模拟电子线路第3章教案

第3章单级低频小信号放大器本章重点1．掌握共发射极放大电路、分压式偏置电路的工作原理和静态工作点估算；2．了解温度对静态工作点的影响；3．掌握共发射极放大电路的图解分析法和估算法。

本章难点1．共发射极电路的工作原理。

2．估算静态工作点，电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

3．分压式偏置电路的工作原理。

学时分配授课课题：3.1 放大器的基本概念教学时间：教学时数：1学时教学目的与要求：1．了解放大器的放大倍数及其增益。

教学重点与难点：1．放大器的放大倍数增益计算。

教学方法：讲授法教学过程：Ⅰ复习旧课1．MOS管的工作原理、特性曲线和主要参数。

2．讲评作业。

Ⅱ新课内容3.1 放大器的基本概念3.1.1 放大器概述放大器：把微弱的电信号放大为较强电信号的电路。

基本特征是功率放大。

扩音机是一种常见的放大器，如图3.1.1所示。

声音先经过话筒转换成随声音强弱变化的电信号；再送入电压放大器和功率放大器进行放大；最后通过扬声器把放大的电信号还原成比原来响亮得多的声音。

图3.1.1 扩音机框图图3.1.2 放大器的框图3.1.2 放大器的放大倍数放大器的框图如图3.1.2所示。

左边是输入端，外接信号源，v i 、i i 分别为输入电压和输入电流；右边是输出端，外接负载，v o 、i o 分别为输出电压和输出电流。

一、放大倍数的分类1．电压放大倍数io V V A v = (3.1.1) 2．电流放大倍数 io I I A i = (3.1.2) 3．功率放大倍数 i o P P A p =(3.1.3) 三者关系为v i P A A V I V I P P A ⋅===ii o o i o (3.1.4) 二、放大器的增益增益G ：用对数表示放大倍数。

单位为分贝(dB )。

1．功率增益G P = 10lg A P (dB ) (3.1.5)2．电压增益G v = 20lg A v (dB ) (3.1.6)3．电流增益G i = 20lg A i (dB ) (3.1.7)增益为正值时，电路是放大器，增益为负值时，电路是衰减器。

例如，放大器的电压增益为20 dB ，则表示信号电压放大了10倍。

又如，放大器的电压增益为-20 dB ，这表示信号电压衰减到1/10，即放大倍数为0.1。

Ⅲ小结1．单级低频小信号放大电路是最基本的放大电路，表征放大器的放大能力是放大倍数，即电压、电流和功率三种放大倍数。

Ⅳ布置作业3-1、3-2、3-3、3-4授课课题：3.2 单级低频小信号放大器教学时间：教学时数：2学时教学目的与要求：1．掌握共发射极放大电路、分压式偏置电路的工作原理和静态工作点估算；2．了解温度对静态工作点的影响；教学重点与难点：1．共发射极电路的工作原理。

教学方法：讲授法教学过程：Ⅰ复习旧课1． 放大器的放大倍数及其增益。

2．讲评作业。

Ⅱ新课内容3.2 单级低频小信号放大器单级低频小信号放大器：工作频率在20 Hz 到20 kHz 内、电压和电流都较小的单管放大电路。

3.2.1 电路的说明一、电路的组成和电路图的画法1．电路组成单管共发射极放大电路如图3.2.1(a )所示。

2．元件作用G B ——基极电源。

通过偏置电阻R b ，保证发射结正偏。

图3.2.1 单管共发射极放大电路G C——集电极电源。

通过集电极电阻R C，保证集电结反偏。

R b——偏置电阻。

保证由基极电源G B向基极提供一个合适的基极电流。

R C——集电极电阻。

将三极管集电极电流的变化转换为集电极电压的变化。

C1、C2——耦合电容。

防止信号源以及负载对放大器直流状态的影响；同时保证交流信号顺利地传输。

即“隔直通交”。

实际电路通常采用单电源供电，如图3.2.1(b)所示。

3．电路图的画法如图3.2.3所示。

“⊥”表示接地点，实际使用时，通常与设备的机壳相连。

R L为负载，如扬声器等。

图3.2.2 单电源供电放大器的习惯画法图3.2.3 C1、C2非电解电容器的画法二、电路中电压和电流符号写法的规定1．直流分量：用大写字母和大写下标的符号，如I B表示基极的直流电流。

2．交流分量瞬时值：用小写字母和小写下标的符号，如i b表示基极的交流电流。

3．总量瞬时值：是直流分量和交流分量之和，用小写字母和大写下标的符号，如i B = I B + i b，即表示基极电流的总瞬时值。

3.2.2 放大器的静态工作点静态：无信号输入(v i = 0)时电路的工作状态。

1．静态工作点Q如图3.2.4所示，静态时晶体管直流电压V BE、V CE和对应的I B、I C值。

分别记作V BEQ、I BQ、V CEQ和I CQ。

bBEQGBQ RVVI-=(3.2.1)BQCQIIβ=(3.2.2)cCQGCEQRIVV⋅-=(3.2.3)V BEQ：硅管一般为0.7 V，锗管为0.3 V。

[例 3.2.1]在图 3.2.4所示单级放大器中，设Ω=Ω==k220k2V12bcGRRV，，，β = 60。

求放大器的静态工作点。

解从电路可知，晶体管是NPN型，按照约定视为硅管，则V BEQ = 0.7 V，则图3.2.4 静态工作点V 6k 2m A 3V 12m A3A 5060A 51k 220V 70V 12c CQ G CEQ BQ CQ b BEQG BQ =Ω⨯-=-==μ⨯==μ≈Ω⋅-=-=R I V V I I R V V I β 2．静态工作点对放大器工作状态的影响放大器的静态工作点是否合适，对放大器的工作状态影响非常大。

