电工电子技术-项目七 三极管的认知与应用

PAGE10PAGE10PAGE11PAGE11《电工电子技术》

教案课时分配表章序课程内容课时备注1直流电路42正弦交流电路43磁路与变压器44异步电动机65继电接触器控制系统46二极管的认知与应用67三极管的认知与应用68集成运算放大电路49逻辑门电路410组合逻辑电路411触发器与时序逻辑电路6合计52文旌课堂APP

课题认识三极管课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握三极管的结构（2）掌握三极管电流放大作用（3）掌握三极管的特性曲线和主要参数（4）能够测试三极管的伏安特性思政育人目标：（1）学习老一辈电工人勇于探索、认真严谨的科研态度（2）培养在工程实践中化繁为简的思路和方法，提高学生的科学思维能力（3）锻炼团结合作和责任担当的意识教学重难点教学重点：三极管的结构；电流放大作用；三极管的特性曲线；三极管的主要参数教学难点：三极管的电流放大作用；三极管的特性曲线教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、万用表教学设计→→→→传授新知（40min）实操练习（35min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家认真预习三极管的相关内容，通过微课学习。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解三极管，对疑难问题着重记录考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习

（3min）【教师】引领学生回忆上次课教学内容，根据学生反映，检验学生掌握情况。回顾稳压电路的结构和工作原理，带领学生回顾三端集成稳压电路的使用方法。【学生】聆听、互动、积极回答通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（5min）【教师】通过实物或PPT图片讲解在接打电话的时候，你是否有想过手机是怎么将对方的声音从微弱的电信号变为能让我们听到的声音呢？电信号通过各种信号放大器层层放大，最终使其功率足以驱动手机中的扬声器，使扬声器发出人耳听得到的声音。【教师】提出以下问题：各个放大器的信号放大过程均是通过其内部的放大电路实现的，而放大电路的核心器件便是三极管。你知道三极管有哪些特性吗？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过手机通信，引入三极管的相关知识，激发学生的好奇心传授新知

（40min）三极管的结构【教师】通过ppt讲解三极管的结构三极管的结构：由三层不同性质的半导体组合而成的。按半导体组合方式的不同，三极管可分为NPN型和PNP型两类。无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，它们均有三个区，即发射区、基区和集电区。这三个区分别引出三个电极，即发射极E、基极B和集电极C。同时，在三个区的交界处形成两个PN结，即发射结和集电结。三极管的电路符号：符号中的箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向。三极管的分类方法很多，除可分为NPN型和PNP型之外，按其使用半导体材料的不同，三极管还可分为硅管和锗管。若按工作频率的不同分类，三极管可分为高频管（工作频率不低于3MHz）和低频管（工作频率低于3MHz）。【教师】强调以下问题集电区和发射区虽然是相同类型的杂质半导体，但不能互换。【教师】拓展三极管的诞生我们现在常接触到的三极管全称为半导体三极管。1947年，美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室的三位科学家巴丁、布莱顿和肖克利在研究半导体材料——锗和硅的物理性质时，意外地发现了锗晶体具有放大作用，经过反复研究，他们用半导体材料制成了放大倍数达100量级的放大器，这便是世界上第一个半导体三极管。半导体三极管的出现，推动了全球范围内的半导体电子工业。三极管作为放大电路的重要组成，首先在通信工具方面得到了广泛应用，并产生了巨大的经济效益。并且，半导体三极管彻底颠覆了传统电子管（一种最早期的电信号放大器件）的结构，又促进了集成电路的发展，这使得制造高速电子计算机之类的高精密装置成为现实。【学生】聆听三极管的电流放大作用【教师】通过ppt讲解三极管的电流放大作用三极管所具有的电流放大作用是由三极管的内部结构条件与外部条件共同决定的。内部结构条件包括：（1）发射区体积很小，但掺杂浓度高。（2）基区最薄且掺杂浓度最低（比发射区低2～3个数量级）。（3）集电结面积最大，且集电区的掺杂浓度低于发射区的掺杂浓度。外部条件则是要保证外加电源的极性使发射结处于正向偏置状态，使集电结处于反向偏置状态。三极管各电流之间的关系：在三极管的发射结加正向电压，集电结加反向电压，以保证三极管工作在放大状态。改变可变电阻，则基极电流、集电极电流和发射极电流都会发生变化。三极管各电流的测量数据如教材表7-1所示。由此实验及测量结果可得出如下结论。（1）各极电流的关系满足，其中，此结果符合基尔霍夫电流定律，即流进三极管的电流等于流出三极管的电流。（2）为定值，即当基极电流增大时，集电极电流基本上也成比例地增大，与的比值称为直流电流放大系数，用表示。