教案-模拟电子技术.doc

模拟电子技术第二章授课教案教材：康华光主编电子技术基础模拟部分 1999版（获部级优秀教材一等奖）第二章 基本放大电路一、 教学基本要求熟练掌握：共射（共源）、共集（共漏）和共基组态放大电路的工作原理；静态工作点；用微变等效电路分析增益、输入电阻、输出电阻。正确理解：图解分析法二、 内容提要基本放大电路部分，是模拟电子技术的重点内容或核心内容之一，是必须做到正确理解和熟练掌握的重要知识。这部分内容包括基本放大电路的组成及其电压放大原理。要着重强调放大电路是一个非线性器件（晶体三极管、场效应管）组成的非线性电路，工作时各点的电压和电流都是既有交流又有直流，即交直流共存，且信号并非单频正弦波，而是具有很复杂的频率成分。根据上述情况可知基本方法应为图解法。图解法可以充分考虑器件的非线性；但图解法依赖曲线，且求解麻烦且不准，而且较复杂的电路图解法无法求解，因此图解法仅用于大信号（如功率放大电路）的分析，其他方法不能用的情况。在输入信号很小时，非线性器件可以看作是线性的，可以用一个线性模型代替非线性的晶体三级管（场效应管），这就是微变等效电路分析法。等效电路是一种线性电路，因此一切线性定理、定律均可使用，如欧姆定律、KCL、KVL、诺顿定理、戴维南定理、迭加原理等等。这就给分析计算带来很大方便，是电路的分析计算变为简单（且电路分析课程已为此打下基础），且很容易计算出电压放大倍数、电流放大倍数、输入电阻、输出电阻、上限频率、下限频率等等，而且对复杂电路可以求解。基本电路固定偏流电路不能稳定静态工作点，为使工作点稳定采用电阻分压式电流负反馈偏置稳定电路。在组成放大电路时，有输入回路、输出回路（共有四个端点），而管子有三个电极（e、b、c），这样输入回路和输出回路必然要共一个电极。这就有了放大电路的三种组成，即共射（CE）电路、共集（CC）电路和共基（CB）电路，场效应管放大电路有类似的组态。这部分内容归纳起来：有两种基本电路（固定偏置电路、偏置稳定电路）、两种分析方法（图解法和微变等效电路法）、三种组态（CE、CC、CB）、（CS、CG、CD）。三、 教学安排（13学时）2.1 放大的基本概念、放大电路的主要指标 （0.5学时）2.2 放大电路组成及工作原理 （1.5学时）习题21、232.3 放大电路的图解分析法 （2学时） 习题24、272.4 放大电路的微变等效电路分析法 （2学时） 习题29、2102.5 具有稳定工作点的放大电路 （1学时）习题212、2132.6 共集电极电路 （1学时）习题216、2172.7 共基极放大电路 （0.5学时）习题补充题12.8 场效应管放大电路 （2.5学时）习题220、221阶段小结、习题课 （2学时） 习题 219、补充题2四、 要求达到下列能力1. 会判断一个电路能否正弦交流电压信号2. 会画出一个电路的直流通路、交流通路、微变等效电路3. 会用图解法确定固定偏流电路的静态工作点，确定输出电压的最大不失真幅度，会分析波形失真的原因和解决的办法4. 会求共射、共集和共基三种基本放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。5. 会求共源极、共漏极两种场效应管放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。6. 会比较各种电路的特点，初步掌握各种电路应用范围。7. 初步具有分析由两种基本电路组成的复杂电路的分析能力（如共射和共集）五、 重点和难点本章是课程的重点，对于初学者也是难点所在。本章所讲述的基本概念、基本电路和基本分析方法是学习后面个章节的基础。本章的重点是放大的概念、放大电路的主要指标参数、基本放大电路和放大电路的分析方法。共射、共集、共基、共源、共漏放大电路的组成、工作原理、静态和动态分析。1. 晶体三级管三种放大电路和场效应管共源、共漏放大电路的组成、工作原理和特点2. 用图解法确定共射放大电路的静态工作点，分析波形失真3. 用估算法求放大电路的静态工作点4. 用微变等效电路分析法计算放大电路的电压放大倍数、源电压放大倍数、输入电阻和输出电阻有源元件对能量的控制作用，有放大、静态和动态、等效电路等概念的建立，电路能否放大的判断，各种基本放大电路的失真分析等等，是初学者的难点：1. 