三极管及放大电路基础教案.docx

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三极管及放大电路基础教案

第2章 三极管及放大电路基础

【课题】

2.1 三极管

【教学目的】

1．把握三极管结构特点、类型和电路符号。

2．了解三极管的电流分派关系及电流放大作用。

3．明白得三极管的三种工作状态的特点，并会判定三极管所处的工作状态。

4．明白得三极管的要紧参数的含义。

【教学重点】

1．三极管结构特点、类型和电路符号。

2．三极管的电流分派关系及电流放大作用。

3．三极管的三种工作状态及特点。

【教学难点】

1．三极管的电流分派关系和对电流放大作用的明白得。

2．三极管工作在放大状态时的条件。

3．三极管的要紧参数的含义。

【教学参考学时】

2学时

【教学方式】

教学法、分组讨论法

【教学进程】

一、引入新课

搭建一个简单的三极管大体放大电路，通过对放大电路输入信号及输出信号的测试，引导学生熟悉三极管，并明白三极管能放大信号，为后续的学习打下基础。

二、教学新课

2.1.1三极管的大体结构

三极管是在一块半导体基片上制作出两个相距很近的PN结组成的。

两个PN结把整块半导体基片分成三部份，中间部份是基区，双侧部份别离是发射区和集电区，排列方式有NPN和PNP两种，

2.1.2三极管的电流放大特性

三极管能以基极电流微小的转变量来操纵集电极电流较大的转变量，这就是三极管的电流放大特性。

要使三极管具有放大作用，必需给管子的发射结加正偏电压，集电结加反偏电压。

三极管三个电极的电流（基极电流

、集电极电流

、发射极电流

）之间的关系为：

、

、

2.1.3三极管的特性曲线

三极管外部各极电流与极间电压之间的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安特性曲线。

1.输入特性曲线

输入特性曲线是指当集-射极之间的电压

为定值时，输入回路中的基极电流

与加在基-射极间的电压

之间的关系曲线。

三极管的输入特性曲线与二极管的正向伏安特性曲线相似，也存在一段死区。

2.输出特性曲线

输出特性曲线是指当基极电流

为定值时，输出电路中集电极电流

与集-射极间的电压

之间的关系曲线。

不同，对应的输出特性曲线也不同。

截止区：

曲线以下的区域。

现在，发射结处于反偏或零偏状态，集电结处于反偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于断开状态。