可表征三极管的直流放大能力。（3）为定值，即基极电流的较小变化可以引起集电极电流的较大变化，这便是三极管的放大作用。和的比值称为交流电流放大系数，用表示。可表征三极管的交流放大能力。【学生】聆听、记录、理解三极管的特性曲线【教师】通过ppt讲解三极管的特性曲线三极管的特性曲线能反映三极管的性能，是分析放大电路的重要依据。三极管的特性曲线可分为输入特性曲线和输出特性曲线。1.输入特性曲线输入特性曲线：当集-射极电压为常数时，输入电路（基极电路）中基极电流与基-射极电压之间的关系曲线。当时，集电极与发射极短接，三极管相当于两个二极管并联，UBE即为加在并联二极管上的正向电压，故三极管的输入特性曲线与二极管伏安特性曲线的正向特性相似。当时，曲线右移，此时集电结已反偏，内电场足够大，可以把从发射区进入基区的电子中的绝大部分拉入集电区。因此，在相同的下，时的基极电流比时的小。因为当超过1V以后，即使其再增加，只要不变，也不再明显减小，所以通常只画出的一条输入特性曲线。三极管的输入特性中存在死区电压，只有在发射结外加电压大于死区电压时，三极管才会产生基极电流。硅管的死区电压约为0.5～0.7V，锗管的死区电压约为0.1～0.3V。2.输出特性曲线输出特性曲线：当基极电流为常数时，输出电路（集电极电路）中集电极电流与集-射极电压之间的关系曲线。在不同的下，可得出不同的曲线，所以，三极管的输出特性曲线是一组曲线。输出特性曲线可以分为三个区域，分别对应三种不同的工作状态。现分别讨论如下：（1）放大区输出特性曲线的近似水平部分是放大区。在放大区，和成正比关系，即，所以，放大区又称为线性区。放大区具有可控性（可以控制）和恒流性（几乎不随和负载的变化而变化）。三极管工作在放大区的电压条件是：发射结正偏，集电结反偏。此时，。（2）饱和区对应于较小的区域是饱和区。此时，。在饱和区，略有增加，迅速上升，但，即不能控制，因此，三极管不能起到对电流的放大作用。的情况称为临界饱和状态，对应点的轨迹称为临界饱和线。在饱和区，集电极与发射极之间的电压称为饱和压降。三极管工作在饱和区的电压条件是：发射结正偏，集电结也正偏。（3）截止区基极电流对应曲线下方的区域是截止区。在截止区，，，三极管不导通，同样也失去了对电流的放大作用。三极管工作在截止区的电压条件是：发射结反偏，集电结也反偏。综上所述，当三极管饱和时，，发射极与集电极之间如同一个闭合的开关，其间电阻很小；当三极管截止时，，发射极与集电极之间如同一个断开的开关，其间电阻很大。可见，三极管除了具有放大作用外，还具有开关作用。三极管的主要参数【教师】通过ppt讲解三极管的主要参数三极管的参数是用来表征其性能和适用范围的，也是评价三极管质量及选择三极管的依据。1．电流放大系数三极管的电流放大系数包括直流电流放大系数和交流电流放大系数。虽然和的含义不同，但在实验中发现，在放大区，这两个参数的值非常接近，所以，可认为。【教师】强调以下问题的大小并不是固定的，它受的影响，过大或过小都会使的值减小。在选择三极管时，如果三极管的值太小，则其电流放大能力差；如果值太大，则其工作稳定性差。【学生】聆听、记录、理解2．极间反向电流（1）集电极-基极反向饱和电流是指发射极开路时，集电极和基极之间的反向电流。受温度影响较大，温度升高，其值增加。因此，在选择三极管时，要求越小越好。室温下，小功率硅管的在1μA以下，锗管的一般为几微安到几十微安，所以硅管的热稳定性较锗管好。（2）集电极-发射极穿透电流是指基极开路时，由集电区穿过基区流入发射区的电流。由于，当温度升高时，比增加的更快。因此，对三极管的工作影响更大，是衡量三极管质量好坏的重要参数，其值越小越好。3．极限参数（1）集电极最大允许电流三极管工作在放大区时，若集电极电流超过一定值，其电流放大系数就会下降。三极管的值下降到正常值2/3时的集电极电流称为三极管的集电极最大允许电流。因此，使用三极管时，若超过，并不一定会损坏三极管，但是会降低值。（2）集电极-发射极反向击穿电压基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压称为集电极-发射极反向击穿电压。当电压大于时，会突然大幅度上升，说明三极管已被击穿。（3）集电极最大允许耗散功率集电极电流在流经集电结时将产生热量，使其温度升高，从而会引起三极管的参数变化。当三极管因受热而引起的参数变化不超过允许值时，集电极所消耗的最大功率称为集电极最大允许耗散功率，其计算公式为，，三者共同确定了三极管的安全工作区，如图所示。【教师】拓展场效应管相关知识场效应管是一种较新型的半导体器件，它与普通三极管的不同之处在于：普通晶体管是电流控制型器件，具有电流放大作用；场效应管是电压控制型器件，具有电压放大作用。场效应管具有噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、耗电少、便于集成等优点，在现代电子技术，特别是大规模集成电路中得到了广泛应用。场效应管根据结构的不同，可分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（IGFET）两大类。结型场效应管是基本型，不常用。而绝缘栅型场效应管应用很广。结构图详见教材。