电工学(II)电子教案.doc

教 案系 部： 自动化 课 程： 电子技术 班 级：机械自造及自动化 教 师： 哈尔滨应用职业技术学院教 案授课题目章第一章 半导体器件授课时间节1.1 半导体的基本知识与pn节；1.2二极管；1.3稳压二极管检查签字授课时数2授课方法教授法、启发引导法教学目标掌握：1、半导体的掺杂特性；2、二极管的导电特性与伏安特性；3、稳压二极管的电路符号与应用了解：1、 半导体的导电机理与结构特点；2、常见的二极管的分类与应用。教学重点1、 半导体pn结的形成与伏安特性；2、 二极管的应用；3、稳压二极管的工作特点；4、稳压二极管的稳压原理。教学难点1、 半导体载流子的形成与半导体的导电机理；2、 半导体pn结的正向加压特性和反向加压特性3、稳压二极管的工作特点与稳压原理教学内容、方法及过程附记 1.1半导体的基本知识与pn结一、半导体的特性1、导电能力：介于绝缘体与导体之间2、特殊性能：热敏性、光敏性和掺杂性3、典型半导体：硅si和锗ge以及砷化镓gaas等二、半导体的晶体结构共价键：相邻原子共有价电子所形成的束缚。教学内容、方法及过程附记三、本征半导体及其导电机理1、定义：纯净、无掺杂的半导体称之为本征半导体2、导电机理：（1）、本征半导体中存在数量相等的两种载流子，即自由电子和空穴。（2）、本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。（3）、温度越高载流子的浓度越高本征半导体的导电能力越强。 四、杂质半导体：1、分类：（1）n型半导体掺杂方法：在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的五价元素磷，使自由电子浓度大大增加。载流子特点：多数载流子（多子）：电子。取决于掺杂浓度；少数载流子（少子）：空穴。取决于温度。 （2）p型半导体掺杂方法：在硅或锗晶体（四价）中掺入少量的三价元素硼，使空穴浓度大大增加载流子特点： 多数载流子（多子）：空穴。取决于掺杂浓度；少数载流子（少子）：电子。取决于温度。五、pn结的形成及其单向导电性1、pn结的形成： 在同一片半导体基片上，分别制造p型半导体和n型半导体，经过载流子的扩散，在它们的交界面处就形成了pn结。教学内容、方法及过程附记2、 pn结的结构：3、pn结的导电性：（1）正向加压：外加的正向电压有一部分降落在pn结区，方向与pn结内电场方向相反，削弱了内电场。于是,内电场对多子扩散运动的阻碍减弱，扩散电流加大。扩散电流远大于漂移电流，可忽略漂移电流的影响，pn结呈现低阻性。（2）反向加压：外加的反向电压有一部分降落在pn结区，方向与pn结内电场方向相同，加强了内电场。内电场对多子扩散运动的阻碍增强，扩散电流大大减小。此时pn结区的少子在内电场的作用下形成的漂移电流大于扩散电流，可忽略扩散电流，pn结呈现高阻性。 1.2 二极管一、基本结构与电路符号：1、结构：内部pn+外部包装壳+引出线2、电路符号：二、二极管伏安特性：1、正向特性：当二极管外加正向电压很小时，正向电流很微弱。只有当正向电压超过某值后，正向电流明显增大，这一电压称为导通电压或门限电压，用uth表示。在室温下，硅管的uth= 0506v。锗管的uth0102v。二极管导通后，随电压增大，电流将迅速增大2、反向特性：二极管两端加上反向电压时，只有极微弱反向电流通过。在温度一定情况下，反向电压值变化时，反向电流基本不变，所以，常称之为反向饱和电流，记作is。小功率硅管的is一般小于01a，而锗管则约几个微安。教学内容、方法及过程附记三、二极管的典型应用电路：1.整流：把交流电变为脉动直流电。利用二极管的单向导电性，可以实现整流。 2.限幅：利用二极管导通后压降很小且基本不变的特性，可以构成限幅电路，使输出电压幅度限制在某一电压值内。3.