三極管及放大電路基礎教案..

1、第2章三極管及放大電路基礎【課題】2.1三極管【教學目的】1掌握三極管結構特點、類型和電路符號。2了解三極管的電流分配關系及電流放大作用。3理解三極管的三種工作狀態(tài)的特點，并會判斷三極管所處的工作狀態(tài)。4理解三極管的主要參數的含義?！窘虒W重點】1三極管結構特點、類型和電路符號。2三極管的電流分配關系及電流放大作用。3三極管的三種工作狀態(tài)及特點?！窘虒W難點】1三極管的電流分配關系和對電流放大作用的理解。2三極管工作在放大狀態(tài)時的條件。3三極管的主要參數的含義?！窘虒W參考學時】2學時【教學方法】講授法、分組討論法【教學過程】一、引入新課搭建一個簡單的三極管基本放大電路，通過對放大電路輸入信號及輸出

2、信號的測試，引導學生認識三極管，并知道三極管能放大信號，為后續(xù)的學習打下基礎。二、講授新課2.1.1 三極管的基本結構三極管是在一塊半導體基片上制作出兩個相距很近的PN結構成的。兩個PN結把整塊半導體基片分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側部分分別是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有NPN和PNP兩種，2.1.2 三極管的電流放大特性三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量，這就是三極管的電流放大特性。要使三極管具有放大作用，必須給管子的發(fā)射結加正偏電壓，集電結加反偏電壓。三極管三個電極的電流(基極電流、集電極電流、發(fā)射極電流)之間的關系為：、 2.1.3 三極管的特性曲線三極管外部各極

3、電流與極間電壓之間的關系曲線，稱為三極管的特性曲線，又稱伏安特性曲線。1. 輸入特性曲線輸入特性曲線是指當集-射極之間的電壓為定值時，輸入回路中的基極電流與加在基-射極間的電壓之間的關系曲線。三極管的輸入特性曲線與二極管的正向伏安特性曲線相似，也存在一段死區(qū)。2. 輸出特性曲線輸出特性曲線是指當基極電流為定值時，輸出電路中集電極電流與集-射極間的電壓之間的關系曲線。不同，對應的輸出特性曲線也不同。截止區(qū)：曲線以下的區(qū)域。此時，發(fā)射結處于反偏或零偏狀態(tài)，集電結處于反偏狀態(tài)，三極管沒有電流放大作用，相當于一個開關處于斷開狀態(tài)。飽和區(qū)：曲線上升和彎曲部分的區(qū)域。此時，發(fā)射結和集電結均處于正偏狀態(tài)，三

4、極管沒有電流放大作用，相當于一個開關處于閉合狀態(tài)。放大區(qū)：曲線中接近水平部分的區(qū)域。此時，發(fā)射結正偏，集電結反偏。三極管具有電流放大作用。2.1.4三極管的主要參數1. 性能參數：電流放大系數、，集電極-基極反向飽和電流，集電極-發(fā)射極反向飽和電流。2. 極限參數：集電極最大允許電流、集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓、集電極最大允許耗散功率。3頻率參數：共發(fā)射極截止頻率、特征頻率 。2.1.5 三極管的分類 三極管的種類很多，分類方法也有多種。分別從材料、用途、功率、頻率、制作工藝等方面對三極管的類型予以介紹。三、課堂小結1三極管的結構、類型和電路符號。2三極管的電流放大作用。3三極管三種工作狀態(tài)的

5、特點。4三極管的主要參數。四、課堂思考P37 思考與練習題1、2、3。五、課后練習P68 一、填空題：1、2；二、判斷題：1；三、選擇題：1、5?！菊n題】2.2三極管基本放大電路【教學目的】1掌握基本共射極放大電路的組成并理解電路各元件的作用。2理解基本共射極放大電路放大信號的工作原理。3了解小信號放大器的主要性能指標。4了解共集電極放大電路和共基極放大電路的電路結構、特點及應用。【教學重點】1基本共射極放大電路的組成及各元件的作用。2基本共射極放大電路放大信號的工作原理。3小信號放大器的主要性能指標。【教學難點】1基本共射極放大電路放大信號的工作原理。2三種放大電路的電路結構及性能比較?！窘?/p>