饱和区：

曲线上升和弯曲部份的区域。

现在，发射结和集电结均处于正偏状态，三极管没有电流放大作用，相当于一个开关处于闭合状态。

放大区：

曲线中接近水平部份的区域。

现在，发射结正偏，集电结反偏。

三极管具有电流放大作用。

2.1.4　三极管的要紧参数

1.性能参数：

电流放大系数

、

，集电极-基极反向饱和电流

，集电极-发射极反向饱和电流

。

2.极限参数：

集电极最大许诺电流

、集电极-发射极反向击穿电压

、集电极最大许诺耗散功率

。

3．频率参数：

共发射极截止频率

、特点频率

。

2.1.5三极管的分类

三极管的种类很多，分类方式也有多种。

别离从材料、用途、功率、频率、制作工艺等方面对三极管的类型予以介绍。

三、课堂小结

1．三极管的结构、类型和电路符号。

2．三极管的电流放大作用。

3．三极管三种工作状态的特点。

4．三极管的要紧参数。

四、课堂试探

P37试探与练习题一、二、3。

五、课后练习

P68一、填空题：

一、2；二、判定题：

1；三、选择题：

一、5。

【课题】

2.2　三极管大体放大电路

【教学目的】

1．把握大体共射极放大电路的组成并理解电路各元件的作用。

2．明白得大体共射极放大电路放大信号的工作原理。

3．了解小信号放大器的要紧性能指标。

4．了解共集电极放大电路和共基极放大电路的电路结构、特点及应用。

【教学重点】

1．大体共射极放大电路的组成及各元件的作用。

2．大体共射极放大电路放大信号的工作原理。

3．小信号放大器的要紧性能指标。

【教学难点】

1．大体共射极放大电路放大信号的工作原理。

2．三种放大电路的电路结构及性能比较。

【教学参考学时】

2学时

【教学方式】

教学法、分组讨论法

【教学进程】

一、温习

1．三极管的结构、类型和电路符号。

2．三极管三种工作状态的特点。

二、引入新课

通过演示功放经扬声器放出音乐的进程，向学生讲解放大电路的大体结构和信号流程，使学生对放大电路有初步的熟悉。

三、教学新课

2.2.1大体共射放大电路

1．放大电路中各元件的作用（对照书本P41页图2.10）

：

三极管，起电流放大作用；

：

直流电源，提供偏压和能源；

：

基极偏置电阻，向三极管的基极提供适合的偏置电流；

：

集电极负载电阻，把三极管的电流放大转换为电压放大；

和

：

耦合电容，传递交流信号、隔间直流电。

2．放大电路中电压、电流符号的规定

大写物理量符号大写下标，表示直流信号；小写物理量符号小写下标，表示交流信号；小写物理量符号大写下标，表示交流和直流叠加信号；大写物理量符号小写下标，表示交流信号的有效值。

3．放大电路的工作原理

对照书本P42页图2.11介绍大体共射放大电路中遍地电压、电流的转变进程，使学生了解共射放大电路具有电压放大作用，同时，输出电压

与输入电压

的相位正好相反，说明共射放大电路还具有反相作用。

2.2.2小信号放大器的要紧性能指标

1．放大倍数：

电压放大倍数

；电流放大倍数

；电压增益

（dB）。

2．输入电阻：

输入电阻

，为输入电压与输入电流的比值，

越大，放大器输入端取得的输入电压就越高。

3．输出电阻：

，为从放大器输出端看进去的交流等效电阻（它不包括外接负载电阻

），

越小，放大器输出端带负载的能力越强。

*2.2.3三种大体放大电路的性能比较

1．共射放大电路既能放大电流又能放大电压，输入电阻居其它两种电路当中，输出电阻较大，频带较窄；常作为低频电压放大的单元电路。

2．共集放大电路只能放大电流而不能放大电压，是三种大体放大电路中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，并有电压跟从的特点；经常使用于电压放大的输入级或输出级，在功率放大电路中也常采纳这种电路形式。

3．共基放大电路只能放大电压而不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数和输出电阻与共射电路相当，频率特性是三种大体电路中最好的；经常使用作宽频带放大电路。

