电子线路教案

江江苏苏省省 技技工工 院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 晶体二极管晶体二极管 教学目的要求 1 熟识二极管的外形和符号 2 掌握二极管的单向导电性 教学重点 难点 二极管的单向导电性 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体课件 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容引入引入 1 观察二极管的外形 2 得出共性特征 具有两个电极 将其拉入电路中会 出现何种特性呢 3 演示实验 1 实验电路 2 现象 灯亮或不亮 说明电路导通或不通 结论 有一类器件能单方向导电 这类器件是晶体二极 管 课程导入 主要内容 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 1 1 1 晶体二极管的单向导电性晶体二极管的单向导电性 1 结构 一个是正极 一个是负极 2 符号 3 文字 V 4 结论 a 外加电压为正极高电位 负极低电位时二极管导通 正偏 b 外加电压为负极高电位 正极低电位时 二极管截 止 反偏 单向导电性 晶体二极管加一定正向电压时导通 加反 向电压时截止 随堂练习随堂练习 判断二极管是否导通 1 1 2 PN 结结 1 本征半导体 不加杂质的纯净半导体 如硅 锗 2 载流子 半导体中存在的两种导电的带电物体 1 自由电子 带负电 2 空穴 带正电 特性 在外电场的作用下具有定向移动的效应 能形成 电流 3 P 型半导体 在本征半导体中掺三价元素 空穴数大于自由电子数 即 多数载流子为空穴 少数载流子为电子 4 N 型半导体 在本征半导体中掺入五价元素 即 多数载流子为电子 少数载流子为空穴 注意 无论是 P 型 N 型半导体 其正 负电荷总是相等的 整个半导体保持电中性 5 PN 结 采用掺杂工艺 使硅或锗的一边形成 P 型半导体 另一边形 成 N 型半导体区域 在 P 区和 N 区的交界面形成一个具有 特 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 殊电性能的薄层 称为 PN 结 将 PN 结加封装成二极管 从 P 区引出为正极 N 区引 出为负极 结论 1 PN 结正向偏置时 电阻很小 导通 2 PN 结反向偏置时 电阻很大 截止 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 二极管的伏安特性 简单测试 分类 参数二极管的伏安特性 简单测试 分类 参数 教学目的要求 1 熟悉二极管的伏安特性 2 会简单测试二极管 3 理解 二极管的分类 型号及参数 教学重点 难点 伏安特性 测试方法 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体课件 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容A 复习 复习 1 二极管的特性是 具体体现为加 电压导通 加 电压截止 2 判断下列电路中二极管导通情况 课程导入 主要内容 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 B 引入 引入 从以上第 1 题来看 V 是否能导通 需进一步研究二极 管的伏安特性 C 新授课 新授课 1 1 3 伏安特性伏安特性 实验 二极管伏安特性测试 目的 得出二极管电流随二极管电压的变化关系 实验电路 调节触头 使加于二极管两端的电压变化 观察毫安表 的变化情况有以下结论 1 当正向电压较小时 正向电流极小 称为死区 死区 电压 硅 0 5 V 锗 0 2 V 2 当正向电压大于死区电压时 电流随电压增大而急剧 增大 二极管导通 3 二极管导通后 两端电压基本稳定 一般硅为 0 7 V 锗为 0 3 V 反向特性 1 当加反向电压时 二极管反向电阻很大 电流极小 此时电流为反向饱和电流 2 当反向电压不超过反向击穿电压时 反向饱和电流几 乎与反向电压无关 3 当反向电流在反向电压增大到一定时突然增大 此时 反向电压为反向击穿电压 击穿 电击穿 可恢复 热击穿 不可恢复 注意 二极管正向电流不能过大 为限制电流 应在二 极管电路中加串联电阻起限流作用 1 1 4 二极管的简单测试二极管的简单测试 一 测试基本原理 1 二极管的伏安特性 正向时 电阻小 导通 反向时 电阻大 截止 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 2 万用表电阻挡用万用表内部电源 注意 表内电池的正极与黑表笔相连 不能与万用表面 板的 相混 二 测试方法 1 选用万用表 R 100 R 1k 挡 问题 为什么不选用 R 1 挡 电流较大 R 10k 挡 电压较高 二极管损坏 2 接线 3 结论 1 一次电阻较大 大于几百千欧 一次电阻较小 几百欧 几千欧 说明二极管正常 2 阻值小的 与黑笔相接的为二极管的正极 1 1 5 二极管的分类 型号和参数二极管的分类 型号和参数 1 分类 1 材料 硅二极管 锗二极管 2 结面积 点接触型 面接触型 3 用途 整流 稳压 发光 光电 变容 2 主要参数 1 最大整流电流 IFM 二极管允许通过的最大正向工 作电流平均值 2 最高反向工作电压 VRM 二极管允许承受的反向工 作电压峰值 反向击穿电压 3 1 2 1 RM V 3 反向漏电流 IR 规定的反向电压和环境温度下的二极 管反向电流值 IR越小 二极管的单向导电性能越好 