6、學參考學時】2學時【教學方法】講授法、分組討論法【教學過程】一、復習 1三極管的結構、類型和電路符號。 2三極管三種工作狀態(tài)的特點。二、引入新課通過演示功放經揚聲器放出音樂的過程，向學生講解放大電路的基本結構和信號流程，使學生對放大電路有初步的認識。三、講授新課2.2.1 基本共射放大電路1放大電路中各元件的作用對照書本P41頁 圖2.10：三極管，起電流放大作用；：直流電源，提供偏壓和能源；：基極偏置電阻，向三極管的基極提供合適的偏置電流；：集電極負載電阻，把三極管的電流放大轉換為電壓放大；和：耦合電容，傳遞交流信號、隔斷直流電。2放大電路中電壓、電流符號的規(guī)定大寫物理量符號大寫下標，表示直

7、流信號；小寫物理量符號小寫下標，表示交流信號；小寫物理量符號大寫下標，表示交流和直流疊加信號；大寫物理量符號小寫下標，表示交流信號的有效值。3放大電路的工作原理對照書本P42頁圖2.11介紹基本共射放大電路中各處電壓、電流的變化過程，使學生了解共射放大電路具有電壓放大作用，同時，輸出電壓與輸入電壓的相位正好相反，說明共射放大電路還具有反相作用。2.2.2 小信號放大器的主要性能指標1放大倍數：電壓放大倍數；電流放大倍數；電壓增益dB。2輸入電阻：輸入電阻，為輸入電壓與輸入電流的比值，越大，放大器輸入端得到的輸入電壓就越高。3輸出電阻：，為從放大器輸出端看進去的交流等效電阻它不包括外接負載電阻，

8、越小，放大器輸出端帶負載的能力越強。*2.2.3 三種基本放大電路的性能比較1共射放大電路既能放大電流又能放大電壓，輸入電阻居其它兩種電路之中，輸出電阻較大，頻帶較窄；常作為低頻電壓放大的單元電路。2共集放大電路只能放大電流而不能放大電壓，是三種基本放大電路中輸入電阻最大、輸出電阻最小的電路，并有電壓跟隨的特點；常用于電壓放大的輸入級或輸出級，在功率放大電路中也常采用這種電路形式。3共基放大電路只能放大電壓而不能放大電流，輸入電阻小，電壓放大倍數和輸出電阻與共射電路相當，頻率特性是三種基本電路中最好的；常用作寬頻帶放大電路。四、課堂小結1基本共射放大電路中各元件的作用。2基本共射放大電路信號放

9、大的特點。3小信號放大器的主要性能指標。五、課堂思考P41 思考與練習題1、2、3。六、課后練習P68 一、填空題：3、5；三、選擇題：3、4。【課題】2.3放大電路的分析【教學目的】1理解放大電路的直流通路、交流通路的概念，會畫放大電路對應的直流通路和交流通路。2了解放大電路的分析方法。3掌握基本共射極放大電路靜態(tài)參數和動態(tài)參數的計算方法。【教學重點】1分析放大電路的直流通路和交流通路。2基本共射極放大電路靜態(tài)參數和動態(tài)參數的計算?！窘虒W難點】1畫放大電路的交流通路。2用估算的方法分析放大電路的靜態(tài)和動態(tài)參數?！窘虒W參考學時】1學時【教學方法】講授法【教學過程】一、復習小信號放大器的主要性能