用图解法分析波形失真2. 场效应管放大电路组成和图解法六、 讲课主线从扩音机放大的基本概念放大电路的框图放大电路的主要技术指标组成放大电路放大电路组成原则（共射、共集、共基）放大电路工作原理解决放大电路的两大问题-静态工作点、动态指标的计算非线性电路的两种分析方法-图解法、微变等效电路法。图解法：静态直流通路静态工作点 动态交流通路Au 图解法存在的问题微变等效电路法微变等效电路法求解动态指标三级管的H参数等效模型放大电路的等效电路等效电路求解，即求Au、Ri、Ro。共射、共集、共基的分析方法：电路特点静态分析动态分析应用由晶体管放大电路的不足场效应管放大电路分析方法。场效应管放大电路与晶体管放大电路的共性和个性着重讲场效应管放大电路的特殊性静态分析动态分析两种放大电路的比较七、 讲授方法1. 提出问题、解决问题的方法2. 非线性电路的分析方法，并与电路分析课密切结合，既搞清模拟电路特点，又能用已学的电路知识解决模拟电路的特点3. 强调放大电路的两种状态，掌握分析放大电路的主旋律和分析方法，从而关难点4. 采用对比法：三种共射、共集、共基的共性和个性场效应管放大电路与晶体管放大电路的共性和个性 用共性贯穿放大电路的分析，用个性解决具体问题，从而加深记忆，学习处理问题的方法5. 强调搞清概念、搞清电路的前提下记公式6. 在利用多媒体教学和传统教授方法相结合的讲解方法，搞清各知识点的用何种手段已于使学生掌握。7. 强调学生课后总结，看参考书。8. 强调理论与实践相结合。（利用EDA软件仿真）传统教学方式、多媒体教学、EDA教学相结合的方式八、两学时示范讲稿2.5射极偏置放大电路（分压式具有稳定工作点的放大电路） 教学基本要求：正确理解静态工作点的稳定原理和条件，掌握静态工作点和动态指标（Au、Ri、Ro）的分析计算方法，深刻理解Re对放大电路静态、动态的作用。 时间：50分钟 重点：稳定工作点的原理及条件，动态、静态分析。 难点：Re对静态工作点、动态指标的作用 讲授方法：由共射固定偏置放大电路存在的问题静态工作点不稳定，引出射极偏置放大电路，证明该电路为什么能稳定静态工作点及其应具备的条件，进一步来估算静态工作点的参数，计算动态指标Au、Ri、Ro，深入讨论Re的作用，最后证明结论，并作小结。 教学手段：多媒体课件和传统讲授方法相结合，采用提出问题、解决问题的方法。2.5.1问题的提出1.固定偏流放大电路存在的问题 当输入信号较大时，一开电源，输入为正弦波，输出为正弦波。 当工作一段时间后发现，输出波形产生失真（饱和失真） 问同学们这是什么失真？为什么产生失真？2.静态工作点的位置发生变化的原因(1) 温度对晶体管参数的影响1 TICBO,温度每升高10oC, ICBO一倍2 TUBE,温度每升高1oC, UBE2.5mv3 T,温度每升高1oC,/ 0.5-1%(2) 温度对静态工作点的影响ICQ=IBQ+(1+) ICBOIBQ=（Vcc- UBE）/ Rp TICQQ饱和失真 怎么办？2.5.2电路组成及稳定静态工作点的原理一、 电路组成特点：RB1上偏流电阻、RB2下偏流电阻、RE发射电阻二、 稳定静态工作点的原理1.直流通路 UB=VCC*RB2 / (RB1+RB2)2.稳定过程（原理）TICQICQ*REUB固定UBEIBQICQ 若电路调整适当，可以使ICQ基本不变。3.稳定的条件 UB=常数固定（1）I1 IB 硅管I1=（5-10）IBQ 锗管I1=（10-20）IBQ（2）UB UBE 硅管UB=（3-5）V 锗管UB=（1-3）V 2.5.3静态分析 求Q（IBQ、ICQ 、UCEQ） 求法：画出直流通路求解 方法有二：一、 估算法 ICQ=IEQ=(UB-UBE) / REIBQ=ICQ / UCEQ=VCC-ICQ*RC-ICQ*RE=VCC-IC*(RC+RE) 证明Q是否合适二、 利用戴维南定理（同学自己做） UB= IBQ*RB+ UBE +(1+) *IBQ *ReIBQ=(UB-UBE) / RB+(1+) *Re， RB= RB1 / RB2ICQ= *IBQUCEQ =VCC-IC*(RC+RE)2.5.4动态分析 求AU、Ri、RO一、 画出放大电路的微变等效电路1.