保护：电子电路中，常利用二极管来保护其他元器件免受过高电压的损害 。1.3 稳压二极管一、基本知识：1、电路符号 2、类型：面接触型硅二极管 3、工作状态： 反向击穿状态二、稳压原理与电路结构：1、电路结构 2、工作原理：电路中，负载与稳压二极管并联，利用二极管在击穿时陡峭的反向击穿特性，实现电压稳定。小结：1、 半导体的导电粒子：自由电子和空穴；2、 常见半导体有p型半导体和n型半导体；3、 pn结具有单向导电性；4、 二极管具有单向导电性，常用于整流、限幅及保护电路；5、 稳压二极管工作在反向击穿状态。后记： 教 案授课题目章第一章 半导体器件授课时间节1.4 双极结型晶体管检查签字授课时数2授课方法教授法、启发引导法教学目标掌握：1、晶体三极管的基本结构2、晶体管的电流放大原理3、三极管的输入与输出特性以及电流放大条件了解：1、晶体三极管的主要参数2、晶体管的安全工作区域教学重点1、三极管的分类2、三极管的电流放大原理3、三极管的输入与输出特性4、三极管的三种工作区域以及三个工作区域时的双结偏置情况教学难点1、三极管电流放大原理2、三极管工作区域的判断教学内容、方法及过程附记 一、三极管的基本结构、名称与分类：1、分类：npn型和pnp型三极管2、结构与名称：（1）npn型： 教学内容、方法及过程附记（2）pnp型二、三极管电流分配与电流放大原理：1、三极管电流放大电路：调节电阻rb的阻值，观察ib、ic和ie之间的关系如下：（1） ie=ib+ic （2）（3）三、三极管的输入与输出特性（1）输入特性：发射结电压ube与基极电流ib的关系；教学内容、方法及过程附记（2）输出特性：集电极电流ic与管压降uce的关系。 四、三极管的工作状态：1、作为放大元件：工作在放大区域，此时发射结正偏，集电结反偏。2、作为开关元件：（1）开关断开截止区，集电结与发射结均反向偏置（2）开关闭合饱和区，集电结与发射结均正向偏置五、温度对三极管的影响：1、温度对输入特性的影响温度升高，少子数目增加，变薄，发射结势垒电压下降，在维持ib不变的情况下，需要输入电压ube下降。输入特性曲线随温度升高向左移。2、温度对的影响温度升高，少子数目增加，多子数目基本不高，由于复合作用，基区多子浓度下降，导致提高。3、温度对icbo、iceo的影响icbo是集电结反向饱和电流，由少子的漂移形成，随温度提高呈指数规律增加；因iceo=(1+ )icbo，故温度升高，iceo也升高。4、温度对输出特性的影响温度升高，使icbo、iceo和增加，使输出特性曲线向上移，且间距拉大。六、主要参数1、电流放大系数2、极间反向电流icbo是发射极开路时集电结的反向饱和电流。iceo是基极开路时，集电极与发射极间的穿透电流，iceo=（1+）icbo。3、极限参数：(1)集电极最大允许电流icm集电极电流ic超过一定数值后，电流放大系数显著下降。当值下降到正常值的三分之二时的集电极电流，称为集电极最大允许电流icm。教学内容、方法及过程附记(2)集射极击穿电压u（br）ceo 它是基极开路时(ib=0)，能加在集-射极之间的最大允许电压。(3)集电极最大允许耗散功率pcm集电极消耗的功率可用集电极耗散功率pc=icuce表示，极最大允许耗散功率表示为pcm，晶体管工作时应满足icucepcm的条件才是安全的。 七、三极管工作状态的判定npn三极管vt组成的共射电路图如下所示.设vt的ube=0.7v,饱和压降为uces=0.7v。试判定三极管处于何种工作状态(放大、饱和、截止)。