四、课堂小结

1．大体共射放大电路中各元件的作用。

2．大体共射放大电路信号放大的特点。

3．小信号放大器的要紧性能指标。

五、课堂试探

P41试探与练习题一、2、3。

六、课后练习

P68一、填空题：

3、5；三、选择题：

3、4。

【课题】

2.3 放大电路的分析

【教学目的】

1．

明白得放大电路的直流通路、交流通路的概念，会画放大电路对应的直流通路和交流通路。

2．了解放大电路的分析方式。

3．把握大体共射极放大电路静态参数和动态参数的计算方式。

【教学重点】

1．分析放大电路的直流通路和交流通路。

2．大体共射极放大电路静态参数和动态参数的计算。

【教学难点】

1．画放大电路的交流通路。

2．用估算的方式分析放大电路的静态和动态参数。

【教学参考学时】

1学时

【教学方式】

教学法

【教学进程】

一、复习

小信号放大器的要紧性能指标。

二、教学新课

2.3.1放大器的直流通路与交流通路

1．直流通路

直流通路用于研究电路的静态工作点，画直流通路的原那么为：

电容视为开路、电感线圈视为短路。

2．交流通路

交流通路用于研究放大电路的动态参数及性能指标，画交流通路的原那么为：

电容视为短路、直流电源视为短路。

*2.3.2放大器的静态与动态分析

1．放大电路的静态分析

借助于放大电路的直流通路，估算其静态工作点Q，即静态时电路中遍地的直流电流和直流电压：

、

、

。

2．放大电路的动态分析

借助于放大电路的交流通路，估算其要紧性能指标：

电压放大倍数

、输入电阻

、输出电阻

，其中

。

三、课堂小结

1．直流通路与交流通路的概念、绘制原那么。

2．大体共射放大电路静态工作点的估算。

3．大体共射放大电路要紧性能指标的估算。

四、课堂试探

P44试探与练习题一、2。

五、课后练习

P68一、填空题：

6；三、选择题：

2；四、技术实践题：

2；五、综合题：

1。

【课题】

2.4 放大器静态工作点的稳固

【教学目的】

1．明白得设置静态工作点的重要性。

2．把握分压式偏置电路、集电极－基极偏置电路组成特点及稳固静态工作点的原理。

3．了解分压式偏置电路静态工作点的估算方式。

【教学重点】

1．放大器静态工作点稳固的意义。

2．分压式偏置电路、集电极－基极偏置电路的组成特点及稳固静态工作点的原理。

【教学难点】

1．分压式偏置电路、集电极－基极偏置电路稳固静态工作点的原理。

2．分压式偏置电路静态工作点的估算。

【教学参考学时】

1学时

【教学方式】

教学法、分组讨论法

【教学进程】

一、温习

大体共射放大电路静态工作点的估算。

二、引入新课

通过静态工作点对输出波形阻碍的演示实验，使学生熟悉到静态工作点转变，会对输出波形造成阻碍。

三、教学新课

2.4.1放大器静态工作点稳固的意义

由演示实验可知，当静态工作点发生转变，放大电路的工作状态也会发生转变，乃至会显现波形失真。

如静态工作电流

变大，会显现饱和失真；静态工作电流

变小，会显现截止失真。

实际应用中电源电压的波动、元件的老化或因温度转变引发三极管参数的转变，都会造成静态工作点转变，从而使动态参数发生转变，最终致使电路显现异样。

为了保证电路在各类复杂情形下能正常工作，采纳能稳固静态工作点的偏置电路，是超级必要的。

2.4.2放大器静态工作点的稳固方法

1．分压式偏置电路

电路结构见书本P49页图2.19。

静态工作点稳固的条件为：

。

稳固静态工作点的进程为：

（某缘故）→

↑→

↑→

↑→

↓→

↓

↓

分压式偏置电路静态工作点的估算：

、

、

、

。

2．集电极－基极偏置电路

电路结构见书本P50页图2.21。

该电路的特点是：

偏置电阻

跨接在三极管的

极与

极之间。

自动稳固静态工作点的进程为：

温度升高→

↑→

↓→

↓

↓

四、课堂小结

1．放大器静态工作点稳固的意义。

2．分压式偏置电路稳固静态工作点的进程。