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 晶体二极管整流电路晶体二极管整流电路 教学目的要求 1 能理解整流的概念 2 掌握单相半波 会计算负载的 整流二极管上的电压和电流 教学重点 难点 整流电路中二极管的电压 整流电路的工作原理和波形分析 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体课件 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容A 复习 复习 1 硅二极管的门坎电压为 V 导通电压为 V 锗二极管的门坎电压为 V 导通电压为 V 2 比较硅二极管和锗二极管的反向漏电流 3 说出以下电路中硅二极管能否导通及二极管上的电 压 导通 Vv 0 7 V 截止 Vv 3 V 反向 B 引入 引入 利用二极管的单向导电性 可将交流电转成直流电 电 路如何构成 工作原理怎样 课程导入 主要内容 授授 课课 教教 案案 No 授课内容C 新授课 新授课 整流 将交流电转换成直流电的过程 整流电路 利用晶体二极管的单相导电性 将单相交流 时间性转换成直流电的电路 1 2 1 单相半波整流电路单相半波整流电路 一 工作原理 1 电路构成 2 工作分析 1 单相交流电压 v1经变压器降压后输出为 v2 2 当 v2正半周时 A 为正 B 为负 二极管承受正向电压导通 电路有电流 问题 a 标出电流方向 b 若二极管电压为 0 vL与 v2的关系如何 3 当 v2负半周时 B 为正 A 为负 二极管随反向电压截止 电路中几乎无电流 结论 负载 RL上只有自上而下的单方向电流 即 RL的 电流为直流电流 3 波形分析 a v2与 v1是变压关系 波形为正弦波 b 正向导通时 vL与 v2几乎相等 即 vL随 v2同步变化 c 负载上的电流与电压波形类似 因为是阻性负载 d 反向截止时 v2的电压加于二极管 二极管反向电压 与 v2负半周相同 引导学生作出波形 引导学生作出波形 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 二 负载和整流二极管上的电流 1 负载两端电压 以平均值表示 VL 0 45 V2 V2为变压器二次电压有效值 用欧姆定律计算 2 负载电流 平均值 L L L L L 45 0 R V R V I 3 二极管的正向电流 IV与流过负载 RL的电流 IL相等 提示二极管与负载的串联关系 提示二极管与负载的串联关系 L 2 LV 45 0 R V II 4 二极管反向电压截止时承受反射峰值电压 22RM 41 1 2VVV 5 选择二极管 额定电压 反向峰值电压 二极管额定整流电流 实际流过电流 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 全波整流电路全波整流电路 教学目的要求 1 能理解单相全波整流电路的工作原理 波形分析 2 会计 算负载和整流二极管上的电压和电流 3 会分析桥式单相全波整流电路 会计算 教学重点 难点 桥式整流电路 负载上和整流二极管上的电压和电流 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体课件 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容A 复习 复习 半波整流电路和相关公式 1 VL 0 45V2 2 L L L L L 45 0 R V R V I 3 Iv IL 22RM 41 1 2VVV B 引入 引入 从半波整流波形中可知 单相半波整流电路电源利用一半将 电路改变 可以提高电源利用率 C 新授课 新授课 1 2 2 单相全波整流电路单相全波整流电路 一 变压器中心抽头式单相全波整流电路 1 电路 课程导入 主要内容 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 变压器二次若为正半电压 则 A 端为正 B 端为负 且 VA VC VB 2 工作原理 问题 1 当输入电压为正半周时 A B C 三点电位高低 如何 VA VC VB 2 V1 V2哪个导通 V1 3 作出电流通路 4 若输入电压为负半周时 回答以上三个问题 归纳结论 RL的电流在电源正负半周时均为同方向 说 明 RL的电流是直流电 问题 当 V1导通时 V2承受电压为多少 V2的反向最大电压为 2 22V 3 负载和二极管上的电压和电流 V2a V2b V2 1 VL 负载全波脉动直流电压平均值 VL 0 9V2 V2为变压器二次绕组两个部分各自交流电压有效值 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 2 负载电流 IL L 2 L L L 9 0 R V R V I 3 二极管的平均电流 每个二极管的平均电流为负载电流的一半 即 Iv IL 2 1 4 二极管的反向最高电压 VRM 2 22V 二 单相桥式全波整流电路 1 电路 2 工作原理 问题 1 v2为正时 导通的二极管是 V1 V3 截止的是 V2 V4 2 画出 v2为正时的导通电路 3 标出 RL上的电流方向 4 截止二极管承受的反向电压为 2 2V 5 v2为负时 讨论以上问题 3 负载和二极管的电压和电流 1 VL 0 9V2 2 L 2 L 9 0 R V I 3 IV IL 2 1 4 VRM 2 2V 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 滤波器和稳压器滤波器和稳压器 教学目的要求 1 了解滤波和滤波电路的概念 2 理解电容滤器的作用原 