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：

① 输出功率比输入功率大。
② 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Av

2．电流放大倍数Ai

3．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Ｇ。
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 = 20dB
2．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 dB
Gv = 20 lg1 000 = 60 dB
Gi = 20 lg100 = 40 dB
3．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 = 10
Gv = 20 lgAv = 20 dB
解二：Gv1 = 20 lg 0.01dB = - 40 dB
Gv2 = 20 lg1 000dB= 60 dB
Gv = Gv1 + Gv2 = 20 dB
3.2　单级低频小信号放大器
低频信号：20 Hz ～ 20 kHz
3.2.1　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
GＣ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、IC
IBQ =
ICQ = β IBQ
VCEQ = 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：
①以下放大电路框图，求各级电压Vo1、Vo2、Vo3。

②求上题总的电压放大倍数及总的增益。
③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：
①多路放大，倍数相乘，但增益相加。
②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 = βIBQ
VCEQ = VG - ICQRC
B．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 + ICQ
3．输出电压
VCE = VG - iCRC = VG - ( ICQ + ic) Rc
= VG - ICQRc - icRc
= VCEQ - icRc
经电容耦合后
VCE = -icRc
Vo = - 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Vo
2．已知ic画出Vo

3．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/V
C2

C1

300KΩ
300KΩ

解：IBQ » A = 40μA
ICQ = （50´40）μA = 2mA
VCEQ = （12 - 2 ´ 2）V = 8 V
ic幅值 = β ( 动幅值 ) =（50´ 30）μA= 1.5 mA
ic最大 = ICQ + ic幅值 =（2 + 1.5）mA = 3.5 mA
ic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 =βIBQ， 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：
①作直流负载线。
②确定输出特性曲线，由IBQ确定。
③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→IBQ↑→Q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）

①确定静态工作点ICQ和VCEQ。
②根据电路确定RB，RC和VG。
解：①根据负载线的两点VG = 12V

又Q点在IBQ = 40μA的输出特性曲线上
IBQ = Rb = =300kΩ
②ICQ = 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
①作直流负载线。②找交点。③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

①有交流信号时，ic包括、，故Rc与RL为并联，则
= Rc∥RL=
②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）
③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）
④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 = βIBQ
VCEQ = 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+β)
小功率管取300Ω（大功率管取50Ω）
则 rbe = 300Ω+(1+β)
=300Ω+
（2）放大电路输入电阻

①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 = Rb∥rbe
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

①不带负载时。

②带负载时
注意：①空载时，电压放大倍数大。
②负号表示输出电压与输入电压反相。
例：如图β = 60，VBEQ = 0.7V，Vi = 10mV，求①静态工作点Q；②交流参数Av，ri，ro；③Vo 。
解：

（1）IBQ = = 37.8μA
ICQ =βIBQ = 60×37.8μA = 2.3 mA
VCEQ = (20-2.3×2)V = 15.4V
（2）

ri = 300Ω+=984Ω
ro = 3kΩ
（3）=－184
Vo = －184×10mV = －1.84 V

练习
习题三 3-8　　3-9

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。
2．ICQ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Re
3．增加射极旁路电容C3
二、电路工作原理
1．直流通路

2．Rb1与Rb2的连接关系，既非并联，又非串联。
（1）IB很小
（2）IRb1≈IRb2，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 = ICQ/β（基极电流）
VCEQ ≈ VG-ICQ（Rc+Re）（集-射电压）
四、交流通路的分析
1．射极电阻因C3的作用在交流通路中被短路。
2．射极电阻对交流信号没有影响，即对放大电路的放大能力无影响。

（引导与固定偏置电路对比）

（学生确定直流通路，画通路方法再次应用，教师指正学生画通路的问题）

（引导、分析）

（引导、分析）

（引导、对比）

练习
习题三 3-22

小结
分压偏置放大电路与固定偏置放大电路比较：偏置方式、电路作用、静态分析方法

布置作业
习题三 3-23
补充：（引导、分析）
交流通路中Ri，Ro，Av的计算
由交流通路可知：ri = Rb1∥Rb2∥rbe
ro = Rc
Av =

2-17