画出交流通路2.画出放大电路的微变等效电路二、 计算动态性能指标1.计算AuAu=Uo / UiUo=-*Ib* Rc/RL=-*Ib*RLUi= Ib*rbe+(1+)*Ib*REAu=-*Ib*RL / Ib*rbe+(1+)*Ib*RE =-*RL / rbe+(1+)*RE (1)“-”表示Uo和Ui反相(2)Au的值比固定偏流放大电路小了2.计算输入电阻Ri=Ui / Ii ，Ii=Ui / RB1 + Ui / RB2 + Ui / rbe+(1+)*RE 代入即得：Ri=RB1 / RB2 / rbe+(1+)RE Ri 同时证明公式的证法和折合的概念3. 计算输出电阻Ro=Uo / Io ， （Us=0，RL=） 证明：Uo在RE的电压可以忽略不计。 Ro= Rc2.5.5讨论一、 上述电路Au Ri Ro不变如何提高电压放大倍数Au在RE两端并联一个电路此时: Ri=RB1 / RB2 / rbe rbe Ro= Rc Au=-*RL / rbe 与固定偏流放大电路同二、 如何使放大倍数减小不大，但输入电阻有所提高改：RERE三、 计算输入电阻时，若考虑RE两端电压，如何计算输出电阻呢？同学参考教材P1102.6共集电极放大电路（射极输出器、射极跟随器） 教学基本要求：正确理解共集电极放大电路的组成特点，掌握静态工作点和动态性能指标（Au、Ri、Ro）的分析、计算方法，深刻理解提高输入电阻Ri、的方法，并了解其应用。 时间：50分钟 重点：动态性能指标Au、Ri、Ro的分析计算及其特点。深入理解Ro的计算方法以及Ri、Ro计算中的折合关系，进一步提高输入电阻的方法。 难点：输出电阻Ro的分析、计算。Ri和Ro在计算中的特点，提高输入电阻的方法。 讲授方法：预先证明为什么介绍共集电极放大电路，电路组成特点，估算静态工作点参数的方法。重点强调微变等效电路的画法。Au、Ri、Ro的计算方法。讨论Ri、Ro公式特点，并证明物理意义，深入讨论提高Ri的思路和方法。最后介绍应用，并作小结。 教学手段：多媒体课件和传统讲授方法相结合，采用对比和讨论方式。问题的提出： 前面讲过的两种共射电路，输入电阻低、输出电阻高，通常需要输入电阻高、输出电阻小。如何解决这一问题呢？下面讨论共集电极放大电路。2.6.1电路组成及特点一、 电路组成二、 特点1. 集电极直接接Vcc ，故对交流来说，集电极接地，输入bc ，输出ec ，称共集电极电路。2. 负载电阻RL接到发射极回路，故称射极输出器。2.6.2静态分析求静态工作点： IBQ ICQ UCEQ一、 画出直流通路画法：Ui=0 ，C断开二、计算Vcc= IBQ*RB+ UBE +(1+) *IBQ *REIBQ=( Vcc -UBE) / RB+(1+) *RE， ICQ= *IBQUCEQ =VCC-IC*RE （证明Q是否合理）2.6.3动态分析一、 画出放大电路的微变等效电路（很清楚证明是共C电路）1.画出交流通路2.画出微变等效电路二、动态性能指标计算1.电压放大倍数AuAu=Uo / UiUo=（1+）*Ib* RE/RL=（1+）*Ib* RLUi= Ib*rbe+(1+)*Ib* RLAu=（1+）*RL/ rbe+(1+)* RL讨论：“+”是输入和输出同相 |Au|1 ，因为 (1+)* RL rbe |Au| 接近于1， 即Uo与Ui相同，故称射极输出器。2.输入电阻RiRi=Ui / Ii ，Ri=RB / rbe+(1+)RL 讨论： Ri提高了 注意rbe与RL串联时，一定要乘 (1+) ，即rbe+(1+)RL3.输出电阻RoRo=Uo / Io ， （Us=0，RL=）Io=IREIbIbIRE=Uo / REIb=-Uo / (rbe+Rs) Rs= RB / RsIo=Uo / RE + Uo / (rbe+Rs) + *Uo / (rbe+Rs)Ro=Uo / Io= RE / (rbe+Rs) / (1+) 讨论： Ro 一般为几-几十 注意RE与rb