《模拟电子技术》教案：基本放大电路

《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2.1.1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VO或IO、PO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。2.1.2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Ii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Ro。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第2章第1页共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η：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2.2.1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耦合电容C1、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。2.2.2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。2.2.3基本共射放大电路的工作原理及波形分析2.2.4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2.3.1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：第2章第3页共15页《模拟电子技术》电子教案直流通路2.3.2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章第4页共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：2.3a2.4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：2.3.3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。一、晶体管的直流模型及静态工作点的估算法使用条件：UBE>Uon且UCE>UBE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。1、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¢e≈200W+(1+β)26/IEQ二、共射放大电路动态参数的分析1、电压放大倍数：Au2、输入电阻：Ri3、输出电阻：Ro4、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：2.13（1）、（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、β、ICBO参数均为温度的函数：VBE↓温度T↑→{β↑}→IC↑→Q↑ICEO↑二、典型的静态工作点稳定电路稳定过程：1、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、静态工作点的估算第2章第10页共15页《模拟电子技术》电子教案VB=VCCRb2/(Rb1+Rb2)IC=IE=(VB－VBE)/ReIB=IC/βVCE=VCC－IC(Rc+Re)四、动态参数的估算1、电压放大倍数：Aurbe=200Ω+(1+β)26mV/IE2、输入电阻：Ri3、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：2.19（1）、（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iE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=VCCRb2/(Rb1+Rb2)ICQ=IE=(VB－VBE)/ReIBQ=IC/βVCEQ=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=Rb1//Rb2//[rbe+(1+β)R'L]输出电阻：Ro共集电路特点：Au≈1Ri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—共基放大电路3、共集—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：2.18（1）、（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场效应管通过栅—源之间的电压uGS来控制漏极电流iD与晶体管放大电路一样，为了能使电路正常放大，必须设置合适的静态工作点，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、自给偏压电路自给偏压：靠源极电阻上的电压为栅—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低频小信号等效模型。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：Ro3、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，Cb1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→∞还是RL=0？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RL→∞(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？如果彩ＰＮＰ型管，判断的结果又如何？问题十一、对于图(a)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？。选择电流放大系数β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,则相对于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rce>>Rc，在并联时rce就可略去，而认为输出电阻RO≈Rc。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Ro→∞。在这里，rce是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、Cb1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(νi=0)和动态(νi≠0)时，各处的电压如上图所示。对Cb1：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，Cb1两端的电压将保持不变。这样，Cb1两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，Cb1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，而VCE=VCBQ+vce中的交流分量全部出现在RL上，即vo=vce。这是Cb2的传送交流作用。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。此时，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Q。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。此时，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→∞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V∞是电路的空载输出电压，RO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=0到RL=PLO，电路的输出功率P0随RL的增大而增大：从RL=PLO到RL→∞，P0则随RL的增大而减小，如图（b）所示。放大电路一般工作在RL>RLO=RO的情况，所以说负载电阻RL愈小，Po也就是电路负载愈大。如果RL→∞（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=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=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→∞(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→∞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ＮＰＮ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(a)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R｀e。在动态时，R｀e被短路，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方法求出ICQ=2.71mA，用它和直流负载线的交点定出Ｑ点。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vo而不是vCE）。由此定出(Vom)M=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Ii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β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rbe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//Re//rbe，则得,所以或从而求得可见Ro很大，是(1+β)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。选择电流放大系数β大的管子的表达式看，似乎加大β就可以提高。实际上还应考虑到管子的参数rbe和β有关，即。如果不考虑rbb’，并认为1+β≈β，则。提高.由此可见，加大β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2.1.4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1.掌握放大电路的直流通路与交流通路的画法；2.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。六、教学过程设计1.旧课复习（3分钟），回顾上一节的知识点，如组成放大电路的基本原则、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1（a）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。1、3端是输入，2、3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1（b），动态时交流通路见图1（c）。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3（a）是一个射极输出器。它的输出电压是从射极输出的。图3（b）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Vi和Vo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4（a）。优点是简单、成本低。但性能不是最佳。②变压器耦合，见图4（b）。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4（c）。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RL通过变压器匝数比折算过来的：RC′=（N1N2）2RL=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％。（3）OTL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7。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12Ec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ic1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ic2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。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制，电路中在VT2的发射极加电阻RE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，RE有负反馈作用。实际上这是一个桥形电路，两个RC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“—”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。引脚1、11、12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1。（3）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1，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。VT1、VT2之间和VT3、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。R6、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（VT3、VT4）是推挽功放。VT1和VT2之间采用直接耦合，VT2和VT3、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。此外，VT1本级有并联电压负反馈（R1），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。R4、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LP，从-w1当w1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=1/（3-k），w0=1/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，w0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。(a)