3．集电极-基极偏置电路稳固静态工作点的进程。

五、课堂试探

P47试探与练习题一、2、3、4。

六、课后练习

P68一、填空题：

7；二、判定题：

2；四、技术实践题：

1；五、综合题：

2。

【课题】

2.5 多级放大电路

【教学目的】

1．把握多级放大电路经常使用级间耦合方式的电路连接特点及应用处合。

2．了解多级放大电路要紧参数的计算方式。

【教学重点】

1．多级放大电路经常使用的级间耦合方式。

2．不同级间耦合方式的电路连接特点及应用处合。

3．多级放大电路要紧参数的计算。

【教学难点】

放大电路的频率特性及通频带的概念。

【教学参考学时】

1学时

【教学方式】

教学法

【教学进程】

一、温习

1．大体共射放大电路放大倍数的估算公式。

2．分析一个单管共射放大电路放大倍数的范围。

二、引入新课

若是在实际的信号放大中，要求的放大倍数远远超过单管放大电路所能放大的范围，那么就应该考虑将二个或更多个单管放大电路连接起来，取得更大的放大倍数。

三、教学新课

2.5.1多级放大电路的极间耦合方式

在多级放大电路中，级间耦合一方面要确保各级放大电路有适合的静态工作点，另一方面要使前一级的输出信号尽可能不受衰减地传至后一级。

1．阻容耦合

将放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。

阻容耦合放大电路中各级的静态工作点彼此独立，但低频特性差且不便于集成化，因此，普遍应用在分立元件电路中。

2．变压器耦合

将放大电路的前级输出端通过变压器接到后级输入端或负载电阻上。

变压器耦合放大电路的各级静态工作点各自独立，具有阻抗变换作用，易于实现级间的阻抗匹配，但低频特性差且不便于集成化，因此，在分立元件功率放大电路中应用较多。

3.直接耦合

将放大电路的前一级输出端直接连接到后一级的输入端。

直接耦合放大电路有良好的低频特性，便于集成化，但各级之间的静态工作点彼此连累、相互阻碍，且存在零点漂移，因此，多应用于集成放大电路中。

4．光电耦合

将放大电路的前级输出端通过光电耦合器接到后级输入端。

光电耦合放大电路各级电路的静态工作点互不阻碍，且实现了前后电路的电气隔离，但直接用来传输模拟量时精度较差，在电子设备中取得普遍的应用。

2.5.2多级放大电路的要紧性能指标

1.电压放大倍数

、

2．输入电阻和输出电阻

输入电阻是第一级的输入电阻

；输出电阻是最后一级的输出电阻

。

3．频率特性与通频带

工程上，把电压放大倍数下降到中频时的0.707倍所对应的低端频率称为下限频率

，对应的高端频率称为上限频率

，并把

与

之间的频率范围称为该放大电路的通频带，用

表示，即

。

多级放大电路提高了电压放大倍数，但通频带变窄。

因此，为了知足多级放大电路通频带的要求，必需把每一个单级放大电路的通频带设计得更宽一些。

四、课堂小结

1．多级放大电路经常使用的级间耦合方式。

2．阻容耦合、变压器耦合、直接耦合、光电耦合的电路连接特点、各自的优缺点及应用处合。

3．多级放大电路电压放大倍数、输入输出电阻的计算。

4、通频带的概念，和多级放大电路与单级放大电路相较，通频带的转变情形。

五、课堂试探

P52试探与练习题一、二、3。

六、课后练习

P68一、填空题：

4；二、判定题：

3。

【课题】

2.6 场效晶体管放大器

【教学目的】

1．了解绝缘栅型和结型场效晶体的结构特点、类型。

2．把握绝缘栅型和结型场效晶体管的电路符号。

3．明白得场效晶体管电压操纵原理、特性曲线及三个工作区域的特点。

4．了解场效晶体管要紧参数的含义。

5．了解场效晶体管放大电路的结构及偏置方式。

【教学重点】

1．绝缘栅型和结型场效晶体管的结构特点、类型和电路符号。

2．场效晶体管的电压操纵原理、特性曲线及三个工作区域的特点。

3．场效晶体管放大电路结构及偏置方式。

【教学难点】

1．绝缘栅型和结型场效晶体管的结构特点。

2．场效晶体管电压操纵原理及三个工作区域的特点。