10、指標。二、講授新課2.3.1放大器的直流通路與交流通路1直流通路直流通路用于研究電路的靜態(tài)工作點，畫直流通路的原則為：電容視為開路、電感線圈視為短路。2交流通路交流通路用于研究放大電路的動態(tài)參數及性能指標，畫交流通路的原則為：電容視為短路、直流電源視為短路。*2.3.2放大器的靜態(tài)與動態(tài)分析1放大電路的靜態(tài)分析借助于放大電路的直流通路，估算其靜態(tài)工作點Q，即靜態(tài)時電路中各處的直流電流和直流電壓：、。2放大電路的動態(tài)分析借助于放大電路的交流通路，估算其主要性能指標：電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻，其中。三、課堂小結1直流通路與交流通路的概念、繪制原則。2基本共射放大電路靜態(tài)工作點的估算。3基本

11、共射放大電路主要性能指標的估算。四、課堂思考P44 思考與練習題1、2。五、課后練習P68 一、填空題：6；三、選擇題：2；四、技能實踐題：2；五、綜合題：1?！菊n題】2.4放大器靜態(tài)工作點的穩(wěn)定【教學目的】1理解設置靜態(tài)工作點的重要性。2掌握分壓式偏置電路、集電極基極偏置電路組成特點及穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理。3了解分壓式偏置電路靜態(tài)工作點的估算方法。【教學重點】1放大器靜態(tài)工作點穩(wěn)定的意義。2分壓式偏置電路、集電極基極偏置電路的組成特點及穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理?！窘虒W難點】1分壓式偏置電路、集電極基極偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理。2分壓式偏置電路靜態(tài)工作點的估算?！窘虒W參考學時】1學時【教學方法

12、】講授法、分組討論法【教學過程】一、復習基本共射放大電路靜態(tài)工作點的估算。二、引入新課通過靜態(tài)工作點對輸出波形影響的演示實驗，使學生認識到靜態(tài)工作點變化，會對輸出波形造成影響。三、講授新課2.4.1 放大器靜態(tài)工作點穩(wěn)定的意義由演示實驗可知，當靜態(tài)工作點發(fā)生變化，放大電路的工作狀態(tài)也會發(fā)生變化，甚至會出現波形失真。如靜態(tài)工作電流變大，會出現飽和失真；靜態(tài)工作電流變小，會出現截止失真。實際應用中電源電壓的波動、元件的老化或因溫度變化引起三極管參數的變化，都會造成靜態(tài)工作點變化，從而使動態(tài)參數發(fā)生變化，最終導致電路出現異常。為了保證電路在各種復雜情況下能正常工作，采用能穩(wěn)定靜態(tài)工作點的偏置電路，是

13、非常必要的。2.4.2 放大器靜態(tài)工作點的穩(wěn)定措施1分壓式偏置電路電路結構見書本P49頁圖2.19。靜態(tài)工作點穩(wěn)定的條件為：。穩(wěn)定靜態(tài)工作點的過程為：某原因 分壓式偏置電路靜態(tài)工作點的估算：、。2集電極基極偏置電路電路結構見書本P50頁圖2.21。該電路的特點是：偏置電阻跨接在三極管的極與極之間。 自動穩(wěn)定靜態(tài)工作點的過程為：溫度升高 四、課堂小結1放大器靜態(tài)工作點穩(wěn)定的意義。2分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的過程。3集電極-基極偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的過程。五、課堂思考P47 思考與練習題1、2、3、4。六、課后練習P68 一、填空題：7；二、判斷題：2；四、技能實踐題：1；五、綜合題：2?！?/p>

14、課題】2.5多級放大電路【教學目的】1掌握多級放大電路常用級間耦合方式的電路連接特點及應用場合。2了解多級放大電路主要參數的計算方法?！窘虒W重點】1多級放大電路常用的級間耦合方式。2不同級間耦合方式的電路連接特點及應用場合。3多級放大電路主要參數的計算。【教學難點】放大電路的頻率特性及通頻帶的概念。【教學參考學時】1學時【教學方法】講授法【教學過程】一、復習1基本共射放大電路放大倍數的估算公式。 2分析一個單管共射放大電路放大倍數的范圍。二、引入新課如果在實際的信號放大中，要求的放大倍數遠遠超過單管放大電路所能放大的范圍，那么就應該考慮將二個或更多個單管放大電路連接起來，得到更大的放大倍數。三