常用方法： （1）三极管结偏置情况判断；（2）三极管电流关系判断（3）三极管结电位关系判断小结：1、常用三极管有pnp型和npn型2、三极管三个极之间的电流关系：（1） ie=ib+ic （2）3、三极管的三个工作区域：放大区、饱和区、截止区后记： 教 案授课题目章第一章 半导体器件授课时间节1.5场效晶体管 1.6光电器件检查签字授课时数2授课方法教授法、启发引导法教学目标掌握：1、场效晶体管的基本结构2、场效晶体管的电压控制电流原理了解：1、场效晶体管的主要参数2、场效晶体管的输出特性与转移特性3、常用光电器件教学重点1、场效晶体管的分类2、场效应晶体管的电压控制电流原理3、耗尽型场效管与增强型场效晶体管的区别教学难点1、场效应晶体管的内部结构与工作原理2、场效应晶体管的输出特性与转移特性教学内容、方法及过程附记 1.5 场效晶体管一、场效晶体管基本知识：1、控制类型：电压控制电流型元件2、优点：输入电阻高、噪声低、热稳定性好、抗辐射、成本低、耗电低3、分类：（1）结型：n沟道、p沟道（2）绝缘栅型 ：增强型n沟道、p沟道 耗尽型n沟道、p沟道二、基本结构：n沟道增强：n型mosfet基本上是一种左右对称的拓扑结构，它是在p型半导体上生成一层sio2 薄膜绝缘层，然后用光刻工艺扩散两个高掺杂的n型区，从n型区引出电极，一个是漏极d，一个是源极s。在源极和教学内容、方法及过程附记漏极之间的绝缘层上镀一层金属铝作为栅极g。p型半导体称为衬底，用符号b表示。 4、电路符号（1）n沟道增强型： （2）n沟道耗尽型 三、mos管的工作原理以n沟道增强型为例：1栅源电压vgs的控制作用 （1） 当ugs=0v时，漏源之间相当两个背靠背的 二极管，在d、s之间加上电压不会在d、s间形成电流。 （2）当栅极加有电压时，若0ugsugs(th)时，通过栅极和衬底间的电容作用，将靠近栅极下方的p型半导体中的空穴向下方排斥，出现了一薄层负离子的耗尽层。耗尽层中的少子将向表层运动，但数量有限，不足以形成沟道，将漏极和源极沟通，所以不可能以形成漏极电流id。 （3）进一步增加ugs，当ugsugs(th)时（ ugs(th) 称为开启电压)，由于此时的栅极电压已经比较强，在靠近栅极下方的p型半导体表层中聚集较多的电子，可以形成沟道，将漏和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流id。在栅极下方形成的导电沟道中的电子，因与p型半导体的载流子空穴极性相反，故称为反型层。 2漏源电压uds对漏极电流id的控制作用（1）当ugsugs(th)，且固定为某一值时， vds的不同变化对沟道的影响如下：uds=udgugs =ugdugsugd=ugsuds（2）当uds为0或较小时，相当ugsugs(th)，此时uds 基本均匀降落在沟道中，沟道呈斜线分布。 当uds增加到使ugs=ugs(th)时，相当于uds增加使漏极处沟道缩减到刚刚开启的情况，称为预夹断。 uvds增加到ugs10ma c.10ma d. 不确定(b)(a)教学内容、方法及过程附记解析：由于二极管具有正向导通压降，所以，当e=5v时，iv=5ma，当e=10v时，电阻两端电压约为9.3，使得iv10ma。选择b项7、试解答下列问题，并说明原因。（a）将待稳定的直流电源直接与稳压管相联，即电源正端与稳压管的阴极联接，负端与阳极联接，问从稳压管的两端是否获得稳定的电压？为什么？（b）若在直流电源与稳压管之间串联一限流电阻，其效果如何？（c）当支流电源电压波动或外接负载电阻变动时，稳压管稳压电路的输出电压能否保持稳定？若能稳定，这种稳定是否是绝对的？解析：（a）不能，待稳定的电源不是直流电源，与稳压管连接后，会在正向给稳压二极管加压时，将待稳压电源电压直接输出；（b）限流电阻可是在电流较大时起到分压的作用，但如果直流电压源的电压刚好使得稳压二极管反向击穿工作，加了限流电阻会使其得不到足够大的反向击穿电压，不能起到稳压作用。（c）有两种情况，若波动电压足够高，稳压管可以使得负载电压稳定，若直流电源电压刚好使得稳压二极管反向击穿，当其电压稍低时，便会使得稳压二极管方向截止，不能起到稳压作用，此时，负载电压不稳定；8、在室温（300k）情况下，若二极管的反向饱和电流为1na，问它正向电流为0.5ma时应加多大的电压。