项目一扩音器制作与调试

1、全国机械行业高等职业教育“十二五”规划教材高等职业教育教学改革精品教材模拟电子技术项目教程贺力克 主编 机械工业出版社主 编：贺力克副主编：阳若宁 李 佳参 编：陈永革 林志程主 审：邱丽芳项目项目一一 扩音器制作与调试扩音器制作与调试本项目学习载体是扩音器制作与调试。本项目包含三个学习情境：认识基本放大电路，反馈与振荡，功率放大电路和一个拓展学习情境：绝缘栅型场效应管，包含扩音器原理的基本知识点。这四个学习情境在电子技术实训室进行，扩音器制作与调试在仿真真实工厂生产环境进行。学生完成本项目的学习后，会对扩音器进行整机装配、整机调试及检修。学习情境学习情境1 1 认识基本放大电路认识基本放大电

2、路 任务任务1 1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管任务任务2 2 认识认识单管放大电路单管放大电路任务任务3 3 认识多级放大电路认识多级放大电路学习目标v了解二极管、三极管的基本知识；了解二极管、三极管的基本知识；v会测量、选用二极管、三极管；会测量、选用二极管、三极管；v理解共射放大电路、共集放大电路、共基放大电路和多级放理解共射放大电路、共集放大电路、共基放大电路和多级放大电路的组成及工作原理；大电路的组成及工作原理；v了解场效应管及其放大电路；了解场效应管及其放大电路；v理解负反馈放大电路、振荡电路和功率放大电路的组成及工理解负反馈放大电路、振荡电路和功率放大电路的组成及工作原理

3、；作原理；v会用仪器、仪表调试、测量各类放大电路；会用仪器、仪表调试、测量各类放大电路；v理解放大电路的分析方法、特点和应用场合；理解放大电路的分析方法、特点和应用场合；v会制作和调试低频功率放大电路、扩音器；会制作和调试低频功率放大电路、扩音器；v能排除低频功率放大电路、扩音器放大电路中的常见故障。能排除低频功率放大电路、扩音器放大电路中的常见故障。工作任务v用万用表检测二极管、三极管；用万用表检测二极管、三极管；v制作共射电路和共集电路、负反馈放大制作共射电路和共集电路、负反馈放大电路、功放电路；电路、功放电路；v选择仪器仪表，正确测试各类放大电路选择仪器仪表，正确测试各类放大电路的各项参

4、数并分析；的各项参数并分析；v制作和调试低频扩音器功率放大电路；制作和调试低频扩音器功率放大电路；v排除低频扩音器功放电路中常见故障。排除低频扩音器功放电路中常见故障。问题引入当我们打开扩音器、收音机、电视机、音响等电器的后盖，就会看到各种各样的电子元器件安装在电路板上，它们如同家庭里的各个成员一样，都在各司其职地工作着。这些元器件的质量直接影响着电器产品的正常运行。学会这些元器件的选择、检测及质量判别是电类专业工作人员及电子爱好者必备的基本技能。任务任务1 1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管 看一看看一看扩音器实例扩音器实例 扩音器实物及

5、内部构造如图扩音器实物及内部构造如图1.11.1所示。所示。任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管图1.1 某扩音器的实物及内部构造图a)有线扩音器实物图 b)无线扩音器实物图 c) 某扩音器的内部电路图 1 1、二极管实物及图形符号如图、二极管实物及图形符号如图1.21.2、图、图1.31.3所示。所示。图1.2 常用二极管实物图2 2、二极管实物外形正负电极的识别如图、二极管实物外形正负电极的识别如图1.41.4所示。所示。图1.4 二极管外形识别图1.3 二极管符号任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管3、二极管导电性实验如图、二极管导电性实验如图1.5所示。所示。a

6、)原理图 b) 二极管接正向电压时实物示意图 c) 二极管接反向电压时实物示意 图1.5 二极管导电性实验a)相当于开关闭合 b) 相当于开关断开图1.6 二极管的开关作用任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管学一学学一学半导体常识半导体常识一、本征半导体一、本征半导体1 1、本征半导体的原子结构及共价键、本征半导体的原子结构及共价键图1.9束缚电子填补空穴的运动图1.7硅和锗的原子结构和共价键结构图1.8本征激发产生电子空穴对2 2、本征激发和两种载流子、本征激发和两种载流子自由电子和空穴自由电子和空穴任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管图1.10N型半导体的共价键结构