理 说明它们的使用场合 3 了解电感滤波器的作用 了解复式滤波的形式 教学重点 难点 电容滤波器的工作原理 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体课件 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容A 引入 引入 整流电路输出的是脉动直流电 方向虽然不变 但它的 大小量值有较大波动 电子设备很多场合需要比较稳定的电压 故必须将脉动 大的直流电变为较为平缓的直流电 B 新课 新课 1 3 1 滤波器滤波器 一 滤波 1 将脉动较大的直流电变为变化平缓的直流电的过程 2 滤波电路 能实现滤波作用的电路 3 滤波器件 电容器 电感器 形式 电容滤波器 电感滤波器 复式滤波器 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 二 电容滤波器 1 电路图 2 工作分析及波形 1 0 t1 v2上正下负 V 导通 对 C 充电 vC上升 因为 R C 很小 所以 vC上升很快 vC随 v2几乎同时达到 相等 在 t1时 vC 2 2v 2 t1后 v2下降 所以 vC v2 V 截止 VC通过 RL 放电 RL中有电流 t1 t2 i RLC vC下降 3 v2负半周 V 仍截止 vC仍为放电 4 第二个正半波时 v2由 0 上升但 v2 vC时 V 仍截 止 5 到 t2后时 v2 vC v2对 C 充电 至 vC v2 2 2v 又下降 vC对 RL放电 重复第二步 由上可知 半波整流电路输出电压 vL的脉动程度减弱 波形平滑 3 全波整流滤波的工作分析 1 全波整流结果是全波脉动直流电 v2正 负半周均 有二极管导通 2 v2对 C 充电两次 充电方向相同 电容 C 对负载 放电时间缩短 3 波形 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 4 输出电压 平均值 半波 vL v2 全波 vL 1 2 v2 5 适用场合 用于负载电流小 负载电阻大的场合 三 电感滤波器 1 电路 电感与负载串联 2 滤波原理 电感直流电阻小 交流阻抗大 在电流脉动时 将产生 感应电动势 1 当电流上升时 电感线圈中将产生与电流相反的 感应电动势 阻止电流增加 2 当电流下降时 将阻止电流减小 3 脉动程度变小 3 适用场合 负载电流大并经常变化的场合 四 复式滤波器 1 特点 1 两种或以上滤波器组合 2 效果比单一的好 2 电路形式 1 L 形 2 形 3 RC 形 VL 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路 教学目的要求 1 熟悉硅稳压二极管的符号 理解其稳压原理 2 了解稳压 二极管的参数 3 能阐述硅稳压二极管稳压电路的工作原理 教学重点 难点 稳压二极管的特性 稳压原理 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体课件 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容A 复习 复习 1 电容滤波器的工作原理 电路形式 波形 输出电压 2 电感滤波器的作用 3 二极管的单向导电性 B 引入 引入 交流电网电压的波动和负载变化使输出直流电压不稳定 通常在电路中要有稳定输出电压的电路 C 新授课 新授课 1 3 2 硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路 一 硅稳压二极管正向特性 1 硅稳压二极管正向特性 与普通二极管类似 大于死区电压后导通 导通后为 0 7 V 2 稳压 工作在反向击穿状态 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 1 反向电压小于击穿电压 电流很小 2 反向电压增大到击穿电压 VA时 反向电流开始急 剧增大 产生电击穿 3 经特殊处理 只要反向电流小于它的最大允许值 管子仅为电击穿 外电压撤除后 可恢复 不损坏二极管 4 在击穿区内 反向电流的变化很大 但 VZ很小 5 可近似认为稳定电压就是略大于击穿电压 二 稳压二极管的主要参数 1 稳定电压 VZ 粗略认为是反向击穿电压 VZ VA 但每个稳压管只有一个稳定电压 同型号的是稳定电压 的范围 2 稳定电流 对应于 VZ的电流值 3 最大稳定电流 Imax 稳压管允许长期通过的最大反向 电流 4 动态电阻 VZ VE IE 把稳压管比喻成一个可膨胀的管子 当电压稍改变 管 把稳压管比喻成一个可膨胀的管子 当电压稍改变 管 中流过较大电流 说明稳压管中电流可变 中流过较大电流 说明稳压管中电流可变 动态电阻小的 稳压性能好 三 硅稳压二极管稳压电路的工作原理 1 电路 整流 滤波 稳压 注意 二极管工作在反向状态 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 2 稳压过程 当 VI RL变化 VO波动 设 VO下降 VO IE IR IZ IL VR VO 由于 V 和 RL并联 V 管总要限制 V 的变化 所以能稳 定输出电压 问题 如果 R 0 还能稳压吗 否 R 在电路中起限流作用 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 晶体三极管 教学目的要求 掌握半导体三极管中的电流分配关系 理解半导体三极管的放大作 用 共发射极电路的输入 输出特性曲线 主要参数及温度对参数的影响 教学重点 难点 三极管的电流分配关系 放大作用 输入 输出特性曲线 