项目三单级小信号放大电路.docx
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项目三单级小信号放大电路
江苏省张家港第二职业高级中学实习备课记录
总第课时
实习课题
单级小信号放大电路
教学课时
40课时
教学目标
通过本项目的学习，掌握函数信号发生器的使用，放大电路的基本分析方法；学
会电子电路的安装、调试和检测
理论要求
1、熟悉三极管的结构、符号，掌握三极管的放大作用和在电路中的连接方式
2、掌握单级小信号放大电路的组成、工作原理和基本分析方法
实践要求
1、提高元器件的安装和焊接水平，进一步熟悉示波器的使用
2、学会三极管的检测和函数信号发生器的使用
3、学会单级小信号放大电路的安装、调试和检测
教学程序
教学仪器
电铬铁、尖镊子、电子剪、尖嘴钳、万用表、示波器、函数信号发生器、多媒体
演示台
理论内容
一、核心器件：
三极管
晶体三极管：
是一种利用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。
1、三极管的结构、分类和符号
（1）、晶体三极管的基本结构
1）．三极管的外形：
如图2.3.1所示。
图2.3.1三极管外形
2）．特点：
有三个电极，故称三极管。
3）．三极管的结构：
三个区、两个结、三个极（e、b、c），两种类型。
如图2.3.2所示。
图2.3.2三极管的结构图
（2）、晶体三极管的符号
图2.3.3三极管符号
晶体三极管的符号如图2.3.3所示。
箭头：
表示发射结加正向电压时的电流方向。
（3）、晶体三极管的分类
（1）．三极管有多种分类方法。
按内部结构分：
有NPN型和PNP型管；按工作频率分：
有低频和高频管；按功率分：
有小功率和大功率管；按用途分：
有普通管和开关管；按半导体材料分：
有锗管和硅管等等。
（2）．国产三极管命名法：
见《电子线路》P249附录二。
例如：
3DG表示高频小功率NPN型硅三极管；3CG表示高频小功率PNP型硅三极管；3AK表示PNP型开关锗三极管等。
2、三极管的工作电压和基本连接方式
（1）、晶体三极管的工作电压
三极管的基本作用是放大电信号；工作在放大状态的外部条件是发射结加正向电压，集电结加反向电压。
（2）、晶体三极管在电路中的基本连接方式
如图2.3.4所示，晶体三极管有三种基本连接方式：
共发射极、共基极和共集电极接法。
最常用的是共发射极接法。
图2.3.4三极管在电路中的三种基本联接方式
3、三极管内电流的分配和放大作用
（一）、电流分配关系：
因
很小ICIE（2.1.2）
（二）、晶体三极管的电流放大作用：
4、三极管处于放大状态的特点
┃VBE┃=0.3V（锗管）或0.7V（硅管）左右
二、电路分析
1、电路图：
Vcc
RL
Re
C4
C2
C1
C3
Rp
Rc
Rb2
Rb1
V
2.3.5分压式偏置低频小信号放大电路
2、各元件的名称和作用：
分压式偏置低频小信号放大电路中各元件的名称和作用见表2-3-1。
表2-3-1
序号
符号
名称
作用
1
V
三极管
电流放大
2
Vcc
直流电源
1、提供能源2、给三极管提供合适的偏置
3
C1、C3
耦合电容
隔直通交
4
C4
旁路电容
提供交流信号的通路，避免Re使电路放大能力下降
5
C2
消振电容
消除电路产生的自激振荡
6
Rp
上偏置电阻
给三极管基极提供合适的偏置，通过调节Rp可以改变静态工作点
7
Rb1
8
Rb2
下偏置电阻
9
Rc
集电极电阻
将三极管的电流放大作用转换成电压放大作用
10
Re
发射极电阻
自动调节静态工作点，使之稳定
11
RL
负载电阻
3、工作原理
基极电压
由
和
分压后得到，即
固定。
当环境温度上升时，引起
增加，导致
的增加，使
增大。
由于
，使得
减小，于是基极偏流
减小，使集电极电流
的增加受到限制，从而达到稳定静态工作点的目的。
稳定工作点的过程表示如下：
4、分析计算
（1）静态分析
静态：
放大电路无信号输入时的状态。
静态时晶体管直流电压VBE、VCE和对应的IB、IC值统称为静态工作点Q。
分别记作VBEQ、IBQ、VCEQ和ICQ。
（2）动态分析
电压放大倍数：
操作内容
一、元器件的检测与识别
1.元件清单
表2-3-2
序号
代号
名称
数量
型号及规格
1
Rp
可调电阻
1
100KΩ
2
Rb1
电阻
1
47KΩ
3
Rb2
电阻
1
22KΩ
4
Re
电阻
1
1KΩ
5
RL、Rc
电阻
2
2KΩ
6
C1、C3
电容
2
10uF/25V
7
C2
电容
1
220PF
8