设二极管的指数模型为解析：教学内容、方法及过程附记9、电路如图题2.5.1所示，稳压管dz的稳定电压vz=8v，限流电阻r=3k，设vi=15sint v， ，试画出vo的波形。解：vz=8v r=3k vi=15sin(t) 理想模型分析 vi0时dz反偏vi8v截止 vi0时dz反偏vi8v稳压 vi0时dz正偏导通vo=0 作业：34页 1.17 36页 1.28、1.29、1.30 小结：1、二极管具有单向导电性2、二极管在应用时存在理想模型和恒压降模型3、稳压二极管工作在方向击穿状态4、三极管有放大区、饱和区和截止区三个工作区域后记：教 案授课题目章第2章 基本放大电路授课时间节2.1放大器概述，2.2 单管放大电路检查签字授课时数2授课方法启发+讲授+引导式教学教学目标掌握：1、放大电路“放大”的实质2、单管放大电路的结构特点3、放大电路的电压放大原理4、会求解静态工作点q了解：1、放大器的主要技术指标2、组成放大电路的基本原则教学重点1、放大电路放大信号的本质2、放大电路的基本结构组成及电压放大原理教学难点1、输入电阻和输出电阻的定义2、单管放大电路的电压放大原理3、单管放大电路的输出电压教学内容、方法及过程附记2.1 放大器概述一、放大的实质实质：放大器负载得到的能量来自于放大器的电源，放大电路的作用是用微弱的信号控制强大的信号传输。二、放大器的主要技术指标us 信号源电压 ii 输入电流io 输出电流 ui 输入电压uo 输出电压 rs 信号源内阻rl 负载电阻教学内容、方法及过程附记1、电压放大倍数（增益）： au = uo/ui2、输入电阻ri： 我们一般要求输入电阻越大越好。3、输出电阻ro： 放大电路的输出相当于负载的信号源，该信号源的内阻称为电路的输出电阻。对于输出电阻，我们一般要求其越低越好。2.2 单管放大电路一、单管放大电路的基本结构组成1、基本原则：（1）发射结加正向电压（2）集电结加反向电压（3）把信号源加到b-e之间（4）在输入信号作用下得到不失真的输出信号 二、电压放大原理1、静态分析（1）静态的定义：ui=0v（2）直流通路：所谓直流通路，是指当输入信号ui=0时，电路在直流电源vcc的作用下，直流电流所流过的路径。在画直流通路时，将电路中的电容开路，电感短路。（3）ib、ic、ube、uce的求解：2、动态分析：（1）交流通路：当放大电路中加入正弦交流信号ui时，电路中各极的电压、电流产生一组交流量。在交流输入信号ui的作用下，只有交流电流所流过的路径，称为交流通路。（2）交流通路画法画交流通路时，放大电路中的耦合电容短路；由于直流电源vcc的内阻很小（理想电压源内阻近似为零），对交流变化量几乎不起作用，所以直流电源对交流视为短路。教学内容、方法及过程附记 （3）动态的定义：放大电路输入信号ui不为零时的工作状态。注意：当放大电路中加入正弦交流信号ui时，电路中各极的电压、电流都是在直流量的基础上发生变化，即瞬时电压和瞬时电流都是由直流量和交流量叠加而成的。（4）动态分析：输入信号ui通过耦合电容c1传送到三极管的基极与发射极之间，使得基极与发射极之间的电压为：输入信号ui变化时，会引起ube随之变化，相应的基极电流也在原来ibq的基础上叠加了因ui变化产生的变化量ib。基极的总电流则为直流和交流的叠加，即：经三极管放大后得集电极电流：集电极-发射极之间的电压 ：三、放大电路的稳定偏置电路 1、电路结构特点：rb1上偏流电阻、rb2下偏流电阻、 re发射极电阻2、温度对晶体管参数的影响：ticbo,温度每升高10oc, icbo一倍tube,温度每升高1oc, ube2.5mvt,温度每升高1oc,/ 0.51% 教学内容、方法及过程附记3、 温度对静态工作点的影响icq=ibq+(1+) icboibq=（vcc- ube）/ rb ticqq饱和失真 3、稳定静态工作点的原理：ticqicqreub固定ubeibqicq例题：已知单管放大电路中vcc=12v，rc=3kw，rb=280kw，b=50， vt为npn硅管。