理论教案-课题六电子助记器的制作与调试

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1、理论教案-课题六 电子助记器的制作与调试学习目标：1、了解基本放大电路的组成及工作原理，掌握静态工作点的设置并会简单分析计算。2、理解分压式偏置电路的组成、工作原理，了解多级放大电路的耦合方式及特点。3、掌握反馈的概念，熟悉负反馈放大器的类型及判别方法，了解负反馈对放大电路性能的影响。4、组装电子助记器并能对电路进行正确的测试和调整。教学内容：任务一 学习晶体管基本放大电路的相关知识任务二 认识多级放大电路和放大电路的负反馈任务三 课题实施训练任务一 学习晶体管基本放大电路的相关知识教学目标：1、了解晶体管基本放大电路的组成及工作原理2、掌握基本放大电路的静态工作点的设置并会简单分析计算3、理

2、解分压式偏置电路的组成及工作原理教学重点：1、晶体管基本放大电路的工作原理2、基本放大电路静态工作点的设置和分析计算3、分压式放大电路稳定静态工作点的过程教学难点：1、晶体管基本放大电路的工作原理2、基本放大电路静态工作点的设置和分析计算3、分压式放大电路稳定静态工作点的过程教学方法：讲授法、演示法、实验法相结合教学用具：直流电源、低频信号发生器、交流毫伏表、直流电流表、示波器等教学时数：5学时教学设计：第一学时复习引入：在前一个单元里，我们学习了常用的半导体元件，包括二极管、晶体管、晶闸管等。那么从本次课开始，我们将一起来继续学习由晶体管构成的放大电路的相关知识。提问：1、晶体管的结构和种类

3、？2、晶体管的电流放大作用描述？3、晶体管的三种工作状态？新课讲解：一、晶体管基本放大电路1、电路形式共发射极基本放大电路如图所示：2、元器件及作用（1）VT 晶体管，起电流放大作用（2）+Vcc 直流供电电源，为电路提供工作电压和电流（3）Rb 基极偏置电阻，电源电压通过其向基极提供合适的偏置电流（4）C1 输入耦合电容，耦合输入交流信号，并起隔离直流电的作用（5）C2 输出耦合电容，耦合输出交流信号，并起隔离直流电的作用（6）Rc 集电极负载电阻，电源通过其为集电极供电，其另一个作用为将放大的电流转换为放大的电压输出。3、放大电路的电压、电流符号规定（1）直流分量用大写字母和大写下标表示，

4、如IB,IC,UBE,UCE（2）交流分量用小写字母和大写下标表示，如ib，ic，ie,ube,uce（3）交直流叠加瞬时值用小写字母和大写下标表示，如iB，iC，iE,uBE,uCE4、放大电路的静态工作点（1）静态工作点的含义：当放大电路的输入信号ui=0时，晶体管的基极回路和集电极回路中只有直流量通过，放大电路这时的状态称为静态。静态时的基极电流、集电极电流和集射极电压分别用IBQ,ICQ, UCEQ表示。通常将静态时的基极电流称为基极偏置电流，将ic = ICQ和uCE= UCEQ的交点Q称为放大电路的静态工作点。（2）设置静态工作点的意义：a、当输入信号大于0.5V时，晶体管发射结导

5、通，输入电流随输入电压变化。当输入信号小于0.5V时，晶体管发射结截止，输入电流ib=0，不随输入电压变化，此时，输入电流产生了失真，显然被放大的输出电流、电压也将产生严重的失真。b、若设置了合适的静态工作点，晶体管就有一定的基极电流和电压，加入交流信号时，晶体管的发射结始终处于线性区域，ib能跟随ui不失真的变化，电流ic、电压uce也能不失真地被放大输出。小结：本节课主要介绍了基本共发射极放大电路的结构，各元件的作用及放大电路中静态工作点的含义，此部分是本课题中的基础，也是重点，希望同学们予以掌握。作业布置：课本116页思考与练习二1、2小题。第二学时新课讲解：5、放大原理iCICQ从以上