15、、講授新課2.5.1 多級放大電路的極間耦合方式在多級放大電路中，級間耦合一方面要確保各級放大電路有合適的靜態(tài)工作點，另一方面要使前一級的輸出信號盡量不受衰減地傳至后一級。1阻容耦合將放大電路的前級輸出端通過電容接到后級輸入端。阻容耦合放大電路中各級的靜態(tài)工作點相互獨立，但低頻特性差且不便于集成化，因此，廣泛應用在分立元件電路中。2變壓器耦合將放大電路的前級輸出端通過變壓器接到后級輸入端或負載電阻上。變壓器耦合放大電路的各級靜態(tài)工作點各自獨立，具有阻抗變換作用，易于實現級間的阻抗匹配，但低頻特性差且不便于集成化，因此，在分立元件功率放大電路中應用較多。3. 直接耦合將放大電路的前一級輸出端直接

16、連接到后一級的輸入端。直接耦合放大電路有良好的低頻特性，便于集成化，但各級之間的靜態(tài)工作點相互牽連、互相影響，且存在零點漂移，因此，多應用于集成放大電路中。4光電耦合將放大電路的前級輸出端通過光電耦合器接到后級輸入端。光電耦合放大電路各級電路的靜態(tài)工作點互不影響，且實現了前后電路的電氣隔離，但直接用來傳輸模擬量時精度較差，在電子設備中得到廣泛的應用。2.5.2 多級放大電路的主要性能指標1. 電壓放大倍數、 2輸入電阻和輸出電阻輸入電阻是第一級的輸入電阻；輸出電阻是最后一級的輸出電阻。3頻率特性與通頻帶工程上，把電壓放大倍數下降到中頻時的0.707倍所對應的低端頻率稱為下限頻率，對應的高端頻率

17、稱為上限頻率，并把與之間的頻率范圍稱為該放大電路的通頻帶，用表示，即 。多級放大電路提高了電壓放大倍數，但通頻帶變窄。因此，為了滿足多級放大電路通頻帶的要求，必須把每個單級放大電路的通頻帶設計得更寬一些。 四、課堂小結1多級放大電路常用的級間耦合方式。2阻容耦合、變壓器耦合、直接耦合、光電耦合的電路連接特點、各自的優(yōu)缺點及應用場合。3多級放大電路電壓放大倍數、輸入輸出電阻的計算。4、通頻帶的概念，以及多級放大電路與單級放大電路相比，通頻帶的變化情況。五、課堂思考P52 思考與練習題1、2、3。六、課后練習P68 一、填空題：4；二、判斷題：3。【課題】2.6場效晶體管放大器【教學目的】1了解絕

18、緣柵型和結型場效晶體的結構特點、類型。2掌握絕緣柵型和結型場效晶體管的電路符號。3理解場效晶體管電壓控制原理、特性曲線及三個工作區(qū)域的特點。4了解場效晶體管主要參數的含義。5了解場效晶體管放大電路的結構及偏置方式?！窘虒W重點】1絕緣柵型和結型場效晶體管的結構特點、類型和電路符號。2場效晶體管的電壓控制原理、特性曲線及三個工作區(qū)域的特點。3場效晶體管放大電路結構及偏置方式。【教學難點】1絕緣柵型和結型場效晶體管的結構特點。2場效晶體管電壓控制原理及三個工作區(qū)域的特點。3場效晶體管主要參數的含義?！窘虒W參考學時】2學時【教學方法】講授法【教學過程】一、復習1三極管的電流放大原理。2分壓偏置式單管共