试求其静态工作点q解： 小结：1、放大的实质使用微弱的信号控制强大的信号传输2、单管放大电路的静态分析的主要目的是求解其静态工作点3、动态时，集射极间电压4、稳定偏置电路可以稳定放大电路的静态工作点后记：教 案授课题目章第2章 基本放大电路授课时间节2.3 放大电路的图解分析法检查签字授课时数2授课方法讲授+分析法教学目标掌握：1、图解分析法的过程2、放大电路放大信号的过程3、会利用图解分析法判断失真的原因了解：1、图解分析法与估算法的区别和优缺点2、放大电路放大信号的动态输出范围教学重点1、放大电路的信号放大和传输过程2、信号放大的动态失真及其原因教学难点1、放大电路的图解分析过程2、信号失真的判断教学内容、方法及过程附记引言：由于三极管属于非线性器件，故用图解法进行分析比较直观。思维方式：1.关键点：图解法是利用晶体管内部的电压和电流特性曲线和晶体管外部电压和电流关系曲线来求解。2.分析思路：(1)交直流信号分开讨论；(2)先静态后动态，即先求输入量ui=0时的ibq、ubeq、icq、uceq。一、静态图解法分析静态时，电容c1和c2视为开路，这时电路可画成图(b)所示的直流通路。三极管的静态工作点的四个量，在基极回路中有ibq和ubeq，在集电极回路中有icq 教学内容、方法及过程附记和uceq，下面分别进行讨论。1) 基极回路电源vcc 、电阻rb和发射结构成基极回路，vcc和rb是线性电路部分，而发射结的伏安特性是非线性部分，如图(c)所示。由三极管输入特性曲线可解出ubeq和ibq。ubeq为发射结正向电压，三极管导通时，ube=ubeq变化很小，硅管ubeq=0.60.8v，取0.7v；锗管ubeq=0.10.3v，取0.3v。 2) 集电极回路对于集电极回路，三极管的管压降uceq与集电极电流icq的关系符合三极管自身的输出特性，即ibq=40a的那条曲线，如图所示。电源vcc和rc的关系是线性关系，即满足利用上式在三极管输出特性曲线上作一直线，如图2-9所示，它与横轴和纵轴分别相交于m (12v，0ma)和n (0v，3ma)两点，其斜率为-1/rc，是由集电极电阻rc决定的。由于所讨论的是静态工作情况，电路中的电压、电流都是直流量，所以直线mn称为直流负载线。 教学内容、方法及过程附记二、动态图解分析法1) 输入回路的动态图解分析=当输入端加入信号ui=20sint(mv）时，由于有隔直电容c1的存在，加在三极管发射结上的电压就是静态值ubeq与ui的叠加值，即利用ube值在三极管输入特性曲线上可对应作出ib值，ib是静态电流ibq与交流电流ib的叠加值，即2) 输出回路的动态图解分析随着ib的变动ic也相应的变动，放大电路的工作点以q点为中点，在直流负载线上变动。当输入信号ui为正半周，ib由40a向60a变动时，放大电路的工作点先由q移动到q1，再回到q。当输入信号ui负半周，ib由40a向20a变动时，放大电路的工作点先由q移动到q2，再回到q。即放大电路的工作点随着ib的变动将沿着直流负载线在q1与q2之间移动，因此，直线段q1 q2是工作点移动的轨迹，通常称为动态工作范围。三、放大电路的非线性失真1、“q”过低引起截止失真教学内容、方法及过程附记2、“q”过高引起饱和失真不发生饱和失真的条件： ibq + i bm rbe，所以有：3、输出电阻ro：通过前面学习，我们知道对于单管放大电路而言，令， ， 其输入电阻ro应等于：所以，总结放大电路的微变等效模型分析法，放大电路的动态指标如下：教学内容、方法及过程附记四、放大电路的小信号模型分析法的适用范围放大电路的输入信号幅度较小，bjt工作在其vi特性曲线的线性范围（即放大区）内。