7、图1.11P型半导体共价键结构二、杂质半导体二、杂质半导体1 1、N N型半导体如图型半导体如图1.101.10所示。所示。2、P型半导体如图1.11所示。任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管1 1、PNPN结的形成如图结的形成如图1.121.12所示。所示。三、三、PNPN结及其单向导电性结及其单向导电性图1.12P型和N型半导体交界处载流子的扩散图1.13PN结的形成2 2、PNPN结的单向导电性结的单向导电性任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管（1）PN结外加正向电压结外加正向电压（2）PN结外加反向电压结外加反向电压图1.14 PN结外加正向电压图1.15PN结

8、外加反向电压任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管一、二极管的伏安特性及主要参数一、二极管的伏安特性及主要参数1、二极管的伏安特性、二极管的伏安特性学一学学一学二极管二极管图1.16二极管的伏安特性曲线任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管图1.17 二极管的温度特性图1.18稳压二极管的伏安特性和符号图图1.17所示为温度对二极管伏安特性的影响。所示为温度对二极管伏安特性的影响。 二、特殊二极管二、特殊二极管1、稳压二极管、稳压二极管（1）稳压管特性和符号）稳压管特性和符号任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管a)符号 b)外形图1.19发光二极管的符号和外形（

9、2 2）稳压管的主要参数）稳压管的主要参数（3 3）应用稳压管应注意的问题）应用稳压管应注意的问题普通发光二极管的符号和外形如图普通发光二极管的符号和外形如图1.19 b1.19 b示中的长引脚为正极。示中的长引脚为正极。2 2、发光二极管、发光二极管任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管图图1.201.20所示为光电二极管的基本电路和符号。所示为光电二极管的基本电路和符号。图1.20光电二极管的基本电路和符号图1.21变容二极管的符号4 4、变容二极管图、变容二极管图1.211.21所示为变容二极管的符号。所示为变容二极管的符号。3 3、光电二极管、光电二极管任务任务1 认识二极管

10、和三极管认识二极管和三极管常见三极管如图常见三极管如图1.231.23所示。所示。看一看看一看认识三极管外形、分类认识三极管外形、分类与电路符号与电路符号图1.23 几种常见三极管外形任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管分类方法分类方法种种 类类按功率分小功率管（耗散功率小于1W）大功率管（耗散功率不低于1W）按用途分放大管开关管按工作频率分低频率（工作频率在3MHz以下）高频率（工作频率不低于3MHz）按结构工艺分合金管平面管按内部基本结构分NPN型PNP型按管芯所用半导体材料分硅管锗管表表1.3 1.3 三极管的分类三极管的分类任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管V

11、TVT从结构上看它有三个极、三个区、两个结。从结构上看它有三个极、三个区、两个结。图1.24三极管的类型及电路符号a) NPN型 b) PNP型任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管学一学学一学三极管的放大作用、特性三极管的放大作用、特性曲线及主要参数曲线及主要参数 a) 原理图 b)实物示意图图1.25 三极管电流放大作用演示实验1、三极管的电流放大作用、三极管的电流放大作用（1）连电路）连电路 按图按图1.25a所示连接电路，实物图如图所示连接电路，实物图如图1.25b所示。所示。任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管020406080100IC/mA0.0050.99

12、2.083.174.265.40IE/mA0.0051.012.123.234.345.50IB/A表表1.4 1.4 三极管各极电流三极管各极电流（2）测试）测试 调节电位器调节电位器RP可改变基极电流可改变基极电流IB，用电流表可测得，用电流表可测得相应的相应的IC、IE的数值，测得的数据见表的数值，测得的数据见表1.4。50/BCII50/BCBCIIIIBCEIII任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管2、三极管的特性曲线、三极管的特性曲线（1）输入特性曲线）输入特性曲线（2）输出特性曲线）输出特性曲线1）截止区）截止区2）放大区）放大区3）饱和区）饱和区a)三极管的输入特性

13、曲线 b)三极管的输出特性曲线 图1.26 三极管的特性曲线任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管3、三极管的主要参数、三极管的主要参数（1）电流放大系数）电流放大系数 它是表征三极管电流放大能力的参数。它是表征三极管电流放大能力的参数。（2）极间反向饱和电流）极间反向饱和电流 1）集电极）集电极基极反向饱和电流基极反向饱和电流Icbo：其测量电路如图：其测量电路如图1.27a所示。所示。 2）集电极）集电极发射极反向饱和电流发射极反向饱和电流Iceo：其测量电路如：其测量电路如图图1.27b所示。所示。 a) Icbo的测量电路b) Iceo的测量电路图1.27 反向饱和电流的测量

