《模拟电子技术》教案：基本放大电路.doc

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： 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21 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-fL5、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：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？ 授 课 教 案课程： 模拟电子技术 任课教师： 教研室主任： 课号： 6 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：23 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： 直流通路交流通路2.3.2 图解分析法概念：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。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：2.3a 2.4 授 课 教 案课程： 模拟电子技术 任课教师： 教研室主任： 课号： 7 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：UBEUon 且UCEUBE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 + rbe 200 W+(1+) 26 / IEQ二、 共射放大电路动态参数的分析1、电压放大倍数：Au 2、输入电阻：Ri3、输出电阻：Ro 4、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） 授 课 教 案课程： 模拟电子技术 任课教师： 教研室主任： 课号： 8 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。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 授 课 教 案课程： 模拟电子技术 任课教师： 教研室主任： 课号： 9 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：24 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、ICBO参数均为温度的函数： VBE 温度T ICQICEO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IRb2IBQ的情况下，UBQ在温度变化时基本不变。三、静态工作点的估算 VB= VCC Rb2/(Rb1 + Rb2) IC=IE = (VB VBE)/ReIB = IC/VCE = VCCIC ( Rc+Re)四、动态参数的估算1、电压放大倍数：Aurbe=200+(1+)26 mV/ IE2、输入电阻：Ri3、输出电阻：RO 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） 授 课 教 案课程： 模拟电子技术 任课教师： 教研室主任： 课号： 10 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：25 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= VCC Rb2/(Rb1 + Rb2) ICQ=IE = (VB VBE)/Re IBQ = IC/VCEQ= VCCIERe= VCCICRe动态参数的分析动态分析电压放大倍数：Au输入电阻： Ri=Rb1/ Rb2 /rbe +(1+)RL 输出电阻：Ro共集电路特点：Au1Ri 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三种接法的比较 晶体管的派生电路作业布置：2.18（1）、（2）、（3） 授 课 教 案课程： 模拟电子技术 任课教师： 教研室主任： 课号： 11 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：26 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。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：2.22 2.23第2章 第15页 共15页