三极管及放大电路基础教案

第2章三极管及放大电路基础【课题】2.1三极管【教学目的】1．掌握三极管结构特点、类型和电路符号。2．了解三极管的电流分配关系及电流放大作用。3．理解三极管的三种工作状态的特点，并会判断三极管所处的工作状态。4．理解三极管的主要参数的含义。【教学重点】1．三极管结构特点、类型和电路符号。2．三极管的电流分配关系及电流放大作用。3．三极管的三种工作状态及特点。【教学难点】1．三极管的电流分配关系和对电流放大作用的理解。2．三极管工作在放大状态时的条件。3．三极管的主要参数的含义。【教学参考学时】2学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、引入新课搭建一个简单的三极管基本放大电路，通过对放大电路输入信号及输出信号的测试，引导学生认识三极管，并知道三极管能放大信号，为后续的学习打下基础。二、讲授新课2.1.1三极管的基本结构三极管是在一块半导体基片上制作出两个相距很近的PN结构成的。两个PN结把整块半导体基片分成三部分，中间部分是基区，两侧部分分别是发射区和集电区，排列方式有NPN和PNP两种，2.1.2三极管的电流放大特性三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量，这就是三极管的电流放大特性。要使三极管具有放大作用，必须给管子的发射结加正偏电压，集电结加反偏电压。三极管三个电极的电流(基极电流BI、集电极电流CI、发射极电流EI)之间的关系为：CBEIII、BCII、BCII2.1.3三极管的特性曲线三极管外部各极电流与极间电压之间的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安特性曲线。1.输入特性曲线输入特性曲线是指当集-射极之间的电压CEV为定值时，输入回路中的基极电流BI与加在基-射极间的电压BEV之间的关系曲线。三极管的输入特性曲线与二极管的正向伏安特性曲线相似，也存在一段死区。2.输出特性曲线输出特性曲线是指当基极电流BI为定值时，输出电路中集电极电流CI与集-射极间的电压CEV之间的关系曲线。BI不同，对应的输出特性曲线也不同。截止区：0BI曲线以下的区域。此时，发射结处于反偏或零偏状态，集电结处于反偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于断开状态。饱和区：曲线上升和弯曲部分的区域。此时，发射结和集电结均处于正偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于闭合状态。放大区：曲线中接近水平部分的区域。此时，发射结正偏，集电结反偏。三极管具有电流放大作用。2.1.4三极管的主要参数1.性能参数：电流放大系数、，集电极-基极反向饱和电流CBOI，集电极-发射极反向饱和电流CEOI。2.极限参数：集电极最大允许电流CMI、集电极-发射极反向击穿电压CEOBRV)(、集电极最大允许耗散功率CMP。3．频率参数：共发射极截止频率f、特征频率Tf。2.1.5三极管的分类三极管的种类很多，分类方法也有多种。分别从材料、用途、功率、频率、制作工艺等方面对三极管的类型予以介绍。三、课堂小结1．三极管的结构、类型和电路符号。2．三极管的电流放大作用。3．三极管三种工作状态的特点。4．三极管的主要参数。四、课堂思考P37思考与练习题1、2、3。五、课后练习P68一、填空题：1、2；二、判断题：1；三、选择题：1、5。【课题】2.2三极管基本放大电路【教学目的】1．掌握基本共射极放大电路的组成并理解电路各元件的作用。2．理解基本共射极放大电路放大信号的工作原理。3．了解小信号放大器的主要性能指标。4．了解共集电极放大电路和共基极放大电路的电路结构、特点及应用。【教学重点】1．基本共射极放大电路的组成及各元件的作用。2．基本共射极放大电路放大信号的工作原理。3．小信号放大器的主要性能指标。【教学难点】1．基本共射极放大电路放大信号的工作原理。2．三种放大电路的电路结构及性能比较。【教学参考学时】2学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、复习1．三极管的结构、类型和电路符号。2．三极管三种工作状态的特点。二、引入新课通过演示功放经扬声器放出音乐的过程，向学生讲解放大电路的基本结构和信号流程，使学生对放大电路有初步的认识。三、讲授新课2.2.1基本共射放大电路1．放大电路中各元件的作用（对照书本P41页图2.10）V：三极管，起电流放大作用；CCV：直流电源，提供偏压和能源；bR：基极偏置电阻，向三极管的基极提供合适的偏置电流；cR：集电极负载电阻，把三极管的电流放大转换为电压放大；1C和2C：耦合电容，传递交流信号、隔断直流电。2．放大电路中电压、电流符号的规定大写物理量符号大写下标，表示直流信号；小写物理量符号小写下标，表示交流信号；小写物理量符号大写下标，表示交流和直流叠加信号；大写物理量符号小写下标，表示交流信号的有效值。3．放大电路的工作原理对照书本P42页图2.11介绍基本共射放大电路中各处电压、电流的变化过程，使学生了解共射放大电路具有电压放大作用，同时，输出电压ov与输入电压iv的相位正好相反，说明共射放大电路还具有反相作用。2.2.2小信号放大器的主要性能指标1．放大倍数：电压放大倍数iovVVA；电流放大倍数ioiIIA；电压增益vvAGlg20（dB）。2．输入电阻：输入电阻iiiIVR，为输入电压与输入电流的比值，iR越大，放大器输入端得到的输入电压就越高。3．输出电阻：LRoooIVR，为从放大器输出端看进去的交流等效电阻（它不包括外接负载电阻LR），oR越小，放大器输出端带负载的能力越强。*2.2.3三种基本放大电路的性能比较1．共射放大电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻居其它两种电路之中，输出电阻较大，频带较窄；常作为低频电压放大的单元电路。2．共集放大电路只能放大电流而不能放大电压，是三种基本放大电路中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，并有电压跟随的特点；常用于电压放大的输入级或输出级，在功率放大电路中也常采用这种电路形式。3．共基放大电路只能放大电压而不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当，频率特性是三种基本电路中最好的；常用作宽频带放大电路。四、课堂小结1．基本共射放大电路中各元件的作用。2．基本共射放大电路信号放大的特点。3．小信号放大器的主要性能指标。五、课堂思考P41思考与练习题1、2、3。六、课后练习P68一、填空题：3、5；三、选择题：3、4。【课题】2.3放大电路的分析【教学目的】1．理解放大电路的直流通路、交流通路的概念，会画放大电路对应的直流通路和交流通路。2．了解放大电路的分析方法。3．掌握基本共射极放大电路静态参数和动态参数的计算方法。【教学重点】1．分析放大电路的直流通路和交流通路。2．基本共射极放大电路静态参数和动态参数的计算。【教学难点】1．画放大电路的交流通路。2．用估算的方法分析放大电路的静态和动态参数。【教学参考学时】1学时【教学方法】讲授法【教学过程】一、复习小信号放大器的主要性能指标。二、讲授新课2.3.1放大器的直流通路与交流通路1．直流通路直流通路用于研究电路的静态工作点，画直流通路的原则为：电容视为开路、电感线圈视为短路。2．交流通路交流通路用于研究放大电路的动态参数及性能指标，画交流通路的原则为：电容视为短路、直流电源视为短路。*2.3.2放大器的静态与动态分析1．放大电路的静态分析借助于放大电路的直流通路，估算其静态工作点Q，即静态时电路中各处的直流电流和直流电压：BCCBQRVI、BQCQII、CCQCCCEQRIVV。2．放大电路的动态分析借助于放大电路的交流通路，估算其主要性能指标：电压放大倍数beLvrRA'、输入电阻beirR、输出电阻CoRR，其中)()(26)1(300mAImVrEQbe。三、课堂小结1．直流通路与交流通路的概念、绘制原则。2．基本共射放大电路静态工作点的估算。3．