14、电路任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管 图1.28 三极管安全工作区 （3）极限参数）极限参数 图图1.28中的虚线上各点坐标值中的虚线上各点坐标值UCE与与IC乘积（功率）均相乘积（功率）均相等，此等功率线为过损耗线，其靠左下方为三极管安全等，此等功率线为过损耗线，其靠左下方为三极管安全工作区，右上方为过损耗区。工作区，右上方为过损耗区。任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管4、温度对三极管特性的影响、温度对三极管特性的影响图图1.29所示为三极管特性曲线受温度影响的情况。所示为三极管特性曲线受温度影响的情况。a)温度对三极管输入特性的影响 b)温度对三极管输出特性的

15、影响 图1.29温度对三极管特性曲线的影响任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管1、光电三极管、光电三极管图图1.30所示为光电三极管的等效电路、符号和外所示为光电三极管的等效电路、符号和外形。形。图1.31 光耦合器的一般符号学一学学一学特殊三极管特殊三极管a)等效电路 b)符号 c)外形图1.30光电三极管的符号、等效电路和外形 2、光耦合器、光耦合器任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管3、复合管、复合管（1）复合管的结构）复合管的结构图图1.32所示为四种常见的复合管结构。所示为四种常见的复合管结构。图1.32四种常见的复合管结构任务任务1 认识二极管和三极管认识二

16、极管和三极管（2）复合管的特点）复合管的特点1）复合管的类型与组成复合管的第一只三）复合管的类型与组成复合管的第一只三极管的类型相同。极管的类型相同。2）复合管的电流放大系数）复合管的电流放大系数近似为组成该复近似为组成该复合管的各三极管电流放大系数的乘积。合管的各三极管电流放大系数的乘积。即：即：123任务任务1 认识二极管和三极管认识二极管和三极管问题引入放大电路（简称放大器）的功能是把微放大电路（简称放大器）的功能是把微弱的电信号（电流、电压）进行有限的放大弱的电信号（电流、电压）进行有限的放大，得到所需的电信号，基本特征是对信号进，得到所需的电信号，基本特征是对信号进行功率放大。它广泛

17、用于各种电子设备中，行功率放大。它广泛用于各种电子设备中，如扩音机、电视机、音响设备、仪器仪表、如扩音机、电视机、音响设备、仪器仪表、自动控制系统等电路中。自动控制系统等电路中。任务任务2 2 单管放大电路单管放大电路任务任务2 单管放大电路单管放大电路 看一看看一看基本共射放大电路基本共射放大电路 以图以图1.35 1.35 NPN共射极放大电路为例，讨论放共射极放大电路为例，讨论放大电路的组成、工作原理以及分析方法。大电路的组成、工作原理以及分析方法。图 1.35 基本共射放大电路任务任务2 单管放大电路单管放大电路学一学学一学放大器的基本组成放大器的基本组成1、各元件的作用、各元件的作用

18、（1）三极管）三极管电流放大器件。电流放大器件。（2）隔直耦合电容）隔直耦合电容C1和和C2。（3）基极回路电源）基极回路电源UBB和基极偏置电阻和基极偏置电阻Rb。（4）集电极电源）集电极电源UCC提供三极管集电结反偏的偏置提供三极管集电结反偏的偏置电压。电压。（5）集电极负载电阻）集电极负载电阻RC不可短路，否则无输出电不可短路，否则无输出电压信号。压信号。电流的方向：对电流的方向：对NPN型三极管基极电流型三极管基极电流iB、集电极电流、集电极电流iC流入电极为正，发射极电流流入电极为正，发射极电流iE流出电极为正，这和流出电极为正，这和NPN型三极管的实际电流方向相一致。型三极管的实际

19、电流方向相一致。任务任务2 单管放大电路单管放大电路图1.36单电源共射极电路2、电压、电流等符号的规定、电压、电流等符号的规定将图将图1.35两个直流电源合并为一个电源两个直流电源合并为一个电源UCC，简化电路，简化电路如图如图1.36所示。所示。为了分析的方便，各量的符号规定如下。（1）直流分量。UCC、UBE、UCE、IB、IC、IE。（2）交流分量。ui、uo、ube、uce、ib、ic、ie。（3）瞬时值。ui、uo、uBE、uCE、iB、iC、iE。（4）交流有效值。Ui、Uo、Ube、Ue、Ib、Ic、Ie。（5）交流峰值。Uim、Uom、Ubem、Uem、Ibm、Icm、 Ie