3．场效晶体管要紧参数的含义。

【教学参考学时】

2学时

【教学方式】

教学法

【教学进程】

一、温习

1．三极管的电流放大原理。

2．分压偏置式单管共射放大电路组成特点及稳固静态工作点的原理。

二、教学新课

2.6.1场效晶体管简介

场效晶体管简称场效管，是利用输入电压产生的电场效应来操纵输出电流的器件，故其属于电压操纵型半导体器件。

与三极管相较，它具有输入电阻高、噪声低、功耗小等优势，因此，在大规模集成电路中取得普遍的应用。

1．绝缘栅场效管

结构：

绝缘栅场效管有耗尽型和增强型两大类，每一类又有

沟道和

沟道两种。

其电路符号见书本P56页图2.30，衬底的实线和虚线别离表示有预留导电沟道和没有预留导电沟道，箭头指向管内表示为

沟道MOS管，箭头指向管外表示为

沟道MOS管。

工作原理（书本P56页图2.31）：

以增强型MOS场效管为例，当栅、源极间电压

时，漏、源极间没有导电沟道，漏极电流

，处于截止状态。

当

时，漏区和源区间有导电沟道（

沟道），现在，若是在漏极和源极之间加正向电压

，那么会有电流经沟道抵达源极，形成漏极电流

，场效管处于导通状态。

要紧特性：

场效管的要紧特性有转移特性和输出特性。

着重介绍输出特性曲线的三个区域——可变电阻区、饱和区和击穿区。

2．结型场效管

结构：

结型场效管有N沟道和P沟道两大类。

其电路符号见书本P58页图2.33，栅极箭头指向管内表示为

沟道结型场效管，栅极箭头指向管外表示为

沟道结型场效管。

要紧特性：

与绝缘栅型场效管相似，简单介绍。

3．场效管的要紧参数

开启电压

、夹断电路

、漏极饱和电流

、跨导

、漏源击穿电压

。

2.6.2场效晶体管放大电路

场效管放大电路也有三种组态：

共源极放大电路、共漏极放大电路和共栅极放大电路，别离与三极管放大电路的共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路相对应。

其中最多见的是共源极放大电路。

1.分压式偏置放大电路

介绍电路结构，各元件的作用及简单的工作原理。

2．自给偏压式偏置放大电路

介绍电路结构，各元件的作用及简单的工作原理。

三、课堂小结

1．绝缘栅型和结型场效晶体管的类型和电路符号。

2．场效晶体管的电压操纵原理、特性曲线及三个工作区域的特点。

3．场效晶体管要紧参数的含义。

4、场效晶体管放大电路结构及偏置方式。

四、课堂试探

P57试探与练习题一、二、3。

五、课后练习

P68　一、填空题：

8；二、判断题：

4。

【课题】

实训项目2.1三极管的管脚识别和质量判定

【实训目标】

1．把握经常使用三极管的管脚识别方式。

2．把握经常使用三极管的类型判定和质量判定方式。

【实训重点】

1．经常使用三极管的管脚识别方式。

2．经常使用三极管的质量判定。

【实训难点】

三极管的质量判定

【参考实训课时】

1学时

【实训方式】

教学法、演示法、实操法

【实训进程】

一、实训任务

任务一　三极管的类型及管脚识别

三极管的型号一样都直接标注在管壳上，依照三极管的命名方式即可知其类型是NPN仍是PNP。

其管脚的散布有必然的规律，可通过散布特点直接分辨三极管的三个管脚。

利用实训室提供的不同型号三极管介绍管脚的散布规律。

若是不明白三极管的类型及管子的引脚排列，可用指针式万用表依照书本P61页的操作步骤进行识别。

介绍判定基极

和三极管类型、判定集电极

和发射极

的方式。

任务二　三极管的质量判断（以NPN型管为例）

1．穿透电流

的估测

（1）将万用表置于欧姆挡R×100或×1K挡。

（2）将三极管基极

悬空，万用表红表笔接发射极

，黑表笔接集电极

，现在测得阻值应在几十到几百千欧以上。

假设阻值很小，说明穿透电流大，稳固性差；假设阻值为零，说明管子已经击穿；假设阻值无穷大，说明管子内部断路；假设阻值不稳固或阻值慢慢下降，说明管子噪声大、不稳固，不宜采纳。