6、图示中可以分析出以下结论：1、放大电路工作在动态时，各个量都是由两个分量组成的：一个是直流分量，另一个是交流分量。各电量的波形图也是由这两种分量合成。2、各直流分量的值大于交流分量的值，所以晶体管在整个交流信号周期内都是导通的。3、在共发射极放大电路中，输入信号ui和ib，ic是同相的，输出电压uo的波形幅度比输入信号ui电压的波形幅度大，二者频率相同，但相位相反，即共发射极放大电路具有反相的放大作用，又称为反相器。6、小信号放大电路的主要性能指标（1）电压放大倍数Av 放大电路的输出电压Uo有效值与输入电压Ui有效值的比值，定义式为Av =Uo/Ui ;电压放大倍数在工程中常用对数形式来表示

7、，称为电压增益，用Gv表示，单位为分贝（dB），定义为Gv=20lgAv（dB）（2）输入电阻Ri 放大电路的输入端可以用一个等效交流电阻来表示，它反映了放大电路对信号源产生的负载效应，定义式为Ri = Ui / Ii （3）输出电阻Ro 从放大电路输出端看进去的等效交流电阻，注意不应包括外接负载电阻RL，定义式为Ro=Uo/Io结论：输出电阻越小，放大电路负载变化时，输出电压越稳定。而如果要求负载变化对输出电流的影响小，则输出电阻需尽可能大。小结：本次课主要针对基本共发射极放大电路的原理的分析，这部分只要求学生能够理解，搞清楚输入与输出的信号量的关系，几个性能指标需要学生能够灵活应用。作业布

8、置：课本116页思考与练习一的1、2、3、4小题。第三学时复习提问：1、基本共发射极放大电路的结构、各元件作用？2、基本共发射极放大电路静态工作点含义？3、基本共发射极放大电路输入、输出的关系？4、基本共发射极放大电路主要性能指标?新课讲解：7、估算静态工作点（1）画出直流通路直流通路是指静态时，放大电路直流电流通过的路径，估算静态工作点就是根据直流通路列出方程进行计算。由于电容对直流相当于开路，因此画出直流通路时把电容支路断开即可，如图所示：（2）列方程根据如图所示的直流通路得出以下计算公式：IBQ=(Ucc-UBEQ)/ Rb硅管的UBEQ约为0.7V，锗管的约为0.3V，当UccUBEQ

9、时，则可将UBEQ略去来估算，即IBQUcc/ Rb根据晶体管的电流放大特性可得：ICQ=IBQ由图所示的直流通路可得以下公式：UCEQ= Ucc- RcICQ例题：某基本共发射极放大电路，Ucc=12V，基极偏置电阻Rb=300K,集电极负载电阻Rc =4 K，=50.试估算该放大电路的静态工作点。分析：本题可利用本节课所讲的静态工作点的估算方法进行计算，按照先画直流通路，再根据直流通路列方程的步骤进行。解：（1）画直流通路（2）列方程根据IBQUcc/ Rb可得：IBQ=12V/300 K=0.04mAICQ=IBQ=500.04=2mAUCEQ= Ucc- RcICQ=12V-（42）V

10、=4V8、波形的失真与消除（1）饱和失真如果静态工作点Q的位置定得太高，那么当ic幅值较大时，其正半周可能进入饱和区，造成输出电压波形负半周被部分切割，这种因晶体管饱和而引起的失真称为饱和失真。消除饱和失真的方法：增大基极偏置电阻Rb的阻值（2）截止失真反之，如果静态工作点的位置定得太低，当ic幅值较大时，其负半周可能进入截止区，造成输出电压的正半周被部分切割，这种因晶体管截止而引起的失真称为截止失真。消除截止失真的方法：减小基极偏置电阻Rb的阻值它们都是由于晶体管的工作状态离开了线性放大区而进入了非线性的饱和区、截止区所造成的，因此称为非线性失真。通常要使放大电路输出最大的不失真信号，就应该