20、m。任务任务2 单管放大电路单管放大电路iuuuA0iiiiA0（2）输入电阻）输入电阻Ri图图1.37为放大电路输入电阻的示意图。为放大电路输入电阻的示意图。iiiiuR 图1.37放大电路的输入电阻3、放大电路实现信号放大的实质、放大电路实现信号放大的实质4、放大电路的主要性能指标、放大电路的主要性能指标（1）放大倍数）放大倍数Au、Ai任务任务2 单管放大电路单管放大电路（3）输出电阻）输出电阻Ro图图1.38为放大电路输出电阻的示意图。图为放大电路输出电阻的示意图。图1.39所示为所示为求解输出电阻的等效电路，求解输出电阻的等效电路，uS短路，短路，UT为探察电压，为探察电压，IT为探

21、察电流。为探察电流。图1.38放大电路的输出电阻 图1.39输出电阻的求解电路 TTIUR 0任务任务2 单管放大电路单管放大电路一、静态工作点一、静态工作点Q1、静态、动态和静态工作点的概念、静态、动态和静态工作点的概念学一学学一学图解分析法图解分析法图1.40静态工作点Q2、直流通路、直流通路图1.41共射极放大电路图1.42共射电路的直流通路任务任务2 单管放大电路单管放大电路3、Q点的估算点的估算（1）公式估算法确定）公式估算法确定Q点。点。bCCbBEQCCQBRVRUVIQQBCIIcCQCCQRIVUCE在图在图1.42所示直流通路中，若所示直流通路中，若UBEQ 0.7V，并忽

22、略此数值。并忽略此数值。则则 图1.43图解法确定Q点任务任务2 单管放大电路单管放大电路（2）图解法确定）图解法确定Q点。点。二、交流负载线二、交流负载线1、交流通路、交流通路2、交流负载线、交流负载线图1.44 共射放大电路的交流通路。图1.45 交流负载线LcLccCERiRRiUU/0任务任务2 单管放大电路单管放大电路学一学学一学非线性失真非线性失真图1.46截止失真2、饱和失真、饱和失真1、截止失真、截止失真图1.47饱和失真任务任务2 单管放大电路单管放大电路学一学学一学微变等效电路微变等效电路一、三极管微变等效电路模型一、三极管微变等效电路模型图1.48三极管的交流输入电阻rb

23、e 图1.49 三极管的电流放大系数 a)三极管 b)三极管的微变等效电路图1.50三极管的微变等效电路模型任务任务2 单管放大电路单管放大电路2、交流输入电阻、交流输入电阻rbeBQbbBBEbeImriur26，rbb表示基区体电阻，室温下取rbb300二、共射放大器微变等效电路二、共射放大器微变等效电路1、用微变等效电路法分析放大电路的求解步骤、用微变等效电路法分析放大电路的求解步骤（1）用公式估算法估算Q点坐标值，并计算Q点处的参数rbe值。（2）由放大电路的交流通路，画出放大电路的微变等效电路。（3）根据等效电路直接列方程求解Au、Ri、Ro。注意：NPN和PNP型三极管的微变等效电

24、路一样。图1.51共射放大器的微变等效电路任务任务2 单管放大电路单管放大电路2、求解电路的输出电阻、求解电路的输出电阻Ro。图1.52求解输出电阻的等效电路3、两种分析方法特点比较、两种分析方法特点比较 放大电路的图解分析法：其优点是形象直观，适用于Q点分析、非线性失真分析、最大不失真输出幅度的分析，能够用于大、小信号；其缺点是作图麻烦，只能分析简单电路，求解误差大，不易求解输入电阻、输出电阻等动态参数。 微变等效电路分析法：其优点是适用于任何复杂的电路，可方便求解动态参数如放大倍数、输入电阻、输出电阻等；其缺点是只能用于分析小信号，不能用来求解静态工作点Q。实际应用中，常把两种分析方法结合