【学生】记录、理解结合PPT，讲解三极管的结构，学生通过图片对比学习两种三极管的区别，理解三个区的含义板书书写，便于学生记录三极管的符号表示方法强调集电区和发射区的不可互换性拓展三极管的诞生，提升学生的学习热情结合图片，讲解三极管内部结构条件的特点和三个区电流间的关系结合图片和实验测量数据，学生认真观察总结规律，教师引导学生得出结论结合PPT图片，讲解三极管的输入和输出特性曲线分析输入特性曲线特点分析输出特性曲线特点通过分析，学生以小组形式总结三极管的三种不同工作状态结合PPT讲解三极管的主要参数强调三极管的选择与电流放大系数的关系讲解极间的反向电流讲解三极管的极限参数拓展场效应管的相关知识，增加学生对电器的了解实操练习（35min）【教师】讲解和演示基本操作步骤用万用表判断三极管的类型、管脚极性和输入特性【教师】重点强调以下问题实施中要注意万用表量程的选择，表笔正负极要识清，观测要细心。【学生】聆听、理解、模仿操作操作步骤1.判断三极管的类型和管脚极性（1）判断三极管的类型第一步：三极管的集电极和发射极之间可视为两个反向串联的PN结，两个电极之间的正向和反向电阻都很大。因此，可在三极管三个管脚中任取两个，将万用表置于挡测量。第二步：若电阻很大，则对调万用表的红、黑表笔后再测量一次。第三步：若电阻仍然很大，则剩下的那只管脚便是基极。第四步：若两次测得的电阻值一大一小，则基极一定是这两只管脚中的一个，须重新选择管脚测量。第五步：确定三极管的基极后，可将万用表的黑表笔搭接在基极上，红表笔分别搭接在另外两只管脚上，若测得的电阻值均较小（几千欧以下，即为正向电阻），则该管为NPN型三极管。第六步：若电阻值均很大（几百千欧以上，即为反向电阻），则该管为PNP型三极管。（2）判断三极管的管脚极性第一步：对于NPN型三极管，当基极测出来以后，在剩余的两只管脚中任取一只，假定它为集电极。在假定的集电极与基极之间连接一只电阻（100kΩ，可以用手来代替）。第二步：万用表置于挡，并将黑表笔接于假定的集电极上，红表笔接在假定的发射极上，观察此时万用表的指针偏转情况。第三步：再假定另一个脚为集电极，方法同上，再观察此时万用表的指针偏转情况。第四步：比较两次测得的电阻，万用表指针偏转大的情况为正确假设。第五步：判断PNP型三极管管脚极性。与NPN型三极管判断方法相似，只是万用表的表笔接法不同。假设的集电极接红表笔，假设的发射极接黑表笔。其他操作同NPN型三极管。2．三极管的输入特性测试第一步：按图7-9所示连接电路。（详见教材）第二步：调节直流稳压电源，使其输出为12V。第三步：调节电位器，使电压按照表7-2所示的数值变化。调节电位器，使。观察电路中的微安表读数的变化，并在表中填入结果。（详见教材）3．三极管的输出特性测试第一步：按图7-9所示连接电路。（详见教材）第二步：调节电位器，使按照表7-3所示的数值变化，然后调节改变，测出对应的，并在表中填入结果。（详见教材）4．绘制三极管的输入、输出曲线根据表7-2和表7-3的测量结果，画出三极管的输入、输出特性曲线。【学生】聆听、理解、检验测量结果【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题教师演示器件的使用步骤重点强调实操练习过程中存在的注意问题，学生认真聆听学生严格按照操作步骤完成三极管类型的判断和管脚极性的判断学生严格按照操作步骤完成三极管的输入特性验证学生严格按照操作步骤完成三极管的输出特性验证学生绘制伏安特性曲线课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课认识了三极管的结构，重点分析了三极管的电流放大作用和输入输出特性曲线，熟知了三极管的重要参数指标。希望大家课后按时完成课后作业，巩固知识，提升能力。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对三极管相关知识的学习作业布置

（2min）【教师】布置课后作业请根据课堂知识，撰写实验报告。预习任务二，观看任务二的微课并记录问题。【学生】完成课后任务通过课后复习巩固学到的知识教学反思本次课采用理论讲授与实验验证相结合的方式，将理论知识与实际运用相辅相成，不仅锻炼了学生的动手操作能力，还提升了动脑分析问题的能力。但在实验操作中对于NPN三极管管脚极性的判断，容易出现错误，有些学生疑问较多，需要在以后的实习中多加提示。

课题认识基本放大电路课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解放大电路的组成（2）掌握共发射极放大电路、分压偏置放大电路、共集电极放大电路等基本放大电路的分析方法（3）掌握多级放大电路的组成、耦合方式及分析方法（4）能够测试基本放大电路思政育人目标：（1）培养了学生理论联系实际、解决实际问题的能力（2）三极管有放大作用要具备内因和外因条件，内因是事物发展变化的根本，外因是事物发展变化的条件，外因必须通过内因才能发挥作用。引导学生在人生发展过程中要正确对待内外因的关系，辩证地看待机遇（3）引领学生科技强国、专业报国意识，增强民族自信。教学重难点教学重点：放大电路的概述；共发射极放大电路；分压偏置放大电路；共集电极放大电路；多级放大电路教学难点：放大电路的分析方法教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、万用表、电流表、电压表教学设计→→→→传授新知（45min）实操练习（30min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家结合三极管知识的学习，预习基本放大电路的相关内容，记录预习中存在的疑难问题，学生负责人汇总后反馈教师。