h参数的值是在静态工作点上求得的。所以，放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关。优点： 分析放大电路的动态性能指标(av 、ri和ro等)非常方便，且适用于频率较高时的分析。 缺点： 在bjt与放大电路的小信号等效电路中，电压、电流等电量及bjt的h参数均是针对变化量(交流量)而言的，不能用来分析计算静态工作点。练习：试画出下图的小信号模型电路：小结： 1、放大电路微变等效电路只适用与小信号模型 2、放大电路的动态指标包括电压放大倍数，输入电阻和输出电阻。后记： 教 案授课题目章第2章 基本放大电路授课时间节2.5射极跟随器 2.6场效晶体管放大电路检查签字授课时数2授课方法讲授+启发教学目标掌握：1、射极跟随器的电路结构2、射极跟随器的静态和动态分析3、场效应晶体管的放大电路结构和基本分析了解：1、射极跟随器的应用方法2、场效应晶体管的电路分析和动态指标计算教学重点1、射极跟随器的静态和动态分析2、场效晶体管的电路结构掌握教学难点1、射极跟随器的静态和动态分析计算2、场效应晶体管的小信号模型分析法教学内容、方法及过程附记2.5射极跟随器一、射极跟随器的电路结构1、输入：输入信号加在be之间；2、输出：输出信号从e和地之间取出注意：没有集电极电阻rc因为集电极是交流接地，是输入回路和输出回路的公共端，故该电路称为共集电极电路。由于共集电极电路的输出信号取自发射极，故该电路又称为射极输出器。教学内容、方法及过程附记二、射极跟随器的静态分析1、直流通路 2、静态工作点q 二、射极跟随器的动态分析1、小信号等效电路： 2、动态指标：（1）电压增益：输入回路：其中输出回路：电压增益：一般，因为，则电压增益接近于1，即：且。（2）输入电阻教学内容、方法及过程附记当，时，。所以，射极跟随器的输入电阻很大（3）输出电阻由电路列方程组有：其中，则，输出电阻为。当，时，。所以，射极跟随器的输出电阻很小。2.6场效晶体管放大电路引言：场效晶体管放大电路具有很高的输入电阻，可适用于对高内阻信号源的方大。通常作为放大电路的第一级。一、电路结构1、元件名称及作用：t场效应晶体管rg1、rg2为分压电阻rd漏极直流负载电阻cb1、cb2为耦合电容，隔直流，通交流；vdd为直流恒压源，为放大电路提供能量。二、静态分析由直流通路图可知：栅极电位：教学内容、方法及过程附记由图可以得出：vg=vddrg2/(rg1+rg2)vgsq= vgvs= vgidqridq= idss1(vgsq /vgs(off)2vdsq= vddidq(rd+r)可以解出vgsq、idq和vdsq。三、动态分析1、画出微变等效电路2、动态指标（1）电压放大倍数：（2）输入电阻：（3）输出电阻：小结：1、射极跟随器具有放大倍数约为1，高输入电阻和低输出电阻的优点，常用作多级放大电路的第一级和最后一级，也用作中间级其隔离作用。2、场效应晶体管放大电路的输入电阻非常高，常用做多级放大的第一级后记：教 案授课题目章第2章 基本放大电路授课时间节2.7 多级放大电路检查签字授课时数2授课方法讲授+启发教学目标掌握：1、多级放大电路的级联方式2、多级放大电路的电压增益求解了解：多级放大电路的实际应用教学重点1、阻容耦合和直接耦合放大电路的级联方式2、阻容耦合和直接耦合放大电路的优点和缺点教学难点1、多级放大电路电压放大倍数求解2、输入电阻和输出电阻的求解和分析教学内容、方法及过程附记引言：一般情况下，单管放大电路的电压放大倍数只能达到几十几百倍，放大电路的其他技术指标也难以达到实际工作中提出的要求。因此，实际的电子设备中，大多采用各种形式的多级放大电路。一、多级放大电路的级间耦合方式在多级放大电路中，通常把级与级之间的连接方式称为耦合方式。