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体课件 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 一 晶体三极管的基本结构和符号 有 3 个区 发射区 基区 集电区 2 个结 发射结 BE 结 集电结 BC 结 3 个电极 发射极 e E 基极 b B 和集电极 c C 2 种类型 PNP 型管和 NPN 型管 工艺要求 发射区掺杂浓度较大 基区很薄且掺杂最少 集电区比 发射区体积大且掺杂少 晶体三极管的符号 箭头 表示发射结加正向电压时的电流方向 二 三极管工作电压和基本连接方式 三极管的基本作用是放大电信号 工作在放大状态的外部条 授授 课课 教教 案案 No 授课内容件是发射结加正向电压 集电结加反向电压 件是发射结加正向电压 集电结加反向电压 晶体三极管有三种基本连接方式 共发射极 共基极和晶体三极管有三种基本连接方式 共发射极 共基极和 共集电极接法 最常用的是共发射极接法 共集电极接法 最常用的是共发射极接法 三 三极管内电流的分配和放大作用 三极管中电流分配关系如下 因 很小 则 四 三极管的输入和输出特性 输入特性曲线 输入特性曲线 集射极之间的电压 一定时 发 射结电压 与基极电流 之间的关系曲线 如图 2 1 7 所示 特性曲线有如下特点 1 当 2V 时 特性曲线基本重合 2 当 很小时 等于零 三极管处于截止状态 3 当 大于门坎电压 硅管约 0 5 V 锗管约 0 2 V 时 逐渐增大 三极管开始导通 4 三极管导通后 基本不变 硅管约为 0 7 V 锗管约 为 0 3 V 称为三极管的导通电压 5 与 成非线性关系 输出特性曲线 输出特性曲线 在基极电流 一定时 集 射极之间的电压 与集电极电流 的关系曲线 1 截止区 外部条件 发射结反偏或两端电压为零 工作特点 管子工作在截止 状态 2 饱和区 外部条件 发射结和集电结均为正偏 工作特点 管子工作在饱和状态 称为饱和管压降 小功率硅管约 0 3 V 锗 管约为 0 1 V 3 放大区 外部条件 发射结正偏和集电结反偏 授授 课课 教教 案案 No 授课内容工作特点 Ic 保持恒定 五 三极管的主要参数 1 集电极最大允许电流 三极管工作时 当集电极电流超过时 管子性能将 显著下降 并有可能烧坏管子 2 集电极最大允许耗散功率 当管子集电结两端电压与通过电流的乘积超过此值时 管子性能变坏或烧毁 3 集电极 发射极间反向击穿电压 管子基极开路时 集电极和发射极之间的最大允许电压 当电压越过此值时 管子将发生电压击穿 若电击穿导致热 击穿会损坏管子 六 三极管的简单测试 1 硅管或锗管的判别 测 Vbe 当 V 0 6 0 7 V 时 为硅管 当 V 0 1 0 3V 时 为锗管 2 估计比较 的大小 3 估测ICE O 4 NPN 管型和 PNP 管型的判断 将万用表设置在 R 1 k 或 R 100 挡如图 2 1 14 a 所示 如果按上述方法测得的结果均为高阻值 则黑表笔所 连接的是 PNP 管的基极 如图 2 1 14 b 所示 图 2 1 14 基极b的判断 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 5 e b c 三个管脚的判断 首先确定三极管的基极和管型 然后采用估测 值的方法判 断 c e 极 方法是先假定一个待定电极为集电极 另一个假 定为发射极 接入电路 记下欧姆表的摆动幅度 然后再把 两个待定电极对调一下接入电路 并记下欧姆表的摆动幅度 摆动幅度大的一次 黑表笔所连接的管脚是集电极 c 红表 笔所连接的管脚为发射极 e 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 场效晶体管 教学目的要求 掌握结型场效应管和绝缘栅场效应管符号 了解其工 作原理 熟悉其参数 教学重点 难点 符号和原理 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 2 2 1 结型场效应管结型场效应管 一 结构和符号 图 2 2 1 N 沟道结型场效应管 特点 由两个 PN 结和一个导电沟道所组成 三个电极分 别为源极 S 漏极 D 和栅极 G 漏极和源极具有互换性 工作条件 两个 PN 结加反向电压 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 图 2 2 2 P 沟道结型场效应管 二 工作原理 1 结型场效应管是一个电压控制电流的电压控制型器 件 2 输入电阻很大 一般可达 107 108 三 结型场效应管的特性曲线和跨导 1 转移特性曲线 反映栅源电压对漏极电流的控制作用 如图 2 2 5 GS V D I 所示 若漏源电压一定 当栅源电压时 漏极电流 称为饱0 GS V DSSD II DSS I 和漏极电流 当栅源电压向负值方向变化时 漏极电流逐渐减 GS V D I 小 当栅源电压时 漏极电流 称为夹断电压 PGS VV 0 D I P V 2 输出特性曲线 表示在栅源电压一定条件下 漏极电流与漏源电压之间 的关系 如图 2 2 6 所示 1 可调电阻区 图中 区 2 饱和区 图中 区 3 击穿区 图中 区 3 跨导 gm 反映在线性放大区对的控制能力 单位是 GS V D I A V GS D m V I g 2 2 2 绝缘栅场效应管绝缘栅场效应管 一 结构和工作原理 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 1 N 沟道增强型绝缘栅场效应管 N 沟道增强型绝缘栅场效应管的结构及符号如图 2 