【学生】完成课前任务通过课前任务，学生记录疑难点内容，增加学生对疑难问题的好奇心，带着问题上课考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习（3min）【教师】引领学生回忆上次课教学内容，根据学生反映，检验学生掌握情况。提问三极管的结构？引导学生共同复述三极管的电流放大作用和特性曲线【学生】积极互动，给随教师一起回顾内容通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（5min）【教师】通过图片或生活现象讲解在扩音器中，当人对着话筒讲话时，声音先经过话筒变成微弱的电信号，再经过放大电路，将微弱的电信号进行放大，最后经过扬声器将放大后的信号输出。这种放大要求放大后的声音必须真实地反映讲话人的声音和语调，是一种不失真地放大。此外，扩音机的工作是需要外接直流电源来提供能量的，若没有外接直流电源，扬声器将不能工作。【教师】提出以下问题：你知道基本放大电路有哪些吗？如何对它们进行分析呢？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的积极性，主动讨论传授新知

（45min）放大电路概述【教师】通过ppt讲解放大电路概述1．放大电路的组成放大电路的组成:由三极管（或场效应管）、电阻、电容、电源等组成。基本放大电路一般是指由一个三极管组成的放大电路。放大电路的作用:将微弱变化的电信号（非电信号可通过传感器转变成电信号）放大成幅度足够大且与原信号变化规律一致的信号，以便人们测量和使用。放大电路虽然应用的场合及作用各不相同，但信号的放大过程是相同的。【教师】强调以下问题放大电路将小能量的输入信号放大成较大能量的输出信号，增加的能量是由直流电源通过放大电路转换而来，不是放大电路本身产生的。【学生】聆听、记录、理解2．放大电路的分类（1）按信号源的不同，放大电路可分为交流放大电路和直流放大电路。（2）按工作频率的不同，放大电路可分为低频放大电路、中频放大电路和高频放大电路。（3）按元件集成程度的不同，放大电路可分为分立元件放大电路和集成放大电路。（4）按三极管连接方式的不同，放大电路可分为共发射极放大电路、共基极放大电路和共集电极放大电路。（5）按放大电路级数的不同，放大电路可分为单级放大电路和多级放大电路。3．放大电路的分析方法任何放大电路的分析方法：静态和动态。静态是指放大电路没有交流输入信号（）时的直流工作状态。此时，放大电路中的电流和电压称为静态值。静态分析的目的是通过放大电路的静态值（，，），确定三极管是否处在其伏安特性曲线的合适位置。动态是指放大电路在有输入信号（）时的工作状态。此时，放大电路中的电流和电压都含有直流分量和交流分量。动态分析的目的是确定放大电路对信号的电压放大倍数，并分析放大电路的输入电阻和输出电阻等。共发射极放大电路【教师】通过ppt讲解共发射极放大电路1．共发射极放大电路的结构共发射极放大电路：当三极管应用于电子电路时，通常将一对端点作为输入端，另一对端点作为输出端，于是便有一个端点是输入电路和输出电路的公共端。如果输入信号加到基极和发射极之间，而输出信号从集电极和发射极间取出形成的电路。共发射极放大电路的作用：三极管VT：放大电路的核心，是能量转换控制器件，起电流放大作用。集电极电源电压：除为输出信号提供能量外，还保证集电结处于反偏，以使三极管起到放大作用。一般为几伏到几十伏。基极偏置电阻：和电源一起给基极提供一个合适的基极电流，并保证发射结处于正偏，使三极管工作在放大区。的阻值一般为几十千欧到几百千欧。集电极负载电阻：一方面提供直流通路，使集电结反偏；另一方面将集电极电流的变化变换为电压的变化，以实现电压放大。的阻值一般为几千欧到几十千欧。耦合电容和：在电路中起“隔直流、通交流”的作用，即把信号源与放大电路之间、放大电路与负载之间的直流隔开，而保证交流信号畅通无阻。耦合电容一般采用电解电容。使用时，应注意它的极性与加在它两端的工作电压极性相一致。和的电容值一般为几微法到几十微法。负载电阻：放大电路的负载，如扬声器、继电器、电动机、测量仪表、下一级放大电路等。【教师】强调以下问题放大电路中电压、电流的符号有几项规定：（1）直流分量用，，，等表示。（2）交流分量的瞬时值用，，，等表示。（3）交流分量的有效值用，，，等表示。（4）总量（即直流分量和交流分量的叠加）用，，，等表示。【学生】聆听、记录、理解2.共发射极放大电路的静态分析直流通路是指静态电流流经的通路。画直流通路时，电容视为开路；电感视为短路；信号源视为短路，但保留其内阻。静态分析是以直流通路进行分析。静态时，三极管基极电流、集电极电流和集-射极间电压等直流成分可用，和表示，它们在三极管特性曲线上可确定为一个点，称为静态工作点，用Q表示。静态工作点是由直流通路决定的。要定量或定性确定静态工作点，常用的方法有近似估算法和图解分析法两种。（1）静态工作点的近似估算法直流通路可求得静态值为三极管工作于放大状态时，发射结正偏，此时基本不变，硅管约为0.7V，锗管约为0.3V，所以，一般比小得多。此时的静态值为根据三极管的电流放大能力可得，。【教师】重点讲解【例7-1】（详见教材）【学生】聆听、讨论、理解（2）静态工作点的图解分析法图解分析法：利用三极管的输入、输出特性曲线，通过作图对放大电路的性能指标进行分析的方法。在静态分析中，图解分析法主要用来确定静态工作点Q。第一步：在输入特性曲线上确定Q点。