级与级之间耦合时，需要满足：（1） 耦合后，各级放大电路的静态工作点合适；（2）耦合后，多级放大电路的性能指标满足实际工作要求；（3）前一级的输出信号能够顺利地传输到后一级的输入端。为了满足上述要求，一般常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。其中，变压器耦合因为其成本较高，体积较大，不便于集成等缺点，实际工业中应用不是十分广泛，我们在这里将不作详细分析。教学内容、方法及过程附记多级放大电路的结构：输入级和中间级的主要作用是实现电压放大，输出级的主要作用是功率放大，以推动负载工作。1、阻容耦合：（1）定义：放大电路级与级之间通过电容连接的耦合方式称为阻容耦合。电容c3连接第一级放大电路的输出端和第二级放大电路的输入端，即将t1集电极的输出信号耦合到t2的基极。（2）优、缺点：优点：因电容的“隔直流”作用，前后两级放大电路的静态工作点相互独立，互不影响，所以阻容耦合放大电路的分析、设计和调试方便。此外，阻容耦合电路还有体积小、重量轻等优点。缺点：因耦合电容对交流信号具有一定的容抗，在传输过程中，信号会受到一定的衰减。特别对于变化缓慢的信号，其容抗很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电容很困难，所以阻容耦合多级放大电路不便于集成。2、直接耦合（1）定义：将放大电路级与级之间用导线直接连接，这种连接方式称为直接耦合。教学内容、方法及过程附记（2）直接耦合多级放大电路的特点：优点：既可以放大交流信号，又可以放大直流和变化缓慢的信号；电路便于集成，所以集成电路中多采用直接耦合方式。缺点：各级静态工作点存在相互牵制和零点漂移问题3、变压器耦合（1）定义：放大电路级与级之间通过变压器连接的耦合方式称为变压器耦合。（2）变压器耦合多级放大电路的特点：优点：因变压器只能传输交流信号和进行阻抗变换，所以各级电路的静态工作点相互独立，互不影响。通过改变变压器的匝数比可以实现阻抗变换，从而获得较大的输出功率。缺点：变压器体积大、重量大，不便于集成。同时，频率特性差，也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。二、多级放大电路的性能指标1、多级电压放大倍数由 ， ，且，得两级放大电路电压放大倍数为 推广到n级放大电路，其电压放大倍数为即多级放大电路的电压放大倍数为各级电压放大倍数之乘积。2、输入电阻与输出电阻（1）输入电阻：多级放大电路的输入电阻，就是输入级的输入电阻。（2）输出电阻：多级放大电路的输出电阻，就是输出级的输出电阻。教学内容、方法及过程附记三、多级放大电路的频率特性在多级放大电路中，随着级数的增加，其通频带变窄，且窄于任何一级放大电路的通频带。下面以两级共发射极阻容耦合放大电路为例，分析多级放大电路的通频带变窄的原因。两个单级共射放大电路的幅频特性曲线，设aum1=aum2，fl1=fl2， bw1=bw2，由它们级联组成的两级放大电路，在中频段时，总的电压放大倍数au=au1au2 。在下限截止频率fl1=fl2及上限截止频率fh1=fh2处，有au=au1au2 =0.707aum10.707aum2=0.49 a2um1。根据放大电路通频带的定义，两级放大电路的上限截止频率fl及下限截止频率fh，它们都是对应于au=0.707 a2um1的频率，如图(b)所示。由图(b)可以看出，两级放大电路的上限截止频率fh fl1(fl2)，即两级放大电路的通频带变窄了。由此可知，多级放大电路的通频带一定比它的任何一级都窄，且级数愈多，通频带越窄。也就是说，将放大电路级联后，总电压放大倍数虽然提高了，但通频带变窄了。