻（Rc）Rc的阻值一般为几千欧至几十千欧。其作用是将集电极的电流变化转换成晶体管集、射极间的电压变化，以实现由放大电路负载上获得电压放大的目的。4.固定偏置电阻（RB）RB的阻值一般为几十千欧至几百千欧。主要作用是保证发射结正向偏置，并提供一定的基极电流Ib，使放大电路获得一个合适的静态工作点。5.耦合电容（C1和C2）C1和C2在电路中的作用是“隔离直流通过交流”。电容器的容抗Xc与频率f为反比关系，因此在直流情况下，电容相当于开路，使放大电路与信号源之间可靠隔离；在电容量足够大的情况下，耦合电容对规定频率范围内的交流输入信号呈现的容抗极小，可近似视为短路，从而让交流信号无衰减地通过。二、直流通道和交流通道A、画出直流通路电容对直流电相当于开路，因此画直流通路时把电容支路断开即可。B、画交流通路把容量较大的电容及直流电源简化为一条短路线。直流通道直流通路交流通道图2.1.7三、放大原理输入交流信号vi通过电容C1的耦合送到三极管的基极和发射极。交流信号vi与直流偏压VBEQ叠加的vBE波形如图（b），基极电流iB产生相应的变化，波形如图（c）所示。电流iB经放大后获得对应的集电极电流iC，如图（d）所示。集—射极电压vCE波形与输出电流iC变化情况相反，如图（e）所示。vCE经耦合电容C2隔离直流成分，输出的只是放大信号的交流成分vo，波形如图（f）所示。图2.1.8uo比ui幅度放大且相位相反四、电路分析1、由放大电路的直流通路确定静态工作点将耦合电容C1、C2视为开路，画出共发射极放大电路的直流通路，由电路得：2、由放大电路的交流通路确定交流参数三极管输入电阻

(2)放大器输入电阻ri=Rb//rbe≈rbe

(3)放大器输出电阻ro=Rc//rce≈Rc

(4)电压放大倍数vi=ii（Rb//rbe）≈ibrbe

vo=-ic（RC//RL）

Av=vo/vi=-β(RC//RL)/rbe五、放大波形的失真与消除放大电路的静态工作点设置不合适，将导致放大输出的波形产生失真。1.饱和失真若偏置电阻Rb偏小，基极电流IBQ就较大，由示波器观察到的输出电压vo波形就会产生饱和失真。图2.1.9产生饱和失真的原因是：IBQ偏大时，静态工作点偏高，当输入信号正半周幅度较大时管子进入饱和区，iB增大无法使iC相应增大，于是会出现饱和失真。2．截止失真

若偏置电阻Rb偏大，此时基极电流IBQ很小，由示波器观察到的输出电压vo波形将出现截止失真。图2.1.10产生截止失真的原因是：IBQ偏小时，静态工作点偏低。在输入电压vi的负半周时，三极管的发射结将在一段时间内处于反向偏置，造成ic负半周、vo的正半周相应的波顶被削去。做一做利用Protel2OO4制作共发射极放大电路的原理图并仿真故障现象。想一想放大器能把微弱的电信号进行放大，变成较强的电信号，其输出的电信号能力增加了，该增加的能量是从哪里来？读一读2.1.3共集电极放大电路一、图为共集电极及交直流通路。原理图直流通路交流通路图2.1.11被放大的信号从发射极输出，所以又称射极输出器。二、电路特点1、输出电压与输入电压同相且略小于输入电压射极输出器的输出信号电压近似等于输入信号电压，即电压放大倍数约等于1，好似输出电压等值地跟随输入电压而变化，故又称射极跟随器。2、输入电阻大3、输出电阻小不变，几乎不变。由以上三个特点，它广泛应用在电路的输入级、多级放大器的输出级或用于两级共射放大电路之间的隔离级。三、静态工作点计算想一想1、共集电极放大器又称为，它的特点是电压放大倍数小于且接近与。2、三极管具有放大作用外部电压条件是发射结__________，集电结__________。3、当温度升高时，晶体三极管集电极电流Ic__________，发射结压降__________。读一读2.1.4静态工作点稳定的放大器温度变化会引起放大电路的静态工作点发生偏移，从而影响放大电路的正常工作。为了提高静态工作点的稳定，在放大电路中通常采用分压式偏置放大电路来提高静态工作点的稳定性。一、电路组成图2.1.12RB1：上偏置电阻RB2：下偏置电阻VCC：电源电压经RB1、RB2串联分压后为三极管提供基极电压VBQRE：发射极电阻，起到稳定静态电流的作用CE：RE的交流信号旁路电容二、工作原理温度变化时，三极管的参数、、将发生变化，导致工作点偏移。分压式偏置电路稳定工作点的过程可表示为：三、电路参数估算1、静态工作点的估算2、交流参数估算

电压放大倍数

输入电阻ri=RB1//RB2//rbe输出电阻ro≈Rc想一想为什么说稳定放大电路的静态工作点，关键在于稳定三极管集电极电流ICQ?2.1.5多级电压放大器在放大信号时，仅用单极放大器的放大能力是有限的，往往不足以推动负载（如扬声器等）工作，除了末极常用功率放大器外，往往还需要两级或两级以上的放大器组成的多级放大器，各级之间的连接方式称为耦合。一、多级电压放大器的耦合方式(a)阻容耦合(b)直接耦合(c)变压器耦合图2.1.13二、电路特点：1、直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响；2、阻容耦合使前后级相对独立，静态工作点Q互不影响，可抑制温漂；3、变压器耦合可实现阻抗变换。三、多级放大电路的放大倍数：AV=AV1﹒AV2﹒AV3…4、过程检测1、布置学生根据要求填写任务单上相关参数并自行核查2、小组长检查各组员任务完成情况3、教师抽查学生对测试的掌握情况。学生自查各小组内互查学生准备回答以下问题5、结果评价对学生完成任务的整个过程及表现进行评价。对用到的知识进行考核。对教师的教学活动进行反思。学生自评各小组内互评小组间互评附件1：任务测评知识1、基本放大电路的三种组态分别是：放大电路、放大电路和放大电路。2、放大电路应遵循的基本原则是：结正偏；结反偏。3、射极输出器具有恒小于1、接近于1，和同相，并具有高和低的特点。5、共射放大电路的静态工作点设置较低，造成截止失真，其输出波形为削顶。若采用分压式偏置