C4
电容
1
100uF/25V
9
V
三极管
1
9014
10
电路板
1
11
香蕉插头
4
12
导线等
2.检测要求
（1）用万用表测量电阻的好坏，并确定各电阻阻值和元件清单上是否相符。
（2）用万用表测量电容的好坏，并观察电容的参数和电路要求是否相符。
（3）用万用表测量三极管的好坏，并确定三极管的管型、管脚（E、B、C）的分布情况
3.三极管的检测
（1）NPN、PNP管型和基极（b）的判别
将万用表设置在R⨯1k或R⨯100挡，用黑表笔和任一管脚相接（假设它是基极b），红表笔分别和另外两个管脚相接，如果测得两个阻值都很小，则黑表笔所连接的就是基极，而且是NPN型的管子。
如图2.3.6（a）所示。
如果按上述方法测得的结果均为高阻值，则黑表笔所连接的是PNP管的基极。
如图2.3.6（b）所示。
图2.3.6基极b的判断
（2）估测比较放大系数β的大小
NPN管估测电路如图2.3.7所示。
图2.3.7估测的电路
万用表设置在
挡，测量并比较开关S断开和接通时的电阻值。
前后两个读数相差越大，说明管子的β越高，即电流放大能力越大。
估测PNP管时，将万用表两只表笔对换位置。
（3）e、c的判别
首先确定三极管的基极和管型，然后采用估测β值的方法判断c、e极。
方法是先假定一个待定电极为集电极（另一个假定为发射极）接入电路，记下欧姆表的摆动幅度，然后再把两个待定电极对调一下接入电路，并记下欧姆表的摆动幅度。
摆动幅度大的一次，黑表笔所连接的管脚是集电极c，红表笔所连接的管脚为发射极e，如图2.3.7所示。
测PNP管时，只要把图2.3.7电路中红、黑表笔对调位置，仍照上述方法测试。
（4）估测ICEO
NPN管估测电路如图2.3.8所示。
图2.3.8
的估测
所测阻值越大，说明管子的
越小。
若阻值无穷大，三极管开路；若阻值为零，三极管短路。
测PNP型管时，红、黑表笔对调，方法同前。
（5）硅管或锗管的判别
判别电路如图2.3.9所示。
图2.3.9判别硅管和锗管的测试电路
当V=0.6~0.7V时，为硅管；当V=0.1~0.3V时，为锗管。
4.三极管的检测训练
（1）训练器材
万用表、各种类型的三极管，且性能有差异，各管均编号。
（2）训练步骤及内容
1）、按编号顺序逐个画出正视的外形图，写清标志，用万用表判断各管管脚的名称、管型、材料。
然后填入表2-3-3中
表2-3-3测量时万用表选用的档位
序号
管型及外形图
管脚极性
管型
材料
1
9012
123
1
发射极e
2
基极b
3
集电极c
2
1
2
3
3
1
2
3
4
1
2
3
5
1
2
3
6
1
2
3
7
1
2
3
8
1
2
3
9
1
2
3
10
1
2
3
11
1
2
3
12
1
2
3
2）、任选两个或几个三极管，估测比较β的大小，将结论填入表2-3-4中。
表2-3-4
三极管编号
比较β值的结论
5.三极管的识别和检测训练
（1）训练器材
万用表、各种类型的三极管，且性能有差异，各管均编号。
（2）训练步骤及内容
按编号顺序逐个画出正视的外形图，根据标志判断各管管脚的名称、管型、材料。
用万用表复查后填入表2-3-5中
表2-3-5测量时万用表选用的档位
序号
管型及外形图
管脚极性
管型
材料
1
1
2
3
2
1
2
3
3
1
2
3
4
1
2
3
5
1
2
3
6
1
2
3
7
1
2
3
8
1
2
3
9
1
2
3
10
1
2
3
11
1
2
3
12
1
2
3
二、安装说明
1.三极管的安装
（1）三极管在安装时，为了避免引脚断裂，引脚之间的间隔不宜过大；三个管脚的分布一般有如图2.3.10所示的几种情况：
图2.3.10三极管安装示意图
（2）安装时一定要注意分清三极管的三个管脚极性的区别；
（3）安装时引脚高度要适中，过高易引起引脚短路，过低易使三极管引脚断裂。
2.电阻的安装
（1）电路中各电阻的阻值应保证正确，且色环最好方向一致；
（2）安装工艺应满足要求
3.电容与其他部件的安装
（1）安装时一定要保证电解电容器的正负极性准确无误，且尽量插到底；
（2）香蕉插头焊接前要进行焊前处理，以确保可焊性，保证连接牢固可靠。
（3）导线的颜色要有所区别。
例如正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信号线用其他颜色的线。
（4）电路中Rc与V的集电极的连接中有一检测点，在第一次安装时应引出两根连接线，在调试后再将检测点短接。
图2.3.11单级小信号放大电路安装图片
4.安装后的实物图片（仅供参考）
三、调试说明
