《模拟电子技术》教学教案(共42单元)知识点15：基本放大电路的工作原理-电子教案.doc

《模拟电子技术》课程电子教案教师： 序号：02教学项目 （任务）名称基本放大电路的工作原理课时数1教学内容主要知识点基本放大电路的工作原理重点、难点共射极放大电路的组成，各组成元件的作用、二极管的等效电路、二极管的应用教学目标专业能力掌握基本放大电路的原理，理解静态工作点在放大电路中的作用方法能力学生利用动画、视频、仿真、实操等掌握基本放大电路的原理社会能力提高逻辑思维能力，锻炼理性思维学生情况分析高职高专学生教学环境要求多媒体教室与实训室教学方法理论与实操相结合，即学即练教学手段多媒体教学，小组协作训练教学过程设计教学步骤教学内容学生活动时间分配明确任务前面曾经提到，欲使一个三极管工作在放大区，应将其发射结正向偏置，集电结反向偏置因此，对于一个单管共射放大电路，不仅应该具有上面介绍的各个组成元件，而且，为了很好地实现放大作用，电路中UCC、Rc、UBB和RB的数值必须与所用的三极管的特性很好地配合，以使三极管工作在放大区中合适的位置在图7-4所示的单管共射放大电路中、输入电压加在三极管的基极回路中，输出电压Uo从集电极取得。

下面我们来定性地讨论这个电路是如何将输入信号放大的，即单管共射放大电路实现放大的基本原理是什么观看图片、动画、仿真5教学步骤教学内容学生活动时间分配知识引导 1．放大电路中电压、电流符号及正方向的规定在没有信号输入时，放大电路中三极管各电极电压、电流均为直流当有信号输人时，电路中两个电源(直流电源和信号源)共同作用，电路中的电压和电流是两个电源单独作用时产生的电压、电流的叠加量（即直流分量与交流分量的叠加）为了清楚地表示不同的物理量，将电路中出现的有关电量的符号列举出来，见表7-3表7-3 电压、电流符号的规定物理量表示符号直流量（静态量）用大写字母带大写下标，如：IB、IC、IE、UBE、UCE交流量（瞬时值）用小写字母带小写下标，如：ib、ic、ie、ube、uce交直流叠加量用小写字母带大写下标，如：iB、iC、iE 、uBE、uCE交流分量的有效值用大写字母带小写下标，如：Ib、Ic、Ie、Ube、Uce电压的正方向用“＋”“－”表示，电流的正方向用箭头表示2.什么是静态工作点通常把ui=0时放大电路的状态称为静态当ui=0时，在+UCC作用下，三极管的发射结处于正向偏置，因此在发射极回路中流通一个直流电流，称之为静态基极电流，用符号IBQ表示，此时基极与发射极之间相应的电压为UBEQ。

因为已知三极管工作在放大区内，由三极管的输出特性可知，在该区域内，三极管集电极电流的值主要取决于基极电流的值，而基本上不随集电极电压而变化，所以根据静态基流IBQ可以得到静态时三极管的集电极电流ICQ， 此电流流过集电极负载电阻RC，产生一个电压降，则静态时的集电极电压 UCEQ＝UCC－ICQRCIB+UCCRBC2C1++--++UOUIRCICT图7-5 共射极放大电路由上可见，在静态时，虽然放大电路的输入信号等于零，但是三极管的基极和集电极电流并不等于零，它们分别为静态电流IBQ和ICQ，而且基极和集电极也分别有确定的静态电压UBEQ和UCEQ不过，IBQ、ICQ、UBEQ、和UCEQ都是直流量，它们的数值只能说明输入信号为零时三极管的状态(静态)，而决不可根据这些数值得出放大倍数的大小（因为前面已经强调过，放大作用是针对变化量而言的，这个重要概念必须充分重视）当ui=0时，三极管的基极电流IB、集电极电流IC、发射结电压UBE、管压降UCE称为静态工作点，用Q表示，分别表示为IBQ、ICQ、UBEQ、UCEQ其中，UBEQ为已知量，硅管为0.6～0.8V（一般取0.7V），鍺管为0.1～0.3V（一般取0.2V）。

因为电容在直流通路中相当于开路图7-6 为共发射极放大电路直流通路3．设置合适的静态工作点的必要性+UCC把图7-5中的RB支路去掉，变成图7-6形式ICRC+C2-++C1+UCEQ-++UBEQuOIBuI--图7-6 去掉RB支路的电路图当uI＝0时，IB＝0，IC＝0，UCEQ ＝UCC相当于静态工作点在坐标原点此时加入一个正弦信号uI，而且C1取得足够大（C1上没有交流压降），则uBE＝uIiBiBiC0uCEuBEui0uCEiC当uI≠0时，uI正半周时，信号大于死区电压时，才有可能有iB产生，当uI负半周时，三极管的发射结承受反压处在截止状态，因此三极管的iB肯定不是正弦波，因而iC肯定也不是正弦波，那么uO更不可能是正弦波，所以uO肯定失真输出波形失真就谈不上放大了图7-7 无静态工作点时工作情况所以只有在输入电压整个周期内，三极管都工作放大状态，输出电压才不会产生失真4．放大原理如何使放大不失真呢？在图7- 5中，uI＝0时，是有一个直流信号流过三极管的，形成了IB电流，从而得到一个IC＝βIB，RC上获得一个压降ICRC，那么UCE＝UCC－ICRC，UC1＝UBEQ，同理，UC2＝ UCEQ。