11、把静态工作点设置在交流负载线的中点处，此时静态电流较大，放大器直流能量消耗较大。小结：静态工作点的估算是本课题的重点，需要学生能够熟练应用。作业布置：课本127页第四题1小题。第四学时复习引入：前面几节课我们学习了基本共发射极放大电路的相关知识，我们知道静态工作点在放大电路里的重要意义，然而，我们所说的静态工作点极易受到温度变化等的影响而变动，从而会使放大电路的输出产生变化。那么，这节课开始，我们再给大家介绍一种放大电路，它可以很好地稳定静态工作点，即分压式偏置放大电路。新课讲解：二、分压式偏置放大电路1、固定偏置放大电路与分压式放大电路比较：固定偏置放大电路静态工作点易受温度等的影响而变动，

12、产生非线性失真；分压式偏置放大电路静态工作点不受外界条件的变化而变化。2、分压式偏置放大电路的电路组成：分压式偏置放大电路与固定偏置放大电路，从结构上相比，增加了Rb2,Re,Ce三个元件。Rb1是上偏置电阻，Rb2是下偏置电阻，电源电压Vcc经串联分压后为晶体管基极提供。Re是发射极电阻，起到稳定静态电流的作用。Ce并联在Re两端，称为射极旁路电容。3、稳定静态工作点的原理以温度上升引起静态工作点变动为例说明分压式偏置放大电路稳定静态工作点的原理。当温度上升时，由于晶体管的值、ICEQ及UCEQ增大引起集电极电流ICQ增大，发射极电阻Re上的压降UEQ增大。基极电位UBQ由Rb1,Rb2串联

13、分压提供，大小基本稳定，因此UBEQ减小，于是集电极电流ICQ的增加受到限制，达到稳定静态工作点的目的。上述自动稳定静态工作点的过程如下：tICQIEQUEQIBQICQ小结：分压式偏置放大电路在实际应用中广泛使用，因为它相对于基本的共发射极放大电路而言，更能很好地稳定静态工作点，这也是我们本次课题的一个重要的学习内容。作业布置：课本127页第四题2小题。第五学时技能训练：单管共射极放大电路参数的测试训练目标：1、通过动手搭接和测试单管共射极放大电路，使学生能够熟练使用电工试验台和示波器。2、通过分析和测试，培养学生理论联系实际的能力。仪器设备及电路图：1、仪器设备：12V直流电源、低频信号发

14、生器、交流毫伏表、直流电流表、示波器。2、单管共射极放大电路如图所示：训练内容：1、静态工作点的调整测量晶体管集电极电流，调整电位器RP，使ICQ=1mA，测量此时的UBEQ= ，UCEQ= 。2、放大倍数的测量放大电路输入10mV/1KHz（10mV为峰值）的低频信号，用交流毫伏表测量输入电压Ui和输出电压Uo数值，计算电压放大倍数Av，并完成表6-1.表6-1 放大倍数的测量是否接负载电阻输入信号Ui输出信号Uo电压放大倍数Av未接接入3、验证旁路电容的作用放大电路输入10mV/1KHz（1mV为有效值）的低频信号，比较电容Ce未接和接入两种情况下的输出电压Uo与电压放大倍数Av，并将测量

15、结果填入表6-2.表6-2 旁路电容的作用是否接旁路电容输入信号Ui输出信号Uo电压放大倍数Av未接接入小结：通过此次对单管共射极放大电路参数的测试，可以让学生加深对此部分内容的认识和理解，更有助于学生掌握实验方法和技巧，使学生的知识和能力同步提升。作业布置：继续完成对实验结果的分析，完成实验报告。任务二 认识多级放大电路和放大电路的负反馈教学目标：1、了解多级放大电路的结构、耦合方式及多级放大电路的电压放大倍数的求解；2、理解反馈的概念，反馈放大电路的组成及反馈的类型；3、掌握集中反馈的特点并能判断反馈类型及反馈的极性；4、掌握负反馈放大电路的四种基本形式以及负反馈对放大电路的影响。教学重点