由直流通路求出静态电流，在输入特性曲线上找到与对应的点即为输入回路中的Q点。第二步：在输出特性曲线上确定Q点。在输出特性曲线上画出由方程所结论：的值不同，静态工作点在直流负载线上的位置也就不同。三极管的工作状态要求不同，需要的静态工作点也不同，这可通过改变的大小来实现。偏置电流：对静态工作点的调整很重要，通常将其称为偏置电流，简称偏流。偏置电路：产生偏流的电路。（3）静态工作点的稳定放大电路应有合适的静态工作点，以保证有较好的放大效果。但实际中，有很多因素，如电源电压的波动、电路参数的变化及温度的波动等都会影响静态工作点的稳定性。实践表明，温度的波动是其中最主要的因素。如果温度升高后偏流能自动减小以限制的增大，则静态工作点便能基本稳定。固定偏置放大电路：在放大电路中，一经选定后，也就固定不变，这种电路称为固定偏置放大电路。固定偏置放大电路不能稳定静态工作点。为克服此缺点，常采用分压式偏置放大电路来稳定静态工作点。3．共发射极放大电路的动态分析动态分析是在静态值确定后分析信号的传输情况，即动态过程。分析时只考虑电流和电压的交流分量。动态分析的基本方法有图解分析法和微变等效电路法两种。（1）动态过程的图解分析法交流放大电路有信号输入时的图解分析：（1）交流信号的传输情况为（即）→→→（即）（2）电压和电流都含有直流分量和交流分量，即，，【教师】强调以下问题由于电容的隔直流作用，的直流分量不能到达输出端，因此，只有交流分量能通过构成输出电压。【学生】聆听、记录、理解（3）输入电压和输出电压的相位相反，即电路具有倒相作用；同时，输出电压比输入电压大得多，表明电路具有电压放大能力。对放大电路有一个基本要求就是输出信号尽可能不失真。失真：输出信号的波形不像输入信号的波形。非线性失真：在实际电路中，由于静态工作点设置不恰当或输入信号幅度过大等原因，使放大电路的工作范围超出了三极管工作特性曲线的线性范围，会造成输出信号的失真。非线性失真一般包括截止失真和饱和失真。截止失真：若静态工作点Q设置过低，则集电极电流太小，接近截止区。此时，在输入电压的负半周，三极管进入截止区工作，不能正常放大，表现为的负半周和输出电压的正半周顶部被削平，产生失真。这种由于三极管进入截止区工作而引起的失真称为截止失真。通过减小基极偏置电阻，增大，可将静态工作点适当上移，以消除截止失真。饱和失真：若静态工作点Q设置过高，则集电极电流太大，接近饱和区。此时，在输入电压的正半周，三极管进入饱和区工作，不能正常放大，表现为的正半周和输出电压的负半周顶部被削平，产生失真。这种由于三极管进入饱和区工作而引起的失真称为饱和失真。通过增大基极偏置电阻，减小，可将静态工作点适当下移，以消除饱和失真。（2）微变等效电路分析法放大电路的微变等效电路是把非线性元件三极管线性化，等效为一个线性元件，从而把以三极管为核心组成的放大电路等效为线性电路。然后，可用求解线性电路的方法来分析计算三极管放大电路。线性化的条件是三极管必须工作在小信号微变量情况下，即三极管必须工作在特性曲线上一个较小的范围内，才能把静态工作点附近小范围内的曲线看成直线。因此，微变等效电路法仅适用于输入信号是低频小信号的情况。三极管的微变等效电路左图为三极管的输入特性曲线，它是非线性的。当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的曲线可视为直线。当为常数时，和的比值用表示，即。称为三极管的输入电阻，它表明了三极管的交流输入特性。在小信号情况下，它是常数，一般为几百欧到几千欧，是对交流而言的一个动态等效电阻。因此，三极管的基极和发射极之间可用等效代替。低频小功率三极管的输入电阻常用下式估算，即右图为三极管的输出特性曲线。在放大区，其特性曲线为一组近似与横轴平行的直线。当为常数时，和的比值为电流放大系数，即在小信号下，为一常数。因此，三极管的输出端可用一等效电流源代替，因其电流受电流控制，故此电流源为受控源，用菱形符号表示。三极管的微变等效电路放大电路的微变等效电路在分析电路时，一般用交流通路来研究放大电路的动态性能。交流通路是指交流电流流经的通路。画交流通路时，耦合电容视为短路，直流电源若忽略其内阻也可视为短路。放大电路的电压放大倍数放大电路的电压放大倍数是输出电压与输入电压的比值，即为交流等效负载电阻，负号表示输入电压与输出电压的相位相反。当放大电路开路（未接）时，有可见，放大电路开路时的电压放大倍数比接负载时大。负载电阻越小，电压放大倍数越小。【教师】重点讲解【例7-2】（详见教材）【学生】聆听、讨论、理解放大电路的输入、输出电阻①放大电路的输入电阻。放大电路的输入电阻是放大电路两输入端之间的等效电阻，为输入电压与输入电流的比值，即在实际中，的阻值比大得多。因此，共发射极放大电路的输入电阻基本等于三极管的输入电阻，数值很小。②放大电路的输出电阻。放大电路的输出电阻是放大电路两输出端之间的等效电阻。实际求取时，将微变等效电路中的输入信号源短路（），输出端负载开路，此时，，电流源相当于开路，故一般为几千欧，因此，共发射极放大电路的输出电阻较高。分压偏置放大电路【教师】通过PPT讲解分压偏置放大电路1．分压偏置放大电路的静态分析分压偏置放大电路与前面介绍的共发射极放大电路的区别在于：三极管的基极连接有两个偏置电阻和，和对电源电压分压，使基极有一定的电位；发射极串联了电阻和电容。（a）放大电路（b）直流通路直流通路可知。一般很小，若使，则基极的电压为与三极管的参数无关，不受温度影响。直流通路可知，若使，则也与三极管的参数无关，不受温度影响。