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1、电工电子技术课程电子教案 教师：高红 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 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
2、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
3、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)PPT、动画演示、图20 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
4、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，
5、产生一个电压降，则静态时的集电极电压 UCEQUCCICQRC 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，它们的数片 IB+UCC RB C2 C1+-+UO UI RC IC T 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I
6、B、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 0.60.8V（一般取 0.7V），鍺管为 0.10.3V（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 把图 7-5 中的RB支路去掉，变成图 7-6 形式。图 7-6 去掉RB支路的电路图 当uI0 时，IB0，IC0，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uBEuI。当uI0 时，u
7、I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。iB iB iC 0 uCE uBE ui 0 uCE iC IB+UCC C2 C1+-+uO uI RC IC UBEQ +-UCEQ+-4放大原理 如何使放大不失真呢？在图 7-5 中，uI0 时，是有一个直流信号流过三极管的，形成了 IB电流，从
8、而得到一个ICIB，RC上获得一个压降ICRC，那么UCEUCCICRC，UC1UBEQ，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ui，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iB。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iC，而且，由于三极管的电流放大作用，iC值将比iB大得多，等于iB。集电极电流的变化量iC，流过集电极负载电阻RC，使集电极电压也有一个变化量ucE。在图 7-5 电路中，输出电压uO即是集电极电压ucE，即 uOucEUCC
9、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 uOucEiCRC 上述放大过程可以简明地表示如下：uI iB iC ucE uO 在一定条件下，可以得到|uO|ui|，即微小的输入电压的变化量ui，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uO，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。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
10、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。+uBE iB iC uCE+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150，UCC 12V，输入电压的幅值约为 l0mV，电流表测出 IB45.234A，IC7.233mA，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
11、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
12、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、PPT 5 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iB 得到一个大得多的集电极电流变化量iC，即保证iB iC，且iCiB
13、。PPT、图片 5 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ui iB。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iC ucE，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。ucEuO）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。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
14、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 1http:/cmd- 2http:/ 3http:/ 4http:/ 5http:/ 7http:/ 8.http:/ 电子 DIY 9.各校精品课程网站 教学后记（包括自我评价与学生评价，教学过程的全面动画演示形象，学生容易接受 分析）（注：教学过程设计部分可加页；表格中的单元格可合并、拆分）