16、：1、多级放大电路的耦合方式特点及放大倍数的求解2、反馈类型和极性的判别方法3、负反馈放大电路的几种基本形式及各自的特点教学难点：1、多级放大电路中放大倍数的求解2、反馈类型和极性的判断教学方法：讲授法、实验法、演示法相结合教学用具：直流稳压电源、低频信号发生器、交流毫伏表、示波器、万用表等教学时数：4学时教学设计：第一学时复习引入：前面我们学习了基本共发射极放大电路及分压式放大电路，这两种放大电路的放大倍数都是固定的，对于特殊要求的场合，它们的放大倍数已经不能满足需求，这就需要我们把这些单级放大器按照一定的连接方式组合在一起构成多级放大器。新课讲解：一、多级放大电路1、定义：多级放大电路由两

17、个或两个以上的单级放大电路组成，级与级之间信号传递的电路连接方式成为耦合。2、耦合方式：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合3、耦合需满足的要求：（1） 保持前级的电信号顺利、有效地传输到后级。（2） 耦合电路对前、后级放大电路的静态工作点没有影响。（3） 电信号在传输过程中失真要小，传输效率高。4、多级放大电路结构：5、多级放大电路总电压放大倍数：以两级阻容耦合放大电路为例来讨论，如图：多级放大电路是以单级放大电路为基础主城的。由于采用阻容耦合，各级的静态工作点相互独立，互不影响，而交流信号可直接传递。在多级放大电路中，前级输出信号经耦合加到后级输入端作为输入信号，所以可将后级的输入信号视为前级的

18、负载。在图示的阻容耦合放大电路中，前级的电压放大倍数为：Av1=u01/ui1后级的电压放大倍数为：Av2=u02/ui2两级总电压放大倍数为：Av=u02/ui1= （u02/ui2）(ui2/ui1)因u01= ui2 ，故有Av=u02/ui1= （u02/ui2）(u01/ui1)= Av1 Av2即总电压放大倍数等于两级电压放大倍数的乘积。推广到一般情况，多级放大电路总的电压放大倍数为每一级电压放大倍数的乘积，若为n级放大电路，则总的电压放大倍数Av= Av1 Av2 Av3Avn注意：以上各级的电压放大倍数均已考虑到把后级的输入电阻作为前级的负载，因此比不带负载时的电压放大倍数要小

19、。小结：多级放大电路是在单级放大电路的基础之上，所以该部分的内容需要学生在熟练掌握单级放大电路知识的基础上对多级放大电路中放大倍数的求解。作业布置：课本123页第一题1小题，第二题5小题。第二学时新课讲解：二、负反馈放大电路1、反馈的基本概念所谓反馈，就是将放大电路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部送回到输入端，影响净输入信号（电压或电流）的过程。2、反馈放大电路的组成为了把放大电路的输出信号送回到输入端，通常外接电阻或电容等元件组成反馈电路，如图所示。图中取样环节为将反馈信号从放大电路输出端取出的环节。取出方式不同，反馈的类型不同。合成环节为反馈信号送回到放大电路输入端并和原来的输入信号

20、进行叠加的环节。叠加的方式不同，反馈的类型也不同。一般反馈放大电路如图（c）所示。（b）带反馈的放大电路（c）一般反馈放大电路3、反馈的类型（1） 正反馈和负反馈如果反馈信号与输入信号相同，净输入信号增强，这样的反馈叫做正反馈；反馈信号起削弱输入信号的作用，净输入信号削弱，这样的反馈叫做负反馈。正反馈用于振荡电路中负反馈用于放大电路中（2） 直流反馈和交流反馈对直流量起反馈作用的叫做直流反馈，对交流量起反馈作用的叫做交流反馈。（3） 电压反馈和电流反馈根据反馈信号从放大电路的输出端取出方式不同，可确定是电压反馈还是电流反馈。反馈信号直接取自输出电压的反馈称为电压反馈；如果取的是输出电流，则是电

21、流反馈。电压反馈的取样环节与放大电路输出端并联；电流反馈的取样环节与放大电路输出端串联。图6-14 反馈信号在输出端的取样方式（4） 串联反馈和并联反馈反馈信号与信号源串联后加至放大电路输入端的反馈称为串联反馈，串联反馈信号以电压的形式出现；反馈信号与信号源并联后加至放大电路输入端称为并联反馈，并联反馈信号在输入端以电流的形式出现。图6-15 反馈信号在输入端的取样方式小结：本节课主要讲解了反馈的概念及反馈的几种类型，着重掌握反馈的类型，了解反馈在放大电路中的应用。作业布置：课本123页第一题2小题，第二题2、3、4小题。第三学时新课讲解：4、反馈类型的判断方法（1） 观察放大电路有无反馈元件