2 7 所示 二 绝缘栅场效应管的特性曲线和跨导 以 N 沟道 MOS 管为例 1 转移特性曲线 N 沟道 MOS 管的转移特性曲线如图 2 2 10 所示 增强型 当时 当时 0 GS V0 D I TGS VV 0 D I 耗尽型 当时 当为负电压时减0 GS V0 D I GS V D I 小 当时 PGS VV 0 D I 图 2 2 10 N 沟道转移特性曲线图 2 2 11 N 沟道输出特性 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 2 输出特性曲线 N 沟道 MOS 管输出特性曲线如图 2 2 11 所 示 有三个区 可调电阻区 区 饱和区 区 和击穿区 区 其含义与结型管输出特性 曲线三个区相同 3 跨导 GS D m V I g 三 绝缘栅场效应管的图形符号 符号如图 2 2 12 所示 N P 沟道的区别在于图中箭头的指 向相反 2 2 3 场效应管的主要参数和特点场效应管的主要参数和特点 一 主要参数 1 直流参数 1 开启电压 VT 2 夹断电压 VP 3 饱和漏极电流 DSS I 4 直流输入电阻 GS R 3 交流参数 1 跨导 m g 2 极间电容 4 极限参数 1 漏极最大允许耗散功率 DM P 2 漏极击穿电压 BR DS V 江江苏苏省省技技工工院院校校 图 2 2 12 MOS 管的图形符号 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 放大器的基本概念 教学目的要求 熟悉放大器的概念 掌握放大倍数 教学重点 难点 放大倍数 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 3 1 1 放大器概述放大器概述 放大器 把微弱的电信号放大为较强电信号的电路 基 本特征是功率放大 扩音机是一种常见的放大器 如图 3 1 1 所示 图 3 1 1 扩音机框图 图 3 1 2 放大器的框图 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 3 1 2 放大器的放大倍数放大器的放大倍数 一 放大倍数的分类 1 电压放大倍数 3 1 1 i o V V Av 2 电流放大倍数 3 1 2 i o I I Ai 3 功率放大倍数 3 1 3 i o P P Ap 三者关系为 3 1 4 viP AA VI VI P P A ii oo i o 二 放大器的增益 增益 G 用对数表示放大倍数 单位为分贝 dB 1 功率增益 GP 10lgAP dB 3 1 5 2 电压增益 Gv 20lgAv dB 3 1 6 3 电流增益 Gi 20lgAi dB 3 1 7 增益为正值时 电路是放大器 增益为负值时 电路 是衰减器 例如 放大器的电压增益为 20 dB 则表示信号 电压放大了 10 倍 又如 放大器的电压增益为 20 dB 这表 示信号电压衰减到 1 10 即放大倍数为 0 1 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 单级低频小信号放大器单级低频小信号放大器 教学目的要求 掌握静态工作点和交直流通路 熟悉放大和倒相 教学重点 难点 静态工作点和交直流通路 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 3 2 1 电路的说明电路的说明 一 电路的组成和电路图的画法 1 电路组成 GB 基极电源 通过偏置电阻 Rb 保证发射结正偏 GC 集电极电源 通过集电极电阻 RC 保证集电结 反偏 Rb 偏置电阻 保证由基极电源 GB向基极提供一个 合适的基极电流 RC 集电极电阻 将三极管集电极电流的变化转换为 集电极电压的变化 C1 C2 耦合电容 防止信号源以及负载对放大器直 流状态的影响 同时保证交流信号顺利地传输 即 隔直通 交 2 电路图的画法 如图 3 2 2 所示 课课 教教 案案 No 授课内容 图 3 2 2 单电源供电放大器的习惯画法 二 电路中电压和电流符号写法的规定 1 直流分量 用大写字母和大写下标的符号 如 IB表 示基极的直流电流 2 交流分量瞬时值 用小写字母和小写下标的符号 如 ib表示基极的交流电流 3 总量瞬时值 是直流分量和交流分量之和 用小写 字母和大写下标的符号 如 iB IB ib 即表示基极电流的总 瞬时值 3 2 2 放大器的静态工作点放大器的静态工作点 静态 无信号输入 vi 0 时电路的工作状态 1 静态工作点 Q 如图 3 2 4 所示 静态时晶体管直流电压 VBE VCE和对 应的 IB IC值 分别记作 VBEQ IBQ VCEQ和 ICQ 3 2 1 b BEQG BQ R VV I 3 2 2 BQCQ II 3 2 3 cCQGCEQ RIVV VBEQ 硅管一般为 0 7 V 锗管为 0 3 V 3 2 3 共发射极电路的放大和反相作用共发射极电路的放大和反相作用 1 信号放大与反相 ccceo Rivv 输入电压与输出电压频率相同 相位相反 2 直流通路和交流通路画法 1 直流通路 电容视为开路 电感视为短路 其它不 变 课课 教教 案案 No 图 3 2 4 静态工作点 授课内容 2 交流通路 电容和电源视为短路 例 图 3 2 8 a 放大电路的直流通路和交流通路如图 3 2 8 b c 所示 单级放大器的工作特点 1 为了不失真地放大信号 放大器必须设置合适的静 态工作点 2 共射极放大器对输入的信号电压具有放大和倒相作 用 3 在交流放大器中同时存在着直流分量和交流分量两 种成分 直流分量反映的是直流通路的情况 交流分量反映 的是交流通路的情况 