19、射放大電路組成特點及穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理。二、講授新課2.6.1 場效晶體管簡介場效晶體管簡稱場效管，是利用輸入電壓產生的電場效應來控制輸出電流的器件，故其屬于電壓控制型半導體器件。與三極管相比，它具有輸入電阻高、噪聲低、功耗小等優(yōu)點，因此，在大規(guī)模集成電路中得到廣泛的應用。1絕緣柵場效管結構：絕緣柵場效管有耗盡型和增強型兩大類，每一類又有溝道和溝道兩種。其電路符號見書本P56頁圖2.30，襯底的實線和虛線分別表示有預留導電溝道和沒有預留導電溝道，箭頭指向管內表示為溝道MOS管，箭頭指向管外表示為溝道MOS管。工作原理書本P56頁圖2.31：以增強型MOS場效管為例，當柵、源極間電壓時，漏、源

20、極間沒有導電溝道，漏極電流，處于截止狀態(tài)。當時，漏區(qū)和源區(qū)間有導電溝道溝道，此時，如果在漏極和源極之間加正向電壓，則會有電流經溝道到達源極，形成漏極電流，場效管處于導通狀態(tài)。主要特性：場效管的主要特性有轉移特性和輸出特性。著重介紹輸出特性曲線的三個區(qū)域可變電阻區(qū)、飽和區(qū)和擊穿區(qū)。2結型場效管結構：結型場效管有N溝道和P溝道兩大類。其電路符號見書本P58頁圖2.33，柵極箭頭指向管內表示為溝道結型場效管，柵極箭頭指向管外表示為溝道結型場效管。主要特性：與絕緣柵型場效管相似，簡單介紹。3場效管的主要參數開啟電壓、 夾斷電路、 漏極飽和電流、 跨導、 漏源擊穿電壓。2.6.2 場效晶體管放大電路場效

21、管放大電路也有三種組態(tài)：共源極放大電路、共漏極放大電路和共柵極放大電路，分別與三極管放大電路的共射放大電路、共集放大電路和共基放大電路相對應。其中最常見的是共源極放大電路。1. 分壓式偏置放大電路介紹電路結構，各元件的作用及簡單的工作原理。2自給偏壓式偏置放大電路介紹電路結構，各元件的作用及簡單的工作原理。三、課堂小結1絕緣柵型和結型場效晶體管的類型和電路符號。2場效晶體管的電壓控制原理、特性曲線及三個工作區(qū)域的特點。3場效晶體管主要參數的含義。4、場效晶體管放大電路結構及偏置方式。四、課堂思考P57 思考與練習題1、2、3。五、課后練習P68一、填空題：8；二、判斷題：4?！菊n題】實訓項目2

22、.1三極管的管腳識別和質量判斷【實訓目標】1掌握常用三極管的管腳識別方法。2掌握常用三極管的類型判斷和質量判斷方法。【實訓重點】1常用三極管的管腳識別方法。2常用三極管的質量判斷?！緦嵱栯y點】三極管的質量判斷【參考實訓課時】1學時【實訓方法】 講授法、演示法、實操法【實訓過程】一、實訓任務任務一三極管的類型及管腳識別三極管的型號一般都直接標注在管殼上，根據三極管的命名方法即可知其類型是NPN還是PNP。其管腳的分布有一定的規(guī)律，可通過分布特征直接分辨三極管的三個管腳。利用實訓室提供的不同型號三極管介紹管腳的分布規(guī)律。如果不知道三極管的類型及管子的引腳排列，可用指針式萬用表按照書本P61頁的操作

23、步驟進行識別。介紹判定基極和三極管類型、判定集電極和發(fā)射極的方法。任務二三極管的質量判斷以NPN型管為例1穿透電流的估測1 將萬用表置于歐姆擋R×100或×1K擋。2將三極管基極懸空，萬用表紅表筆接發(fā)射極，黑表筆接集電極，此時測得阻值應在幾十到幾百千歐以上。假設阻值很小，說明穿透電流大，穩(wěn)定性差；假設阻值為零，說明管子已經擊穿；假設阻值無窮大，說明管子內部斷路；假設阻值不穩(wěn)定或阻值逐漸下降，說明管子噪聲大、不穩(wěn)定，不宜采用。2電流放大系數的測量1將萬用表量程開關旋至擋。2將三極管的3個電極對應插入N列的三個插孔中，此時讀出的數值即為該三極管的電流放大系數，如果太小，則表示該

