第12章放大电路与集成.doc
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1、电工电子技术与技能第三版 电子教案课题12.1 基本放大电路课型新课授课班级授课时数2教学目标1.能识读共射放大电路图,理解共射放大电路的电路结构和主要元件的作用2.了解小信号放大器的静态工作点和性能指标的含义3.了解温度对放大器静态工作点的影响4.会使用万用表调试晶体三极管静态工作点教学重点1.能识读共射放大电路图,理解共射放大电路的电路结构和主要元件的作用2.了解小信号放大器的静态工作点和性能指标的含义3.会使用万用表调试晶体三极管静态工作点教学难点1.能识读共射放大电路图,理解共射放大电路的电路结构和主要元件的作用2.了解小信号放大器的静态工作点和性能指标的含义教学方法读书指导法、分析法
2、、演示法、练习法。学情分析 教后记A. 话题引入新课放大电路又称放大器,功能是将微弱的电信号(电压或电流)放大到我们所需要的程度。比如,从mp3耳机插孔输出的信号很小,只能用耳机听音乐,如果想要让更多的人分享,就必须先接功放,将信号放大,再接到音箱,这样大家就都能听到音乐了。本节我们将学习基本放大电路的组成及工作原理。 B. 新授课12.1.1 共射极放大电路结构图12-1共射极放大电路【晶体管三极管T】 起电流放大作用,通过基极电流iB控制集电极电流iC ,是放大电路核心元件。【基极偏置电阻Rb】 也称偏流电阻,电源VCC通过Rb为三极管提供发射结正向偏压,并给基极提供一个合适的直流偏置电流
3、Ib,简称偏流。【集电极负载电阻Rc】 Rc将集电极电流的变化转换成集射之间的电压变化,这个变化的电压,就是放大器的输出信号,即通过Rc将三极管的电流放大作用转换为电压放大。【直流电源VCC】 为三极管提供偏置电压,使三极管处在放大状态,同时也是放大电路的能量来源。 【耦合电容C1和C2】 用来传递交流信号,起到耦合的作用。同时,又使放大电路和信号源及负载间直流相互隔离,起隔直作用。为了减小传递信号的电压损失,C1和C2应选得足够大,一般为几微法至几十微法,通常采用电解电容器。13.1.2 共射极放大电路的静态分析图12-2 直流通路【静态工作点Q】放大电路静态工作时三极管各极电压和电流UBE
4、、IB、UCE和IC 的数值叫做放大电路的静态工作点Q,相应的电压、电流值记作UBEQ、IBQ、UCEQ和ICQ 。 【提示】静态工作点Q不仅影响电路是否会产生失真,而且影响着放大电路几乎所有的动态参数。因此,设置合适的静态工作点,是放大电路能否正常工作的前提条件。【静态分析】即确定放大电路的静态工作点UBEQ、IBQ、UCEQ和ICQ 的值,以确定三极管是否满足放大要求。其中UBEQ基本恒定(硅管约为0.7V,锗管约为0.2V)。为了便于分析和计算,需要画出放大电路的直流通路(即直流等效电路),如图12-2所示,将图13-1中电容C1和C2开路就可以得到共射极放大电路的直流通路。【提示】画直
5、流通路方法是:将电容元件视为开路,电感元件视为短路,信号源视为短路,之后所得到的电路称为直流通路。由图13-2所示的直流通路可求得该放大电路的静态工作点为:13.1.3 共射极放大电路的动态分析共射极放大电路动态分析按图12-3接好电路,由信号发生器输入1KHz、10mV的正弦波信号,用示波器观察输入、输出电压波形。图12-3共射极放大电路动态分析实验电路图12-4共射极放大电路动态分析各点波形实验现象:用示波器观察各点电压波形,如图12-4所示。实验结论:由实验可以看出输出电压uo比ui大得多,说明共射极放大电路具有电压放大作用;且uo和ui反相,说明共射放大电路还具有倒相作用。12.1.4
6、 放大器的主要性能指标【放大倍数】放大倍数是描述放大器放大能力的指标,常用A表示。放大器的框图如图12-5所示,左边是输入端,外接信号源,ui、ii分别为输入电压和输入电流;右边是输出端,外接负载,u、io分别为输出电压和输出电流。 图12-5 放大器的方框图 如图所示12-5所示电压放大倍数,即放大电路输出电压与输入电压之比为: 除电压放大倍,还有电流放大倍数Ai和功率放大倍数Ap, 三者关系为: 工程上常用对数来表示放大倍数,称为增益G,单位为分贝(dB)。电压增益为: Gu = 20lgAv(dB) 【输入电阻】输入电阻是从放大电路的输入端向放大器里面看进去的等效电阻,它放大器工作时,向