图 3 2 8 直流 交流通路画法 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 放大电路的分析方法 教学目的要求 熟悉图解法 掌握估算法 教学重点 难点 估算法 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 通常采用图解法和估算法对放大电路的基本性能进行分 析 3 3 1 图解法图解法 图解法 利用晶体管特性曲线 通过作图分析放大器性 能 一 用图解法分析静态工作点 1 直流负载线 3 3 1 cCGCE RIVV 根据式 3 3 1 在图 3 3 2 晶体管输出特性曲线族上作直线 斜率是 由于是直流负载电阻 所以直线MN c 1 R c R 称为直流负载线 MN 2 静态工作点的图解分析 如图 3 3 2 所示 若给定 则曲线与 B3BQ II B3BQ II 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 直线的交点 即为静态工作点 过点分别作横MNQQ 轴和纵轴的垂线得对应的 CEQ V CQ I 图 3 3 1 放大器的输出回路 图 3 3 2 静态工作点的图解分析 二 用图解法分析输出端带负载时的放大倍数 1 交流负载线 电路如图 3 3 3 a 交流通路如图 3 3 3 b 所示 可见 交流负载电阻为 3 3 2 Lc Lc L RR RR R 在图 3 3 4 上过 Q 点 作斜率为的直线 得交流负 L 1 R 载线 NM 图 3 3 3 放大器交流负载电阻示意图 图 3 3 4 放大倍数的图解分 析 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 2 图解分析 如图 3 3 4 所示 放大器的电压放大倍数 3 3 3 im om V V Av 三 静态工作点与波形失真的图解 1 饱和失真 2 截止失真 3 非线性失真 3 3 2 估算法估算法 估算法 应用数学方程式通过近似计算来分析放大器的 性能 一 估算静态工作点 电路如图 3 3 6 所示 图 3 3 5 静态工作点引起的非线性失真 图 3 3 6 估算静态工作点 由放大器的直流通路得出估算静态工作点的公式 cCQGCEQ BQCEOBQCQ b G b BEQG BQ RIVV IIII R V R VV I 二 估算输入电阻 输出电阻和放大倍数 1 晶体管输入电阻 rbe的估算公式 如图 3 3 7 所示 晶体管基极和发射极之间交流电压 vi 与 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 相应交流电流 ib之比 称为晶体管的输入电阻 3 3 4 b i be i v r 估算公式为 mA mV26 1 E bbbe I rr 在低频小信号时 mA mV26 1 300 E be I r 从式可见 rbe与静态电流 IEQ有关 静态工作点不同 rbe取 值也不同 常用小功率管的 rbe约为 1k 左右 2 放大器的输入电阻 ri和输出电阻 ro 1 输入电阻 ri 图 3 3 6 放大器的交流通路如图 3 3 8 所示 bebi rRr 一般 所以 beb rR bei rr 单级放大器的输入电阻 ri近似等于晶体管的输入电阻 rbe 2 输出电阻 ro co Rr 上式中 ro表示放大器带负载的能力 输出电阻越小 输出信 号时 自身损耗越小 带负载的能力越强 3 估算放大倍数的公式 be L r R AV 例例 3 3 2 在图 3 3 6 单级放大器中 Rc 3 k 设静 态电流 IE 2 1 mA 晶体管 35 求输出端带负载电阻 RL 3 k 时 电压放大倍数 V A 解解 746 mA1 2 mV26 351 300 mA mV26 1 300 E be I r 70 746 105 1 35 k5 1 k 33 k33 3 be L Lc Lc L r R A RR RR R v 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 图 3 3 8 交流通路 授课日期 班 级 课题 放大器的偏置电路放大器的偏置电路 教学目的要求 掌握固定偏置电路和分压式稳定静态工作点电路 教学重点 难点 分压式稳定静态工作点电路 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 3 4 1 固定偏置电路固定偏置电路 电路如图 3 4 1 所示 由直流通路可见 偏置电流是 BQ I 通过偏置电阻 Rb由电源 VG提供 当时 BEQG VV b G b BEQG BQ R V R VV I 只要和为定值 就是一个常数 故把这种电路 G V b R BQ I 称为固定偏置电路 该电路由于 CEQBQCQ III 因此 当环境温度升高时 虽然为常数 但 和 BQ I 的增大会导致的上升 可见 电路的温度稳定性较 CEQ I CQ I 差 只能用在环境温度变化不大 要求不高的场合 授授 课课 教教 案案 No 图 3 4 1 固定偏置电路 授课内容 3 4 2 分压式稳定工作点偏置电路分压式稳定工作点偏置电路 电路如图 3 4 2 所示 电路特点是静态工作点比较 稳定 1 元件作用 上偏置电阻 下偏置电阻 发射 b1 R b2 R e R 极电阻 发射极旁路电容 e C 2 工作原理 基极电压由和分压后得到 即 BQ V b1 R b2 R 固定 当环境温度上升时 引起 G b2b1 b2 BQ V RR R V 增加 导致的增加 使增大 由于 CQ I EQ I eEQEQ RIV 使得减小 于是基极偏流减小 EQBQBEQ VVV BEQ V BQ I 使集电极电流的增加受到限制 从而达到稳定静态工作 CQ I 点的目的 稳定工作点的过程表示如下 BEQBQCQ EQEQCQ VII VIIT 例例 3 4 1 在图 3 4 2 具有分压式稳定工作点偏置电路的 放大器中 Rb1 30 k Rb2 10 k Rc 2 k Re 1 k VG 9 V 试估算 ICQ和 VCEQ 解解 估算时可认为 VBQ是基极开路时的电压值 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 图 3 4 2 分压式稳定工作点偏置电路 V35 4 V 21 55 1V9 mA55 1 V55 1 V7 0V25 2 V25 2 1030 10 9 ecCQGeEQcCQGCEQ e EQ EQCQ BEQBQEQ b2b1 2 GBQ RRIVRIRIVV R V II VVV RR R VV b 授课日期 班 级 课题 多级放大器级 教学目的要求 多级放大器级间耦合方式 放大倍数及频率特性 教学重点 难点 多级放大器级间耦合方式 放大倍数 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 4 1 1 放大器的级间耦合方式放大器的级间耦合方式 级间耦合 放大器级与级之间的连接 其方式有三种 如图 4 1 2 所示 图 4 1 2 多级放大器的三种耦合方式 1 阻容耦合 2 变压器耦合 3 直接耦合 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 4 1 2 阻容耦合多级放大器阻容耦合多级放大器 一 阻容耦合多级放大器的放大倍数 n 级放大器的放大倍数为 vnvvvv AAAAA 321 二 阻容耦合放大器的频率特性 1 放大器的频率特性 可分为三个频段 1 中频段信号频率在和之间 放大倍数基 L f H f 本不随信号频率而变化 通频带 BW LH ffBW 2 低频段信号频率小于 放大倍数随频率下 L f 降而减小 3 高频段信号频率大于 放大倍数随频率升 H f 高而减小 2 多级放大器的频率特性 两级放大器的通频带如图 4 1 5 所示 两级放大器中频 段的电压放大倍数为 2o1oovvv AAA 在和处总电压放大倍数为 L f H f o2o1o2o1o 5 05 0 2 1 2 1 vvvvv AAAAA 可见 两级放大器的和两点间的频率范围比和 L f H f L f 两点间的频率范围缩小了 如图 4 1 5 c 所示 H f 结论 多级放大器的放大倍数提高了 但通频带比每个 单级放大器的通频带窄 级数越多 通频带越窄 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 图 4 1 5 两级放大器的通频带 图 4 1 4 放大器的频率响应曲线 授课日期 班 级 课题 负反馈放大器 教学目的要求 1 掌握反馈的概念和负反馈放大器的分类 2 了解闭环放大 倍数及反馈深度的概念 3 了解负反馈对放大电路性能的影响 4 掌握射极输出器的特 点 教学重点 难点 掌握负反馈放大器的分类 对放大电路性能的影响 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 4 2 1 反馈及其分类反馈及其分类 一 正反馈和负反馈 正反馈 反馈信号起到增强输入信号的作用 判断方法 若反馈信号与输入信号同相 则为正反馈 负反馈 反馈信号起到削弱输入信号的作用 判断方法 若反馈信号与输入信号反相 则为负反馈 二 电压反馈和电流反馈 电压反馈 反馈信号与输出电压成正比 判断方法 把输出端短路 如果反馈信号为零 则为电 压反馈 电流反馈 反馈信号与输出电流成正比 判断方法 把输出端短路 如果反馈信号不为零 则为电流 反馈 三 串联反馈和并联反馈 串联反馈 净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成 判断方法 把输入端短路 如果反馈信号不为零 则为 串联反馈 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 并联反馈 净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成 判断方法 把输入端短路 如果反馈信号为零 则为并联反 馈 4 2 2 负反馈对放大器性能的改善负反馈对放大器性能的改善 一 提高了放大倍数的稳定性 反馈电压 o 21 2 f v RR R v 反馈系数 Vf Vo F FFA A FA A A v v v v v 1 1 f 结论 负反馈使 放大器放大倍数减小 1 FAv 倍 在深度 负反馈条件下负反馈 放大器的放大倍数很 稳定 二 改善了放大器的 频率特性 三 减小了放大器的波形失真 四 改变了放大器的输入电阻 输出电阻 1 输入电阻的改变 串联负反馈增大输入电阻 并联负反馈减小输入电阻 2 输出电阻的改变 电压负反馈使输出电阻减小 电流负反馈使输出电阻增 大 4 2 3 射极输出器射极输出器 一 反馈类型 电压串联负反馈放大器 二 性能分析 交流通路如图 4 2 9 所示 1 电压放大倍数 1 i o v v Av 2 输入电阻和输出电阻 1 输入电阻 bLi RRr 输入电阻高 授授 课课 教教 案案 No 图 4 2 6 负反馈对频响的改善 授课内容 2 输出电阻 1 be o r r 输出电阻 ro比 rbe还要小几十倍 所以射极输出器的输出电 阻是很小的 三 结论 射极输出器具有输入电阻大 输出电阻小 电压放大倍数略 小于但近似等于 1 输出电压的相位与输入电压相同的特点 