2．电流放大系数

的测量

（1）将万用表量程开关旋至

挡。

（2）将三极管的3个电极对应插入N列的三个插孔中，现在读出的数值即为该三极管的电流放大系数

，若是

过小，那么表示该三极管已失去放大作用。

任务三　综合训练

对3只不同型号的三极管，按上述步骤别离进行类型及引脚的识别和质量判定。

二、实训小结

1．三极管的类型判定和管脚的识别。

2．三极管的质量判定。

三、课堂试探

若是三极管为PNP型，应如何对其进行管脚的识别和质量判定？

四、课后作业

1．实训报告及本次实训的体会和收成。

2．完成项目实训评判表的学生自评部份。

【课题】

实训项目2.2三极管放大电路的测量

【实训目标】

1．把握分压式偏置电路静态工作点的测量方式。

2．把握示波器和信号发生器的利用。

3．把握分压式偏置电路输入、输出波形及电压放大倍数的测量方式。

4．了解波形失真的缘故，并用示波器观看不同的失真波形。

【实训重点】

1．分压式偏置电路静态工作点的测量方式。

2．示波器和信号发生器的利用。

3．分压式偏置电路输入、输出波形及电压放大倍数的测量。

【实训难点】

1．分压式偏置电路输入、输出波形及电压放大倍数的测量。

2．用示波器观看不同的失真波形，了解波形失真的缘故。

【参考实训课时】

2学时

【实训方式】

教学法、演示法、实操法

【实训进程】

一、实训任务

任务一　分压式偏置电路静态工作点的测量

1．依照电路原理图在实训箱中完成份压式偏置放大电路的连接。

2．检查无误后给放大电路加上15V直流电源，并调剂电位器

，使放大器处于放大的工作状态。

3．用万用表别离测量分压式偏置电路的静态工作点

、

、

、

。

任务二　示波器、信号发生器的利用练习

1．熟悉示波器面板上各开关、旋钮的位置，按利用说明将各开关、旋钮置于适合的挡位。

通电后，调剂各个旋钮，直至荧光屏上呈现清楚的扫描线。

2．熟悉信号发生器面板上各开关、旋钮的位置和作用。

3．由低频信号发生器输出幅度为100mV，频率别离为100Hz、200

Hz、1kHz、10kHz的正弦波、矩形波和三角波信号，利用示波器观看波形；测出其周期；再计算各自的频率，并与信号发生器所示频率对照。

说明：

由于学时的缘故，在本实训开始前，应利用课余时刻教会学生对示波器和信号发生器的初步利用。

任务三　波形及电压放大倍数测量

1．维持放大器的静态工作点不变，在放大电路的输入端加入正弦波信号

，其频率

、幅度为

，放大电路的输出端接示波器。

当输出波形无失真现象时，用晶体管毫伏表别离测出

、

、

（

）的大小。

2．增大输入信号幅度，用示波器监视放大器输出波形，用晶体管毫伏表测出最大不失真输出电压

。

3．放大器输出端接入负载电阻

，维持输入端信号频率

、幅度为

不变，测出现在的输出电压

（

）。

4．用示波器双踪显示功能同时观看

和

的波形，测出它们的大小和相位。

任务四　波形失真分析

　　1．在

，

的情形下，将频率为

的正弦信号加在放大器的输入端，增大输入信号幅度，用示波器监视放大器的输出信号

为不失真的正弦波。

2．调剂电位器

使其阻值增大，直至从示波器观看到放大器的输出波形显现失真，记录现在的波形，并测出相应的集电极静态电流

。

3．调剂电位器

使其阻值减小，直至从示波器观看到放大器的输出波形显现失真，记录现在的波形，并测出相应的集电极静态电流

。

二、实训小结

1．分压式偏置放大电路静态工作点的测量。

2．示波器、信号发生器面板上各开关、旋钮的位置和作用。

3．分压式偏置放大电路输入输出波形及电压放大倍数测量。

4．分压式偏置放大电路波形失真的测量。

三、课堂试探

1．负载对放大电路电压放大倍数有什么阻碍？

2．放大电路的输出信号波形失真与基极偏置电流大小的关系。

四、课后作业

1．实训报告及本次实训的体会和收成。

2．完成项目实训评判表的学生自评部份。

【课题】

实训项目2.3分压式偏置放大器的安装和调试

【实训目标】

1．把握分压式偏置放大器的工作原理。

2．把握分压式偏置放大器的安装与调试方式。

【实训重点】

1．分压式偏置放大器的元器件识别和检测。

2．分压式偏置放大器的安装与调试。

【实训难点】

1．分压式偏置放大器的工作原理

2．分压式偏置放大器的调试

【参考实训课时】

2学时

【实训方式】

教学法、演示法、实操法

【实训进程】

一、实训任务

说明：

由于学时的缘故，可依照学生的实际情形，将实训任务的部份内容安排在课余时刻完成。

任务一　分压式偏置放大器的元器件识别

对分压式偏置放大器所包括的元器件进行识别，并了解它们在电路中的作用。

任务二　分压式偏置放大器元器件的检测

在分压式偏置放大器中，要紧的元器件有三极管、电解电容、电位器和电阻，在安装之前必需对它们进行检测，以确保元器件是好的。

任务三