7、信号源索取电流的本领。Ri大,则放大器向信号源索取的电流小;Ri小,则放大器向信号源索取的电流大。所以,从放大器的性能来看,放大器的输入电阻大一些好。【输出电阻】输出电阻是当放大器不接负载(空载)时,从放大器的输出端向放大器里面看进去的等效电阻。输出电阻反映了放大器的带负载能力,输出电阻小,则带负载能力强。所以,从放大器的性能来看,放大器的输出电阻小一些好。13.1.4. 分压式偏置放大电路【温度对静态工作点的影响】基本共射极放大电路虽然结构简单,调试方便,电压放大作用明显,但其静态工作点易受外界条件变化影响,难以保持稳定。图12-6 分压式偏置电路引起静态工作点不稳定的原因很多,如电源电压波
8、动、电路参数变化、晶体管老化等,但影响最大的是温度的变化,例如当温度升高时,发射结正向电压减小,电流放大倍数增大,都会使增大,导致静态工作点Q发生变化,引起放大电路动态参数发生变化,甚至造成放大电路不能正常工作。 为了稳定静态工作点,可以从电路结构上采取措施,分压式偏置放大器就是典型的Q点稳定电路。【分压式偏置放大电路】 分压式偏置放大电路如图12-6所示,图中和分别为上下偏置电阻,组成分压电路为三极管提供基级偏置电压VBO。为发射极电阻,起稳定静态工作点的作用。为发射极旁路电容,对交流信号视为短路。练习1.放大电路直流通路如图12-2所示,已知:VCC=12V,Rc=3k,Rb=280k,三
9、极管的b=50,求静态工作点: 、= 、= 。布置作业思考与练习 12-1、12-2、12-3、12-4、12-5课题12.2 多级放大电路12.3 功率放大器和差动放大电路12.4 负反馈放大电路课型新课授课班级授课时数2教学目标1. 了解多级放大器的三种级间耦合方式及特点2. 了解功率放大器特点、分类,差动放大电路的作用与构成3.了解负反馈的概念、及对放大电路性能的影响教学重点1. 了解多级放大器的三种级间耦合方式及特点2. 差动放大电路的作用2.了解负反馈的概念、及对放大电路性能的影响教学难点了解负反馈的概念、及对放大电路性能的影响教学方法读书指导法、分析法、演示法、练习法。学情分析教后
10、记新课A上节内容回顾B本节话题引入单个放大电路的放大倍数较低,一般只有几十倍左右,然而,在实际的电子设备中,往往要求放大倍数很大,为此需要把多个基本放大电路合理的连接,构成多级放大电路,以满足实际工作的需要。C新授课多级放大电路的一般结构如图12-7所示,第一级与信号源相连称为输入级,最后一级与负载相连称为输出级,其余称为中间级。图12-7 多级放大器组成框图12.2.1 多级放大电路的耦合方式【直接耦合多级放大电路】 将放大电路前极的输出端直接连接到后极输入端的方式,称为直接耦合。由于直接耦合多级放大电路各级的直流通路互相连通,所以各级静态工作点相互影响,这样就给电路的分析、设计和调试带来一
11、定的困难。但直接耦合多级放大电路具有良好的低频特性,不仅能放大交流信号,也能放大缓慢变化的信号;且体积小,易于集成化。【阻容耦合多级放大电路】 将放大电路前级输出端通过电容C连接到后级输入端的方式,称为阻容耦合。阻容耦合多级放大电路,由于耦合电容的隔直流通交流作用,所以各级静态工作点彼此独立,互不影响,电路的分析、设计和调试简单易行。但阻容耦合多级放大电路低频特性差,不能放大缓慢变化的信号,信号频率越低,电容上衰减越大;且不便于集成化。【变压器耦合多级放大电路】 将放大电路前级的输出信号通过变压器接到后级的输入端或负载电阻上的方式,称为变压器耦合。变压器耦合多级放大前后级靠磁路耦合,变压器利用
12、电磁感应将交流信号从变压器的一次侧感应到二次侧,实现了信号的传输。所以与阻容耦合电路一样,它的各级放大电路的静态工作点相互独立,便于分析、设计和调试。但它的低频特性差,不能放大缓慢变化的信号,且笨重,更不能集成化。与前两种多级放大电路比较,其最大的特点是可以实现阻抗变换,因而在分立元件功率放大电路中得到广泛应用。12.2.2 多级放大电路的简单分析【电压放大倍数】 在多级放大电路中,由于前级的输出电压就是后级的输入电压,所以总的电压放大倍数等于各级放大倍数之积,对于n级放大电路,有 Au =Au1Au2 Aun 【.输入电阻】多级放大电路的输入电阻Ri就是第一级的输入电阻Ri1,即Ri=Ri1
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