基本共射放大电路主要性能指标的估算。四、课堂思考P44思考与练习题1、2。五、课后练习P68一、填空题：6；三、选择题：2；四、技能实践题：2；五、综合题：1。【课题】2.4放大器静态工作点的稳定【教学目的】1．理解设置静态工作点的重要性。2．掌握分压式偏置电路、集电极－基极偏置电路组成特点及稳定静态工作点的原理。3．了解分压式偏置电路静态工作点的估算方法。【教学重点】1．放大器静态工作点稳定的意义。2．分压式偏置电路、集电极－基极偏置电路的组成特点及稳定静态工作点的原理。【教学难点】1．分压式偏置电路、集电极－基极偏置电路稳定静态工作点的原理。2．分压式偏置电路静态工作点的估算。【教学参考学时】1学时【教学方法】讲授法、分组讨论法【教学过程】一、复习基本共射放大电路静态工作点的估算。二、引入新课通过静态工作点对输出波形影响的演示实验，使学生认识到静态工作点变化，会对输出波形造成影响。三、讲授新课2.4.1放大器静态工作点稳定的意义由演示实验可知，当静态工作点发生变化，放大电路的工作状态也会发生变化，甚至会出现波形失真。如静态工作电流BQI变大，会出现饱和失真；静态工作电流BQI变小，会出现截止失真。实际应用中电源电压的波动、元件的老化或因温度变化引起三极管参数的变化，都会造成静态工作点变化，从而使动态参数发生变化，最终导致电路出现异常。为了保证电路在各种复杂情况下能正常工作，采用能稳定静态工作点的偏置电路，是非常必要的。2.4.2放大器静态工作点的稳定措施1．分压式偏置电路电路结构见书本P49页图2.19。静态工作点稳定的条件为：BQIII21。稳定静态工作点的过程为：（某原因）→CQI↑→EQI↑→EQV↑→BEQV↓→BQI↓CQI↓分压式偏置电路静态工作点的估算：CCbbbBQVRRRV212、eBEQBQCQRVVI、CQBQII、)(ecCQCCCEQRRIVV。2．集电极－基极偏置电路电路结构见书本P50页图2.21。该电路的特点是：偏置电阻bR跨接在三极管的c极与b极之间。自动稳定静态工作点的过程为：温度升高→CQI↑→CEQV↓→BQI↓CQI↓四、课堂小结1．放大器静态工作点稳定的意义。2．分压式偏置电路稳定静态工作点的过程。3．集电极-基极偏置电路稳定静态工作点的过程。五、课堂思考P47思考与练习题1、2、3、4。六、课后练习P68一、填空题：7；二、判断题：2；四、技能实践题：1；五、综合题：2。【课题】2.5多级放大电路【教学目的】1．掌握多级放大电路常用级间耦合方式的电路连接特点及应用场合。2．了解多级放大电路主要参数的计算方法。【教学重点】1．多级放大电路常用的级间耦合方式。2．不同级间耦合方式的电路连接特点及应用场合。3．多级放大电路主要参数的计算。【教学难点】放大电路的频率特性及通频带的概念。【教学参考学时】1学时【教学方法】讲授法【教学过程】一、复习1．基本共射放大电路放大倍数的估算公式。2．分析一个单管共射放大电路放大倍数的范围。二、引入新课如果在实际的信号放大中，要求的放大倍数远远超过单管放大电路所能放大的范围，那么就应该考虑将二个或更多个单管放大电路连接起来，得到更大的放大倍数。三、讲授新课2.5.1多级放大电路的极间耦合方式在多级放大电路中，级间耦合一方面要确保各级放大电路有合适的静态工作点，另一方面要使前一级的输出信号尽量不受衰减地传至后一级。1．阻容耦合将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。阻容耦合放大电路中各级的静态工作点相互独立，但低频特性差且不便于集成化，因此，广泛应用在分立元件电路中。2．变压器耦合将放大电路的前级输出端通过变压器接到后级输入端或负载电阻上。变压器耦合放大电路的各级静态工作点各自独立，具有阻抗变换作用，易于实现级间的阻抗匹配，但低频特性差且不便于集成化，因此，在分立元件功率放大电路中应用较多。3.直接耦合将放大电路的前一级输出端直接连接到后一级的输入端。直接耦合放大电路有良好的低频特性，便于集成化，但各级之间的静态工作点相互牵连、互相影响，且存在零点漂移，因此，多应用于集成放大电路中。4．光电耦合将放大电路的前级