课件名：图解法分析电压放大电路

课件名：图解法分析电压放大电路（教案）教材：电子线路 陈其纯主编 高等教育出版社 2001年7月第1版章节：第三章单级低频小信号放大器第三节放大电路的分析方法第一小节图解法授课课时：一课时一、 教学要点教学目的：1、了解电压放大电路有哪些常见的分析方法；2、掌握用图解法分析电压放大电路的工作原理；3、通过师生互动，培养学生独立思考、分析解决问题的能力；4、通过仿真实验，掌握信号发生器、双踪示波器的作用及使用方法， 培养学生学习电子线路的兴趣和探索创新的意识，提高动手实践能力。教学重点：1、画交流负载线；2、讲清电压放大器发生非线性失真的原因。教学难点：1、静态工作点的位置对放大电路动态工作范围的影响及出现非线性失真时如何调整静态工作点使电路正常工作;2、在EWB仿真实验中，掌握电子元件参数的设置，熟悉实验仪器面板，能分析实验结果。二、 课前复习（6分钟）1、 三极管的输入、输出特性；2、 放大器的静态工作点；3、 放大器直流、交流通路画法。（先请学生画出直流、交流通路）三、 新课讲授（25分钟）新课引入为了了解放大电路的基本性能，例如静态工作点的设置是否恰当，放大倍数的大小等，需要对放大电路进行分析。图解法：利用晶体管特性曲线，通过作图分析放大器性能的方法。估算法：应用数学方程式通过近似计算来分析放大器性能的方法。等效电路法：当输入信号比较小时，用线性等效电路代替晶体管，利用线性电路的原理分析放大器性能的方法。图解法能比较直观、清楚地说明晶体管放大输入信号的物理过程。1、 用图解法分析静态工作点（动画演示图解分析过程）（1） 直流负载线把图3.3.1(a)所示放大电路的输出回路画成直流通路，如图3.3.1(b)所示，由欧姆定律知VCE=VGICRC，在式VCE=VGICRC中VG和RC为定值，该式是一个反映VCE和IC关系的直线方程式，在图3.3.2晶体管输出特性曲线族上画出，作法是先由上式找到该直线上的两个特殊点：（1）短路电流点MVCE0则ICVG/RC（2）开路电压点NIC0则VCEVG连接MN成直线，直线是对应于直线负载电阻RC作出的，所以称为直流负载线。直流负载线的斜率为1/RC。（2）静态工作点的图解分析如图3.3.2所示，若给出放大器的静态基极电流IBQIB4，则IB4输出特性曲线和直流负载线MN的交点Q，即为相应的静态工作点。由Q可以很方便地从图上找出相应的ICQ和VCEQ的值。2、 用图解法分析输出端带负载时的放大倍数（动画演示图解分析过程）（1）交流负载线有交流信号输入时，放大器集电极电流通过集电极电阻RC，而且其中交流分量还能通过RL。如图3.3.3所示RL=Rc/RL=(RCRL/(RC+RL) RL称为放大器的交流等效负载电阻可根据直流负载线RC作出直流负载线，它的斜率是1/RC。那末，用图解法分析放大器动态特性时，也可根据交流等效负载电阻RL作交流负载线，它斜率是1/RL。另外，在有信号输入放大器时，vCE和iC的值应在静态工作点附近摆动，当输入信号变到0时，这时的vCE和iC的值应该是VCEQ和ICQ，所以静态工作点Q又可理解为输入信号瞬时值变到零时的动态工作点，可见交流负载线是通过静态工作点的。作交流负载线的步骤：（参见图3.3.4）第一步：在输出特性曲线上作直流负载线MN，并确定静态工作点Q的位置。第二步：在iC轴上确定iCVG/RL辅助点D的位置，并连接D、N两点得到斜率为1/RL的辅助线DN。第三步：过静态工作点Q作辅助线DN的平行线MN,即交流负载线。（2） 输出端带负载时放大倍数的图解分析放大器输入交流信号后，iB将随着输入信号的大小而变化。如图3.3.4所示若基极电流在最大值iBmax至最小值iBmin之间摆动，则交流负载线与输出特性曲线族的交点也就在Q1至Q2点之间摆动，即直线段Q1Q2是信号放大过程中动态工作点移动的轨迹，通常称为放大器的动态工作范围。在vCE轴上借助于Q1、Q、Q2可找到与iBmax相对应的VCEmin、与IBQ相对应的VCEQ及与iBmin和对应的VCEmax，从而求出输出电压的幅值Vom=VCEmaxVCEQ。可求出输出端带负载时，放大器的放大倍数AVAVVom/Vim提问：平时做实验，我们用什么仪器产生输入信号？用什么仪器观察电压波形？进入虚拟实验室（采用EWB仿真软件），熟悉相关仿真仪器，分析电压放大倍数图解法求解方法：实验目的：1、图解分析输入、输出电压波形；2、电压放大倍数的计算 。 操作步骤：1、将屏幕右上角的“启动停止（0/1）”开关拔到“1”一边；2、双击示波器图标，单击面板上的“expand”按钮扩大面板；3、红色波形代表输入电压，蓝色波形代表输出电压，单击“启动停止”开关下面的“暂停恢复(Resume)”开关，根据面板参数的设置及波形可比较输入、输出电压的幅度、相位关系，计算电压放大倍数Av(Av约为100)。关闭示波器面板；（可最小化EWB仿真软件窗口，采用动画详细讲解）4、将“启动停止”开关扳到“”一边；5、退出虚拟实验室。3、静态工作点与波形失真关系的图解（动画演示图解分析过程）如图3.3.5所示，若静态工作点在交流负载线上的位置过高，信号的正半周可能进入饱和区，造成输出电压波形负半周被部分削除，产生“饱和失真”。反之，若静态工作点在交流负载线上的位置过低，信号的负半周可能进入截止区，造成输出电压波形上半周被部分切掉，产生“截止失真”。为了获得幅度大而不失真的交流输出信号，放大器的静态工作点应选在交流负载线的中点Q处。四、 师生互动（10分钟）1、 选择题（巩固交流负载线的画法）对于交流负载线，下列说法正确的是：A、 它平行直流负载线 B、它的斜率为1/RCB、 它的斜率小于直流负载线 D、它一定通过静态工作点2、 选择题（使学生进一步理解产生非线性失真的原因，并能调整电路参数使放大电路正常工作）在下图所示放大电路中，Rb=400k，Rc=5 k，=80，VG=12V，若输入信号电压为正弦波，而示波器所观察到的电压波形如右图，则放大电路产生什么失真，应如何调整使其工作正常？A、饱和失真，调大IBQ B、饱和失真，调小IBQ C、截止失真，调小IBQ D、截止失真，调大IBQ 进入虚拟实验室，分析非线性失真的调整方法：实验目的：图解分析电压放大电路产生非线性失真的原因及调整方法。操作步骤：1、将屏幕右上角的“启动停止（0/1）”开关拔到“1”一边；2、双击示波器图标，单击面板上的“expand”按钮扩大面板；3、红色波形代表输入电压，蓝色波形代表输出电压，单击“启动停止”开关下面的“暂停恢复(Resume)”开关，可发现输出电压负半周顶部被切掉，发生饱和失真。双击Rb电阻，调大电阻值，可使放大器正常工作。关闭示波器面板；4、将“启动停止”开关扳到“”一边；5、退出虚拟实验室。3、 思考题(使学生知道环境温度对放大器的影响，为后续章节的学习打下基础) （动画演示图解分析过程）当环境温度升高时，三极管的ICEO、参数会增大，电压放大电路容易