为了改善放大电路的频率特性，展宽通频带，除了合理地选择电路参数，适当加大c1、c2和ce的容量和选用ft高的三极管外，还可以从电路上加以改进， 小结：1、多级放大电路壳有效提升放大电路放大倍数2、多级放大电路的级联方式有阻容耦合、直接耦合和变压器耦合三种3、放大倍数：4、多级放大电路级联时会使通频带变窄后记：教 案授课题目章第2章 基本放大电路授课时间节2.8差分放大器检查签字授课时数2授课方法讲授+启发教学目标掌握：1、差纷放大电路的目的2、零点漂移的定义3、差分放大原理了解：1、直接耦合放大器的缺陷2、差分放大电路的静态和动态分析教学重点1、差分放大电路抑制零点漂移原理2、差分放大器的输入和输出方式教学难点1、差分放大器的抑制零点漂移原理2、差分放大器的静态和动态分析教学内容、方法及过程附记一、直接耦合多级放大电路的缺陷直接耦合放大电路的前后级之间没有耦合电容，级与级之间直接用导线连接，因此，直接耦合放大电路既可以放大交流信号，又可以放大直流和变化缓慢的信号；直接耦合放大电路便于大规模集成，所以集成电路中多采用直接耦合方式。但直接耦合放大电路也存在两个问题：一个是前级、后级静态工作点相互影响的问题；另一个是零点漂移问题。1、前级、后级静态工作点相互影响前级的集电极电位恒等于后级的基极电位，前级的集电极电阻同时又是后级的偏流电阻，前、后级的静态工作点就互相影响，互相牵制。直接耦合放大电路中必须采取一定的措施，必须全面考虑各级的静态工作点的合理配置，当放大电路的级数增多时，这个问题显得更加复杂。常用的办法之一是提高后级的发射极电位。教学内容、方法及过程附记2、零点漂移问题一个理想的直接耦合放大器，当输入信号为零时，输出端的电位应该保持不变。但实际上，由于温度、频率等因素的影响，直接耦合的多级放大器在输入信号为零时，输出端的电位会偏离初始设定值，产生缓慢而不规则的波动，这种输出端电位的波动现象，称为零点漂移。引起零点漂移的原因很多，如三极管参数（icbo、ube、）随温度的变化、电源电压的波动、电路元件参数的变化等，其中温度的影响是最严重的。在多级放大电路各级的漂移当中，第一级的漂移影响最为严重，因为直接耦合，第一级的漂移被逐级放大，以致影响到整个放大电路的工作。所以，抑制漂移要着重于第一级。抑制零点漂移的方法：温度补偿电路、稳压电源、精选电路元件、差分放大电路。二、差分放大电路的结构1、电路结构差分放大电路由完全相同的两个完全对称的共发射极放大电路组成，电源为双路对称电源，三极管的集电极经c接vcc，发射极经电阻e接vee。电路中两管集电极负载电阻的阻值相等，两基极电阻阻值相等，输入信号ui1和ui2分别加在两管的基极上，输出电压u0从两管的集电极输出。2、输入和输出方式： 双输入双输出、 双输入单输出单输入双输出、 单输入单输出 三、抑制零点漂移原理1、依靠电路的对称性当温度变化等原因引起两个管子的基极电流ib1、ib2变化时，由于两边电路完全对称，势必引起两管子集电极电流ic1、ic2的变化量相等，方向相同，即ic1=ic2，集电极电位vc1，vc2的变化量也相同，即vc1vc2。采用双端输出时，输出电压u0uo1uo2，如在输入信号为零时，假定温度上升，则有：温度变化对每个管子都产生了零点漂移，但在输出端两个管子的集电极电压的变化互相抵消了，所以抑制了输出电压的零点漂移。教学内容、方法及过程附记2、依靠re的负反馈作用发射极电阻re具有负反馈作用，可以稳定静态工作点，从而进一步减小vc1、vc2的绝对漂移量。四、差分放大电路的静态分析1、直流通路此时输入信号ui=0由基极回路可以得到五、差模放大电路的动态分析：1、差模输入：在放大器两输入端分别输入大小相等、相位相反的信号，即ui1ui2时,这种输入方式称为差模输入，所输入的信号称为差模输入信号。用uid来表示。2、共模输入：在放大器两输入端分别输入大小相等、相位相同的信号，即ui1ui2时,这种输入方式称为共模输入，所输入的信号称为共模输入信号。共模输入信号用uic来表示