输出电流是输入电流的倍 所以具有电流放大和功率 1 放大能力 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 三种组态电路的比较 教学目的要求 熟悉三种组态电路 了解三种组态电路的比较 教学重点 难点 三种组态电路 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 4 3 1 共基极电路共基极电路 电路如图 4 3 1 b 所示 信号通过 C1从发射极输入 放 大后从集电极通过 C2输出 基极通过 Cb交流接地 故称为 共基极电路 该电路的直流电路采用分压式偏置电路 因此 静态工作点比较稳定 图 4 3 1 共基极放大电路 共基极电路具有下列特点 1 输入电阻低 输出电阻高 2 电流放大倍数接近于 1 并小于 1 3 输出电压与输入电压同相位 4 较好的 高频特性和工作稳定性 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 4 3 2 三种组态电路性能比较三种组态电路性能比较 晶体管的三种组态基本放大电路性能特点不同 可根据 需要选择采用 性能比较可参考表 4 3 1 表表 4 3 1 三种组态性能比较表 组态 性能 共发射极共集电极共基极 输入阻抗小最大最小 输出阻抗大最小最大 电流放大倍数大大小 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 5 1 直接耦合放大器 教学目的要求 1 了解差分放大器的电路特点 工作原理 2 了解差模信号与共模信号 失调与调零的概念 教学重点 难点 放大器的电路特点 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 5 1 直接耦合放大器直接耦合放大器 直接耦合放大器 放大器与信号源 负载以及放 大器之间采用导线或电阻直接连接 特点 低频响应好 可以放大频率等于零的直流 信号或变化缓慢的交流信号 5 1 1 直耦放大器的两个特殊问题直耦放大器的两个特殊问题 一 前后级的电位配合问题 两级直耦放大电路如图 5 1 1 所示 由于 而很小 使的工作点接近于饱和区 BE2C1 VV BE2 V 1 V 限制了输出的动态范围 授授 课课 教教 案案 No 图 5 1 1 简单的直接耦合电路 授课内容 二 零点漂移问题 零点漂移 在输入 端短路时 输出电压偏 离起始值 简称零漂 如图 5 1 2 所示 产生零漂的原因 电源 电压波动 管子参数随环境温度变化 其中 温度变化是主 要因素 5 1 2 直耦放大器的级间电位调节电路直耦放大器的级间电位调节电路 电路如图 5 1 3 所示 在 V2的发射极接一个电阻 e2 R 图 5 1 3 用发射极电阻调节电位 图 5 1 4 实用型差分放大器 5 1 3 差分放大器差分放大器 电路如图 5 1 4 所示 图 5 1 1 简单的直接耦合电路 图 5 1 2 零点漂移现象 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 一 电路特点 特点 由两个完全对称的单管放大器组成 电路结构对 称 元件参数对应相等 信号为双端输入 双端输出方式 输入电压 vI经 分压为相等的 vI1和 vI2分别加到两 1 R 2 R 管的基极 双端输入 输出电压等于两管输出电压之差 即 vO vO1 vO2 双端输出 二 抑制零漂原理 设输入电压 vi 0 因电路完全对称 则 vO1 C2C1 ii vO2 vO vO1 vO2 0 当温度变化时 两管输出电压的变 化量相等 使 vO1 vO2 输出电压 vO vO1 vO2 0 可见 两管的漂移在输出端相互抵消 从而有效地抑制了零点漂移 三 放大倍数 1 差模放大倍数 AVD 1 I1 O1 I1 O1 I O D 2 2 VV A v v v v v v A 即 5 1 1 21DVVV AAA 2 共模放大 倍数 AVC 四 共模抑制比 KCMR0 0 II O C vv v AV 共模抑制比 KCMR 衡量差分放大器放大差模信号及抑制 共模信号的能力 5 1 3 C D CMR V V A A K 共模抑制比 KCMR越大 差分放大器的性能越好 图 5 1 5 差分放大器的共模输入方式 江江苏苏省省技技工工院院校校 教教 案案 首首 页页 授课日期 班 级 课题 5 2 集成运算放大器 教学目的要求 1 了解集成电路的分类 特点和集成运放主要参数 2 掌握 集成运算放大器的理想化特性 3 掌握集成运算放大器的基本运算电路和工作原理 教学重点 难点 运算放大器的理想化特性 基本运算电路 授课方法 讲授 教学参考及教具 含多媒体教学设备 多媒体 授课执行情况及分析 板书设计或授课提纲 授课内容 5 2集成运算放大器 5 2 1 集成运算放大器的外形和符号集成运算放大器的外形和符号 1 集成电路的外形 见图 5 2 1 国产集成运放的封装外形主要采用圆壳式和双 列直插式 2 集成运放的图形符号 如图 5 2 4 所示 图 a 是国家新标准 GB4728 13 1996 规定的符号 图 b 是曾 用过的符号 画电路时 通常只画出输入和输 出端 输入端标 号表示同相输入端 标 号表示反相输入端 5 2 2 集成运算放大器的放大倍数 一 两种放大倍数 图 5 2 1 集成电路外形 图 5 2 4 运算放大器的图形符号 授授 课课 教教 案案 No 授课内容 1 开环放大倍数 AVO 开环放大倍数 AVO 无反馈时集成运放的放大倍 数 如图 5 2 5 所示 I o AB o O v v vv v AV 2 闭环放大倍数 AVF 闭环放大倍数 AVF 有反馈时集成运放的放