综上所述，只要电路满足和两个条件，则静态动作电压和静态工作电流将主要由外电路参数、、和决定，与三极管的参数几乎无关，不受温度变化的影响。对硅管而言，估算时的，。2．分压偏置放大电路的动态分析分压偏置放大电路的交流通路如图所示，它与共发射极放大电路的交流通路相似，等效电路也相似，其中。因此，输入电阻、输出电阻和电压放大倍数的估算公式完全相同。共集电极放大电路【教师】通过PPT讲解共集电极放大电路共集电极放大电路中，交流信号从基极输入，从发射极输出，因此该电路又称为射极输出器。1．共集电极放大电路的静态分析共集电极放大电路的直流通路，根据图中输入回路可得由此可求得共集电极放大电路静态工作点的电流为，静态工作点的电压为2．共集电极放大电路的动态分析共集电极放大电路的交流微变等效电路如图所示，据此可分析其动态性能指标。（1）电压放大倍数因，故，两者幅度相近，相位相同，|Au|小于1且接近于1。（2）输入电阻共集电极放大电路的输入电阻比较大，可达几十千欧到几百千欧。（3）输出电阻。共集电极放大电路的输出电阻很小，一般只有几欧到几十欧。共集电极放大电路具有特点：（1）电压放大倍数小于1且接近于1，且输出与输入同相，因此具有电压跟随作用。（2）输入电阻大，对信号的传递效率高。（3）输出电阻小，具有较强的带负载能力。（4）具有电流放大和功率放大作用。【教师】重点讲解【例7-3】（详见教材）【学生】聆听、讨论、理解多级放大电路【教师提问】单级放大电路与多级放大电路的区别？【学生】讨论、总结、理解单级放大电路：放大倍数有限。多级放大电路：将多个单级放大电路连接起来，组成多级放大电路，对输入信号进行连续放大，满足不同需要。【教师】通过PPT讲解多级放大电路1.多级放大电路的组成在多级放大电路中，与信号源相连接的第一级放大电路称为输入级，与负载相连接的末级放大电路称为输出级，输出级与输入级之间的放大电路称为中间级。输入级：主要完成与信号源的衔接并对信号进行放大。为使输入信号尽量不受信号源内阻的影响，输入级应具有较高的输入电阻，通常采用高输入电阻的放大电路，如共集电极放大电路等。中间级：用于将微弱的输入电压信号放大到足够的幅度，即进行电压放大。输出级：用于对信号进行功率放大，以满足输出负载所需要的功率，并实现和负载的匹配。2.多级放大电路的耦合方式耦合：多级放大电路前后两级之间的连接方式。常用的耦合方式有直接耦合、阻容耦合和变压器耦合等。（1）直接耦合直接耦合：各级放大电路之间通过导线直接相连的连接方式。直接耦合两级放大电路，前级的输出端直接与后级的输入端相连。直接耦合的多级放大电路具有良好的频率特性，既能放大交流信号，也能放大直流信号及缓慢变化的信号。同时，电路中没有大容量的电容，易于实现集成，因此，实际使用的集成放大电路一般都采用直接耦合方式。但直接耦合电路中存在以下两个问题。（1）级与级之间的直接相连导致静态工作点之间相互影响，不利于电路的设计、调试和维修。对此，可抬高后级发射极电位，或用PNP和NPN管配合实现电平移动。（2）直接耦合电路中存在零点漂移现象。零点漂移现象是指输入电压为零时，输出电压偏离零值变化的现象。产生零点漂移现象的主要原因是三极管的参数随温度的变化而变化，从而引起各级静态工作点发生变动，因此，零点漂移又称为温度漂移。直接耦合电路中，第一级的漂移对输出的影响最大，所以，零点漂移的抑制着重在第一级。（2）阻容耦合阻容耦合：各级放大电路之间通过电容和电阻相连的连接方式。由于阻容耦合方式每级之间有电容将直流隔开，因此，每级的直流通道是独立的，即每级的静态工作点不会相互影响，计算静态工作点时可每级分别计算，有利于放大电路的设计、调试和维修。阻容耦合的输出温度漂移较小，具有体积小、质量轻等优点，在分立元件电路中应用较多。但阻容耦合的低频特性较差，不适合放大直流及缓慢变化的信号，只能传递具有一定频率的交流信号，且它包含有电容元件，不便于做成集成电路。（3）变压器耦合变压器耦合：各级放大电路之间通过耦合变压器相连的连接方式。:放大电路通过耦合变压器的连接，将前级输出的交流信号经由耦合变压器耦合到后级。耦合变压器能够隔离前、后级的直流联系，使各级电路的静态工作点彼此独立，互不影响。同时，耦合变压器还有阻抗变换作用，有利于提高放大电路的输出功率。由于变压器体积大、低频特性差，又无法集成，因此变压器耦合一般应用于高频调谐放大电路或功率放大电路中。3．多级放大电路的分析多级放大电路中，各级之间是相互串行连接的，前一级的输出信号就是后一级的输入信号，后一级的输入电阻就是前一级的负载，因此，多级放大电路的电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即。多级放大电路的输入电阻等于第一级放大电路两输入端之间的等效电阻，也就是第一级的输入电阻，即。多级放大电路的输出电阻等于最后一级放大电路两输出端之间（不含负载）的等效电阻，也就是最后一级的输出电阻，即。【教师】拓展放大倍数的分贝表示方法当多级放大电路级数较多时，电压放大倍数的计算和表示都很不方便。在实际工程中，电压放大倍数常用分贝（dB）表示，称为增益，即在用增益表示多级放大电路的总电压放大倍数时，总增益应为各级增益之和，即采用分贝表示法的好处是人们能从分贝的数值上直观地表示出放大电路对信号增益的增加或衰减，给计算和使用带来很多方便。【教师】重点讲解【例7-4】（详见教材）【学生】聆听、讨论、理解【教师】拓展差分放大电路相关知识多级放大电路在直接耦合时，电路中会有零点漂移现象。