25、起来使用。任务任务2 单管放大电路单管放大电路学一学学一学静态工作点稳定措施静态工作点稳定措施一、温度变化对一、温度变化对Q点的影响点的影响二、分压式偏置放大器二、分压式偏置放大器1、工作点稳定电路组成、工作点稳定电路组成2、稳定、稳定Q点的原理点的原理图1.53分压偏置式的工作点稳定电路TIEQUEUBEQ(UBUE)IBQICQIEQ，Q点得到稳定。CCbbbBQURRRU212eBEQBQEQCQRUUII任务任务2 单管放大电路单管放大电路3、工作点稳定电路的分析、工作点稳定电路的分析（1）静态工作点）静态工作点Q的估算的估算（2）微变等效电路）微变等效电路 图图1.54所示为分压式偏

26、置所示为分压式偏置工作点稳定电路的直流通路。工作点稳定电路的直流通路。图1.54稳定电路的直流通路图1.55 稳定电路的交流通路图1.56 稳定电路的微变等效电路任务任务2 单管放大电路单管放大电路学一学学一学放大器三种组态放大器三种组态一、基本放大电路共有三种连接方式，即放大一、基本放大电路共有三种连接方式，即放大电路的三种组态：共发射极、共集电极和共基极组态电路的三种组态：共发射极、共集电极和共基极组态放大电路。放大电路。a)共射组态 b)共集组态 c)共基组态图1.57三极管的三种连接方式任务任务2 单管放大电路单管放大电路二、共集放大器二、共集放大器1、电路组成、电路组成a) 共集放大

27、电路b) 共集电路的交流通路图1.58共集电极电路及其交流通路任务任务2 单管放大电路单管放大电路2、静态工作点、静态工作点Q的估算的估算a) 直流通路 b) 微变等效电路图1.59直流通路及其微变等效电路ebBEQCCBQRRUVI1BQCQIIeEQCCCEQRIVU任务任务2 单管放大电路单管放大电路LbLeRiRiu10LbeLiuRrRuuA1101uA11LbebLbbbiiRriRiriiuRbeLbebLbiRrRRRR1/01sbeebbeRruRuuiiiuiuRbesRRR/1/0sbeeRrRR1sbeeRrR1/10bsbesbeRRrRrR3、动态参数、动态参数Au

28、、Ri、Ro （3）输出电阻）输出电阻 共集电极电路的输出电阻很小，其带负载的能力比较强。实际应用中，射极跟随器常常用在多级放大电路的输出级，以提高整个电路的带负载能力。共集电极电路的输入电阻很大，输出电阻很小。实际应用中，常常用作缓冲级，以减小放大电路前后级之间的相互影响。（2）输入电阻）输入电阻（1.13）（1.12）（1）电压放大倍数）电压放大倍数 （1.10）（1.11）任务任务2 单管放大电路单管放大电路三、共基放大器三、共基放大器1、电路组成、电路组成a)共基放大电路 b)共基电路的交流通路图1.60共基极电路及其交流通路bebiriuLbRiu0任务任务2 单管放大电路单管放大电

29、路CCbbbBQURRRU212eBEQBQEQCQRUUIIecCQCCCEQRRIUU2、静态工作点、静态工作点Q的估算的估算3、动态参数、动态参数Au、Ri、Ro（1）电压放大倍数）电压放大倍数AubeLirRuuA0LCLRRR/11bebbebeiiiririiuR1/beEiEirRRRR（2）输入电阻）输入电阻Ri（3）输出电阻）输出电阻Ro（1.19）（1.16）（1.18）（1.17）（1.15）（1.14）任务任务2 单管放大电路单管放大电路问题引入 单级放大电路对信号的放大是有限的，当需要较大的信号电压时，必须将多个单级放大电路连接起来进行多级放大，才能得到足够的电压放大

30、倍数。如果负载要有足够的功率来驱动，那么在多级放大电路的末级还要接功率放大电路。任务任务 3 认识多级放大电路认识多级放大电路任务任务 3 3 认识多级放大电路认识多级放大电路 看一看看一看多级放大电路结构框图多级放大电路结构框图图图1.621.62所示为多级放大电路的组成框图。所示为多级放大电路的组成框图。第一级负载功率放大器第n级第三级第二级ui电压放大级图1.62多级放大电路结构框图任务任务 3 认识多级放大电路认识多级放大电路学一学学一学多级放大电路的特点及应用多级放大电路的特点及应用一、多级放大电路的特点一、多级放大电路的特点、多级放大电路级间耦合方式、多级放大电路级间耦合方式、阻容耦合、阻容耦合图1.64变压器耦合放大电路 图1.63阻容耦合两级放大电路3、变压器耦合、变压器耦合任务任务 3 认识多级放大电路认识多级放大电路4、直接耦合、直接耦合图1.6