24、三極管已失去放大作用。任務三綜合訓練對3只不同型號的三極管，按上述步驟分別進行類型及引腳的識別和質量判斷。二、實訓小結1三極管的類型判斷和管腳的識別。2三極管的質量判斷。三、課堂思考如果三極管為PNP型，應如何對其進行管腳的識別和質量判斷？四、課后作業(yè)1實訓報告及本次實訓的體會和收獲。2完成項目實訓評價表的學生自評部分?！菊n題】實訓項目2.2 三極管放大電路的測量【實訓目標】1掌握分壓式偏置電路靜態(tài)工作點的測量方法。2掌握示波器和信號發(fā)生器的使用。3掌握分壓式偏置電路輸入、輸出波形及電壓放大倍數的測量方法。4了解波形失真的原因，并用示波器觀察不同的失真波形?！緦嵱栔攸c】1分壓式偏置電路靜態(tài)工作

25、點的測量方法。2示波器和信號發(fā)生器的使用。3分壓式偏置電路輸入、輸出波形及電壓放大倍數的測量?！緦嵱栯y點】1分壓式偏置電路輸入、輸出波形及電壓放大倍數的測量。2用示波器觀察不同的失真波形，了解波形失真的原因?！緟⒖紝嵱栒n時】2學時【實訓方法】講授法、演示法、實操法【實訓過程】一、實訓任務任務一分壓式偏置電路靜態(tài)工作點的測量1根據電路原理圖在實訓箱中完成分壓式偏置放大電路的連接。2檢查無誤后給放大電路加上15V直流電源，并調節(jié)電位器，使放大器處于放大的工作狀態(tài)。3用萬用表分別測量分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點、。 任務二示波器、信號發(fā)生器的使用練習1熟悉示波器面板上各開關、旋鈕的位置，按使用說明將各

26、開關、旋鈕置于合適的擋位。通電后，調節(jié)各個旋鈕，直至熒光屏上呈現清晰的掃描線。2熟悉信號發(fā)生器面板上各開關、旋鈕的位置和作用。3由低頻信號發(fā)生器輸出幅度為100 mV，頻率分別為 100Hz、200 Hz、1kHz、10kHz的正弦波、矩形波和三角波信號，利用示波器觀察波形；測出其周期；再計算各自的頻率，并與信號發(fā)生器所示頻率比照。說明：由于學時的原因，在本實訓開始前，應利用課余時間教會學生對示波器和信號發(fā)生器的初步使用。任務三波形及電壓放大倍數測量1保持放大器的靜態(tài)工作點不變，在放大電路的輸入端加入正弦波信號，其頻率、幅度為，放大電路的輸出端接示波器。當輸出波形無失真現象時，用晶體管毫伏表分別測出、的大小。2增大輸入信號幅度，用示波器監(jiān)視放大器輸出波形，用晶體管毫伏表測出最大不失真輸出電壓。3放大器輸出端接入負載電阻，保持輸入端信號頻率、幅度為不變，測出此時的輸出電壓。4用示波器雙蹤顯示功能同時觀察和的波形，測出它們的大小和相位。任務四波形失真分析1在，的情況下，將頻率為的正弦信號加在放大器的輸入端，增大輸入信號幅度，用示波器監(jiān)視放大器的輸出信號為不失真的正弦波。 2調節(jié)電位器使其阻值增大，直至從示波器觀察到放大器的輸出波形出現失真，記錄此時的波形，并測出相應的集電極靜態(tài)電流 。