抑制零点漂移最有效的方法，便是在直接耦合放大电路的前置级采用差分放大电路。差分放大电路的电路图和分析结果详见教材。【学生】聆听、记录、理解结合PPT，讲解放大电路的组成、分类和分析方法强调放大电路的作用结合PPT，介绍放大电路的分类分析两种分析放大电路的方法结合电路图，分析共发射极放大电路的结构和两种分析方法分析共发射极放大电路的作用和各电路器件的定义和大小强调放大电路中电压和电流符号的表示方法结合电路图，具体讲解共发射极放大电路的静态分析方法结合例题，具体分析共发射极放大电路结合电路图，具体讲解共发射极放大电路的动态分析法讲解动态过程的图解分析法结合电路，重点分析放大电路的两种失真现象讲解动态过程的微变等效电路分析法结合等效电路图分析放大倍数及各性能参数结合例题，具体讲解放大电路的放大倍数结合电路图，讲解分压偏置放大电路的各性能参数的计算和静态分析、动态分析讲解共集电极放大电路，重点讲解其静态分析和动态分析学生以小组讨论共集电极放大电路的特点，教师最后汇总得出结论结合所学，学生讨论单级和多级放大电路的区别讲解多级放大电路的组成，各部分的作用结合电路图分析多级放大电路的耦合方式分析直接耦合电路的特点分析阻容耦合的特点结合电路图，分析变压器耦合的特点分析多级放大电路的各性能参数大小拓展讲解放大倍数的分贝表示方法结合例题，帮助学生分析放大电路的多级放大性能参数拓展讲解差分放大电路的相关知识实操练习（30min）【教师】讲解和演示基本操作步骤MF-47型万用表为例，说明其主要性能指标、面板及使用方法，和测量电压或电流的基本步骤。说明信号发生器和示波器的主要性能指标、面板及使用方法。说明电阻和电容大小判断的方法。【教师】重点强调以下问题（1）电路接线完毕后，应认真检查接线是否正确、牢固。（2）在测量静态工作点时，应采用高内阻的电压表，且应尽可能用同一量程测量同一工作状态下各点的电压值。测量时，各信号源与测量仪器、仪表应共地。【学生】聆听、理解、模仿操作操作步骤第一步：连接电路。根据图7-32所示正确连接电路，检查无误后，接通电源，为12V。接信号发生器的正弦波输出端。接示波器，用于监测输出电压波形。（详见教材）第二步：调试最佳静态工作点（1）接入频率为1kHz的正弦波信号，信号发生器的正弦波衰减调至40dB位置，正弦波幅度旋钮从最小开始慢慢加大，即使从零开始慢慢增大，用示波器观察输出波形的变化情况（开关S先断开，即先不加负载），直至放大器出现失真。此时，可以调节电位器使失真消失或改善。然后逐渐加大信号，反复调整，直至输出波形最大而不失真为止。此时的工作点便是最佳静态工作点。（2）用万用表直流电压挡测出三极管的，，。然后将测量的结果填入表7-5中。（详见教材）第三步：放大倍数的测量。在输出为最大不失真的基础上，用毫伏表分别测出，。闭合开关S测出。根据放大倍数的计算公式（，）计算出和。将测量和计算结果填入表7-5中。（详见教材）【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题演示实验器材的使用步骤和方法重点强调实操练习过程中存在的问题，学生认真聆听学生严格按照操作步骤完成电路的测试教师随堂指导，学生以小组形式操作，对存在的问题及时咨询教师课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课主要讲解基本放大电路的组成、分类和两种分析方法，重点对共发射极放大电路进行了详细的分析，对于放大电路的各性能指标参数，同学们要能自行分析和理解，大家课下集合习题认真复习，巩固所学。【学生】总结回顾知识点总结知识点，巩固学生对基本放大电路相关知识的掌握作业布置

（2min）【教师】布置课后作业请根据课堂知识，完成项目测评中的填空题1-5和解答题1-5，并撰写实验报告。预习任务三，观看任务三的微课并记录问题。【学生】完成课后任务通过课后作业复习巩固学到的知识教学反思本次课以一种放大电路为例进行细致分析，同学们采用类比方式，能够自行分析和理解所学知识，充分调动了学生的积极性，能够在边探讨、边练习中掌握知识。但电路的分析方法较难理解，需要重复分析，同学们课下也要重点理解。

课题认识功率放大电路课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）了解OCL，OTL电路的工作原理（2）熟悉功率放大器的分类（3）能够安装与调试集成功率放大器思政育人目标：（1）培养热爱祖国的家国情怀（2）通过安装调试，促进学生的主观能动性，锻炼学生勇于探索的意识（3）培养主动思考、细致严谨的学习态度教学重难点教学重点：功率放大电路的概述；OCL和OTL电路的工作原理及性能参数；集成功率放大电路的应用教学难点：OCL和OTL电路的工作原理及性能参数教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材、万用表教学设计→→→→传授新知（30min）实操练习（40min）→→疑难解答（5min）课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家查找资料，预习功率放大电路的相关知识。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生区了解功率放大电路的相关知识，通过自学加深学生对稳压电路的理解考勤

（2min）【教师】通过文旌课堂APP让学生签到【学生】签到，班干部交假条培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况课前复习