若把图3.2.4中的R b 除掉，电路如图3.2.5所示，则I BQ = 0，当输入端加正弦信号电压v i 时，在信号正半周，发射结正偏而导通，输入电流i b 随v i 变化。

在信号负半周，发射结反偏而截止，输入电流i b 等于零。

即波形产生了失真。

图3.2.5 除去R b 时放大器工作不正常 图3.2.6 基极电流的合成 如果b R 阻值适当，则I BQ 不为零且有合适的数值。

当输入端有交流信号v i 通过C 1加到晶体管的发射结时，基极电流在直流电流I BQ 的基础上随v i 变化，即交流b i 叠加在直流BQ I 上，如图3.2.6所示。

如果BQ I 的值大于b i 的幅值，那么基极的总电流I BQ + i b 始终是单方向的电流，即它只有大小的变化，没有正负极性的变化，这样就不会使发射结反偏而截止，从而避免了输入电流i b 的波形失真。

综上可见，一个放大器的静态工作点是否合适，是放大器能否正常工作的重要条件。

由电源C G 和偏置电阻R b 组成的电路，就是为了提供合适的偏流而设置的，称为偏置电路。

3.2.3 共发射极电路的放大和反相作用1．信号放大与反相电路如图3.2.2所示。

交流信号电压v i [如图3.2.7(a )所示]经过电容C 1作用在晶体管的发射结，引起基极电流的变化，这时基极总电流为i B = I BQ + i b ，波形如图3.2.7(b )所示。

由于基极电流对集电极电流的控制作用，集电极电流在静态值I CQ 的基础上跟着i b 变化，波形如图3.2.7(c )所示。

即i C = I CQ + i c 。

图3.2.7 放大器各处电压、电流波形同样，集电极与发射极电压也是静态电压V CEQ 和交流电压v ce 两部分合成，即v CE = V CEQ + v ce (3.2.4)由于集电极电流i C 流过电阻R c 时，在R c 上产生电压降i C R c ，则集电极与发射极间总的电压应为c c CEQ c c c CQ G cc CQ G c C G CE )(R i V R i R I V R i I V R i V v -=--=+-=-= (3.2.5)比较式(3.2.5)与式(3.2.4)可得c c ce R i v -= (3.2.6) 式中负号表示c i 增加时ce υ将减小，即ce υ与c i 反相。

故CE υ的波形如图3.2.7(d)所示。

经耦合电容C 2的“隔直通交”，放大器输出端获得放大后的输出电压，即c c ce o R i v v -== (3.2.7) 波形如图3.2.7(e )所示。

由图可见，v o 与v i 反相。

从信号放大过程来看，在共射放大电路中，输入电压与输出电压频率相同，相位相反。

2．直流通路和交流通路画法(1) 直流通路：电容视为开路，电感视为短路，其它不变。

(2) 交流通路：电容和电源视为短路。

例：图3.2.8(a )放大电路的直流通路和交流通路如图3.2.8(b )、(c )所示。

单级放大器的工作特点：(1) 为了不失真地放大信号，放大器必须设置合适的静态工作点。

(2) 共射极放大器对输入的信号电压具有放大和倒相作用。

(3) 在交流放大器中同时存在着直流分量和交流分量两种成分。

直流分量反映的是直流通路的情况；交流分量反映的是交流通路的情况。

图3.2.8 直流、交流通路画法Ⅲ小结1．放大器常采用单电源电路。

要不失真地放大交流信号必须使放大器设置合适的静态工作点，以保证晶体管放大信号时，始终工作在放大区。

Ⅳ布置作业3-5、3-6、3-7、3-8、3-9、3-10、3-11、3-12授课课题：3.3 放大电路的分析方法教学时间：教学时数：2学时教学目的与要求：1．掌握共发射极放大电路的图解分析法和估算法。

教学重点与难点：1．估算静态工作点，电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

教学方法：讲授法教学过程：Ⅰ复习旧课1．共发射极放大电路、分压式偏置电路的工作原理和静态工作点估算；2．温度对静态工作点的影响；3．讲评作业。

Ⅱ新课内容3.3 放大电路的分析方法通常采用图解法和估算法对放大电路的基本性能进行分析。

3.3.1 图解法图解法：利用晶体管特性曲线，通过作图分析放大器性能。

一、用图解法分析静态工作点1．直流负载线电路如图3.3.1(a )所示，直流通路如图3.3.1(b )所示。

由直流通路得CE V 和C I 关系的方程为c C G CE R I V V -= (3.3.1)根据式3.3.1在图3.3.2晶体管输出特性曲线族上作直线MN ，斜率是c1R 。

由于c R 是直流负载电阻，所以直线MN 称为直流负载线。

2．静态工作点的图解分析如图3.3.2所示，若给定B3BQ I I =，则曲线B3BQ I I =与直线MN 的交点Q ，即为静态工作点。

过Q 点分别作横轴和纵轴的垂线得对应的CEQ V 、CQ I 。

由于晶体管输出特性是一组曲线，所以，对应不同的BQ I ，静态工作点Q 的位置也不同，所对应的CEQ V 、CQ I 也不同。

图3.3.1 放大器的输出回路 图3.3.2 静态工作点的图解分析 二、用图解法分析输出端带负载时的放大倍数1．交流负载线电路如图3.3.3(a )，交流通路如图3.3.3(b )所示。