1.新的测量仪器仪表的使用
（1）函数信号发生器
以下内容以CA1640系列为例
1）面板图
2）功能键说明：
如表2-3-6所示
表2-3-6
序号
功能
用途
1
闸门
该灯每闪烁一次表示完成一次测量
2
占空比
改变输出信号的对称性，处于关位置时输出对称信号
3
频率显示
显示输出信号的频率或外侧频信号的频率
4
频率细调
在当前频段内边疆改变输出信号的频率
5
频率单位
指示当前显示频率的单位
6
波形指示
指示当前输出信号的波形状态
7
幅度显示
显示当前输出信号的幅度
8
幅度单位
批示当前输出信号幅度的单位
9
衰减指示
批示当前输出信号幅度的档级
10
扫描宽度
调节内部扫描的时间长短，在外测频时，逆时针旋到底（灯亮）则外输入测量信号经过滤波器（截止频率为100KHZ左右）进入测量系统
11
扫描速度
调节被扫描信号的频率范围，在外测频时，当电位器逆时针旋到底（灯亮），则外输入信号经过20DB衰减进入测量系统
12
信号输入
当第（17）项功能选择为“外部扫描”或“外部计数”时，外部扫描信号七外测频信号由此输入
13
电源开关
按下接通电源，弹出断开电源
14
频段指示
指示当前输出信号频率的档级
15
频段选择
选择当前输出信号频率的档级
16
功能指示
指示本仪器当前的功能状态
17
功能选择
选择仪器的各功能状态
18
波形选择
选择当前输出信号的波形
19
衰减控制
选择当前输出信号幅度的档级
20
过载指示
指示灯亮时，表示功率输出负载过重
21
幅度细调
在当前幅度档级边疆调节，范围为220DB
22
功率输出
输出幅度为50Vp-p1Ap-p
23
直流电平
预置输出信号的直流电平，范围为-5V—+5V，当电位器处于关位置时，则直流电平为0V
24
信号输出
输出多种波形受控的函数信号，输出幅度20Vp-p
25
TTL输出
输出标准的TTL脉冲信号，输出阻抗为600欧
26
电源插座
交流市电22V输入插座
27
保险丝座
内有两只0.5A保险丝，其中一只为备用
3）使用方法
该函数信号发生器可以作信号发生器、计数器等多种用途，但在本项目中只作函数信号发生器使用。
A、接通电源线，并按下电源开关
B、将占空比置“关”的位置
C、按频段选择按钮选择所需要的频率档级
D、调节频率细调，使频率显示显示所需信号的频率
E、按波形选择按钮，使波形指示指示所需的波形状态
F、按衰减控制按钮，选择需要的信号幅度档级
G、调节幅度细调，使幅度显示显示所需信号的幅度
H、最后将信号通过连接电缆从信号输出端输出
（2）万用表测电流
测量直流电流：
--先估计被测电流的大小，然后将转换开关拨至合适的mA量程，再把万用表串接在电路中，如图2.3.13所示。
同时观察标有直流符号“DC”的刻度线，如电流量程选在3mA档，这时，应把表面刻度线上300的数字，去掉两个“0”，看成3，又依次把200、100看成是2、1，这样就可以读出被测电流数值。
例如用直流3mA档测量直流电流，指针在100，则电流为1mA。
图2.3.14万用表测电流示意图
2.静态工作点的调试
（1）选择好万用表的量程
根据表态电流应为2mA，万用表应选择的量程为。
（2）连接好万用表：
注意红黑表笔不能接错，与三极管集电极连的应该是万用表的（红或黑）表笔。
（3）给放大电路接通DC+12V电源，调节电位器Rp，同时观察电流表的读数，使静态电流调至表中所需要的值。
调节好静态工作点后，断开电源和万用表，将检测点短接，再进行下一步调试。
3.放大性能的检测
（1）准备好函数信号发生器
使函数信号发生器输出1KHZ、20mVp-p的正弦波信号
（2）准备好示波器
（3）连接好电源线和输入信号线
（4）用示波器观察输入信号、输出信号波形，并做好相应的记录。
问题与思考
1．低频小信号放大电路中的上偏置电阻是由Rb1和Rp串联组成，是否可以将Rb1省去？
为什么？
2．如何初步估计自己的测试结果没有错误？
延伸与拓展
一、电路性能的改进
前面所安装的单级小信号放大电路的静态工作较稳定，但动态参数的稳定性能还较差，在实际应用中通常需要引入一个交流负反馈，在三极管的发射极增加一个电阻，常用的电路形式如图2.3.15：
Re
RL
Vcc
C4
C2
C1
C3
Rp
Rc
Rb2
Rb1
V
图2.3.15分压式偏置低频小信号放大电路
二、单级小信号放大电路的其他电路形式
单级低频小信号放大电路除本次安装的分压式偏置电流负反馈共发射极放大电路外，还有射极输出器、差分放大电路、共基电路等
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