（5min）【教师】引领学生回忆前两次课教学内容，根据学生反映，检验学生掌握情况。提问学生几种基本放大电路有哪些？带领学生回顾基本放大电路的的结构、工作原理和适用场景，检验学生的掌握情况。【学生】聆听、互动、积极回答通过课前复习，检查学生对所学知识的掌握程度，调整课程进度，让学生自行查漏补缺问题导入（3min）【教师】通过实物或PPT图片讲解随着人民生活水平的提高，很多家庭里面安装了音响设备。而在音响设备中常配有一个或几个名为“功放”的电器。这个功放便是功率放大电路应用实例。功放的好坏直接决定了音响设备最终带给人的听觉体验。【教师】提出以下问题：你知道功放的工作原理吗？常用的功率放大电路有哪些呢？【学生】讨论、举手回答【教师】通过学生的回答引入要讲的知识通过生活中常用的音响设备引入，激发学生的好奇心，提升学生用理论分析生活现象的能力传授新知

（30min）【教师提问】功率放大电路和基本放大电路有什么区别呢？【学生】讨论、举手回答从能量控制和转换的角度来看，功率放大电路和前面所述的电压放大电路没有本质区别，都是能量转换电路，只是不同的放大电路所考虑的输出性能不同。电压放大电路输入的是小电压信号，为了得到幅值尽量大且不失真的输出电压信号，主要考虑的是放大电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻；而功率放大电路输入的是大电压信号，输出的主要任务是让负载具有不失真（或失真较小）且足够大的功率。已知功率是电压与电流的乘积，因此功率放大电路不但要有足够大的输出电压，还要有足够大的输出电流。功率放大器的概述【教师】通过ppt讲解功率放大器的概述功率放大电路（功放）：在多级放大电路的末级能够向负载提供足够大的功率以驱动负载工作的电路。1．功率放大电路应满足的要求（1）应有足够大的输出功率。为了获得较大的输出功率，往往要求三极管工作在极限状态，但使用时，要考虑到三极管的极限参数，和U(BR)CEO。（2）效率要尽可能地高。由于输出功率大，造成直流电源消耗的功率也大，这中间便存在一个效率问题。效率就是负载所得到的有用功率和电源供给的直流功率的比值。（3）非线性失真要小。功率放大电路工作在大电压信号下，三极管的工作范围变大，不可避免地产生非线性失真。并且三极管的失真程度与功率有关，功率越大，失真越严重。在测量系统和电声设备上要求非线性失真尽量小，最好不发生失真。而对于工业控制系统等方面，则以输出大功率为目的，对非线性失真要求不高。（4）三极管要采取散热等保护措施。为了获得大功率，三极管承受的电压较高、电流较大，导致其温度较高，损坏的可能性比较大，因此需要采取相应的保护措施。2．功率放大电路的分类功率放大电路的分类：按三极管导通状态的不同，功率放大电路的工作状态可分为甲类、乙类和甲乙类三种。甲类：工作状态的静态工作点位于放大区，其静态功耗大，效率低，但失真较小；乙类：工作状态的静态工作点位于截止区，其静态功耗接近于零，效率高，但存在严重的失真；甲乙类：工作状态的静态工作点接近截止区，它的失真现象较乙类轻，并且静态功耗小，效率高。总结：甲类工作状态下效率较低，而乙类和甲乙类工作状态下，虽然提高了效率，但会产生较严重的失真。【学生】聆听、理解、记录无输出电容（OCL）的互补对称功率放大电路【教师】通过PPT讲解无输出电容（OCL）的互补对称功率放大电路无输出电容（OCL）的互补对称功率放大电路：属于乙类放大电路，OCL电路中，正负电源的绝对值相同，三极管和是参数特性对称一致的NPN管和PNP管，它们的基极连在一起作为输入端，发射极连在一起直接接负载。1．工作原理（1）静态分析静态时，由于两三极管的基极都未加偏置电压，因此，它们都不导通，电流为零，工作于截止区，属于乙类工作状态。此时，发射极的电位为零，负载上无电流。（2）动态分析设输入信号为正弦电压，当输入信号位于正半周时，的发射结正偏导通，的发射结反偏截止，有电流经流向负载，在负载RL上获得正半周输出电压。当输入信号位于负半周时，发射结反偏截止，发射结正偏导通，有电流经负载流向，在负载上获得负半周输出电压。可见，在的整个周期内，和轮流导通，从而在上得到完整的输出电压，因此，此电路称为互补对称功率放大电路。【教师】拓展交越失真相关知识交越失真：当输入信号小于三极管的开启电压时，三极管不导通，因此，在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真。为消除交越失真，可利用两个二极管和的直流电压降，作为和VT2的基极偏置电压，使和工作在微导通的甲乙类工作状态，既可消除交越失真，同时又不会产生过多的管耗。【学生】聆听、理解、记录2．性能参数计算（1）最大输出功率OCL电路的输出功率为为输出电压的峰值。理想条件下，负载获得最大输出电压时，其峰值接近电源电压，所以，负载获得的最大输出功率为。（2）电源功率直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。电源功率为（3）效率OCL电路的效率η为当电路输出最大功率时，功率放大电路的效率达到最大，即（4）管耗电源输入的直流功率有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。有一最大值，即当时，对一只三极管，有。【学生】聆听、理解、自行推导无输出变压器（OTL）的互补对称功率放大电路【教师】通过PP