如果再在放大电路的输入端加上一个正弦信号uI时，相当于在放大电路的输入端加上一个微小的变化量信号Δui ， 则三极管的基极电流将在原来的静态基流IBQ的基础上产生一个变化量ΔiB在放大区内，基极电流的变化将使集电极电流同样在静态电流ICQ的基础上产生相应的变化量ΔiC，而且，由于三极管的电流放大作用 ，ΔiC值将比ΔiB大得多，等于βΔiB集电极电流的变化量ΔiC，流过集电极负载电阻RC，使集电极电压也有一个变化量ΔucE在图7-5电路中，输出电压uO即是集电极电压ucE ，即uO＝ucE＝UCC－iCRC由于UCC是一个恒定不变的直流电源，因而其变化量等于零 ，则ΔuO＝ΔucE＝－iCRC上述放大过程可以简明地表示如下：ΔuI ΔiB ΔiC ΔucE ΔuO在一定条件下，可以得到|ΔuO |＞|Δui|，即微小的输入电压的变化量Δui，通过电路得到了放大，在输出端得到了一个比较大的变化量ΔuO，这两个变化量之比就是电路的电压放大倍数从以上分析中可以看出，放大的本质是能量的控制，小能量的输入信号起着控制作用，输出端信号的较大能量是由放大电路中的直流电源UCC提供的。

在放大过程中，三极管基极电流iB对集电极电流iC的控制起着关键作用－+uBEiBiCuCE+－图7-8 放大器正常工作情况下的波形图因此，只有在直流信号的基础上，驮载着一个交流信号，三极管才有可能始终工作在放大区里，电路才不会产生失真PPT、动画演示、图片20教学步骤教学内容学生活动时间分配操作训练仿真验证电压放大倍数及输入、输出电压相位相反仿真验证：运行Multisim9.0软件制作仿真电路，如图7-9所示，三极管放大倍数β＝150，UCC ＝12V，输入电压的幅值约为l0mV，电流表测出IB＝45.234μA ，IC＝7.233mA，电压表测出UCE ＝4.768V启动仿真，从示波器上可得输入与输出电压波形，如图所示观察输入与输出波形，并且两者相位相反教师指导，学生操作15教学步骤教学内容学生活动时间分配知识深化光电耦合器与放大电路的配合应用光电耦合器也称为光电耦合隔离器或光耦合器，有时简称光耦这是一种以光为耦合媒介，通光信号的传递来实现输入与输出间电隔离的器件，可在电路系统之间传输电信号，同时确保这些电路系统彼此间的电绝缘光耦原理】如图b所示是光电耦合器电路图光耦的基本结构是将发射器(红外发光二极管、红外LED)和光敏器(硅光电探测器件)的芯片封装在同一外壳内，并用透明树脂灌封充填作为光传递介质。

通常将发射器的引脚作为输入端，光敏器的引脚作为输入端，光敏器的引脚作为输出端，当输入端加电信号时，光发射器发出的光信号通过透明树脂光导介质投射到光敏器后，转换成电信号输出，实现了光媒介的电一光一电信号转换和传输，并在电气上完全隔离光耦的应用】开关电路、电平转化电路、高压稳压电路等图片、实物、PPT5教学步骤教学内容归纳总结1．静态工作点Q：是指当输入信号ui=0时，放大电路中存在着直流分量，将IBQ、ICQ、UBEQ、和UCEQ这一组数据称之为静态工作点2．通过对单管共射放大电路放大原理的讨论可以总结出组成一个放大电路必须做到的三点基本要求：首先，为了保证三极管工作在放大区，必须使三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，如此方能实现基极电流对集电极电流的控制作用，而且由一个比较微小的基极电流变化量ΔiB得到一个大得多的集电极电流变化量ΔiC，即保证ΔiB ΔiC，且ΔiC>>ΔiB其次，为了将加在电路输入端的信号放大，必须使该输入信号的变化能够传送到三极部管的输入回路中，并引起基极电流的变化，即保证Δui ΔiB最后，为了最终在电路的输出端能够得到放大了的信号，在输出回路中，应使集电极电流的变化能够引起集电极电压的变化，即保证ΔiC ΔucE，也就是能够将放大了的输出信号传送出去。

例如在图7-5所示的单管共射放大电路中，如果不接集电极负载电阻RC，则无论集电极电流iC如何变化，集电极电压ucE （在此电路中ucE＝uO）恒等于集电极电源UCC，永远不会变化，则输出信号传送不出去PPT、图片5作业课后练习教学参考资料、网站[1] 张志良主编《模拟电子技术基础》，机械工业出版社[2] 邓木生、周红兵，《模拟电子电路分析与应用》，高等教育出版社，2008年11月出版[3] 吴志荣，《电子技术与实践》，高等教育出版社，2008年11月出版[4] 余红娟，《电子技术基本技术技能》，人民邮电出版社[5] 余红娟，《电子电路分析与调试》，人民邮电出版社[6] 胡宴如主编《模拟电子技术》，高等教育出版社，2000年出版课外学习网站1．http://cmd-2． 综合电子论坛3． 电子开发网4． 电子天下5． 6． 应用电子网7． 中国电子制作8. 9. 各校精品课程网站教学后记（包括自我评价与学生评价，教学过程的全面分析）动画演示形象，学生容易接受（注：教学过程设计部分可加页；表格中的单元格可合并、拆分）。