22、（2） 判别电压反馈和电流反馈的方法是：从输出回路看，若反馈信号取自输出电压，则为电压反馈；若反馈信号取自输出电流则为电流反馈。（3） 判别串联反馈和并联反馈的方法：根据反馈电路在输入端的连接方式，可以判断是串联反馈还是并联反馈。若反馈到共射极电路的基极为并联反馈，而反馈到共射极电路的发射极为串联反馈。（4） 判别反馈的极性：通常采用瞬时极性法a）、先假定输入信号的瞬时极性。b)、根据放大电路输入与输出信号的相位关系确定输出信号和反馈信号的瞬时极性。在放大电路中，晶体管基极与发射极的瞬时极性相同，基极与集电极的瞬时极性相反。c)、根据反馈信号与输入信号的连接情况，确定反馈极性。先假定输入信号加

23、至晶体管的基极瞬时极性为“+”，若反馈信号返回晶体管基极的极性为“+”，则为正反馈。反之，若反馈信号返回晶体管基极的极性为“-”，则为负反馈。若反馈信号返回晶体管发射极的极性为“+”，则为负反馈。反之，若反馈信号返回晶体管发射极的极性为“-”，则为正反馈。5、负反馈放大电路的四种基本形式（1）电压并联负反馈（2）电压串联负反馈（3）电流并联负反馈（4）电流串联负反馈6、负反馈对放大电路性能的影响（1）负反馈使电压放大倍数降低。（2）负反馈提高了电压放大倍数的稳定性，但是以降低放大电压放大倍数为代价的。（3）负反馈使非线性失真减小。（4）负反馈对输入电阻和输出电阻的影响。负反馈对输入电阻的影响取

24、决于反馈信号在输入端的连接方式：串联反馈使输入电阻增大，并联负反馈使输入电阻减小。负反馈对输出电阻的影响取决于输出端反馈信号的取样方式：电压负反馈减小输出电阻，电流负反馈增大输出电阻。小结：本节课着重强调了反馈的极性判别方法和类型判别方法，这部分内容需要学生能够灵活应用，另外，负反馈是本书介绍的重点，它对放大电路的影响是需要学生能够掌握的。作业布置：课本123页第三题1、2小题。第四学时技能训练：负反馈放大电路性能的测试训练目标：1、通过实践加深理解负反馈对放大电路性能的影响。2、进一步熟悉放大电路性能指标的测试方法。仪器设备：直流稳压电源、低频信号发生器、交流毫伏表、示波器、万用表、电烙铁、

25、镊子等常用工具及负反馈放大电路元器件1套。训练内容与步骤：1、根据负反馈放大电路套件连接电路，经检查无误后接通电源。（学生动手操作，教师巡视指导）2、调整直流静态工作点：（1）调整RP1使VT1的Ic1为1.5mA。（2）调整RP2使VT2的Ic2为2mA。3、观察负反馈对放大电路电压放大倍数的影响。（1）将输入信号频率调至1KHZ，输入信号电压Ui=1mV，输出端接3K负载电阻，用示波器观察输出信号波形，若有失真则微调RP1和RP2。（2）断开反馈电阻，用毫伏表测出Uo，将结果填入表6-3.（3）然后接入反馈电阻，测出Uo，将结果填入表6-3.（4）根据表6-3说明负反馈对放大电路放大倍数的影响。表6-3 负反馈对放大电路放大倍数的影响输出电压Uo（V）电压放大倍数Av=Uo/UiRf开路（无负反馈）Rf接入（有负反馈）小结：通过对负反馈放大电路的组装和连接，可以使学生从直观上能够了解负反馈放大电路的结构，另外，对负反馈放大电路性能的测试中，又可以让学生了解负反馈对放大电路的影响，所以本节课从知识和能力两方面着手，加深学生对本课题的理解。作业布置：继续完成对本实验的探讨，完成实验报告。