三極管及基本放大電路教案

三極管及基本放大電路教案2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTING目錄CATALOGUE課程介紹與目標(biāo)三極管基礎(chǔ)知識(shí)基本放大電路原理及分析放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)與偏置電路放大電路動(dòng)態(tài)性能分析頻率響應(yīng)與多級(jí)放大電路功率放大電路簡(jiǎn)介課程總結(jié)與拓展延伸課程介紹與目標(biāo)PART01課程背景與意義電子技術(shù)發(fā)展迅速，三極管及基本放大電路是電子技術(shù)的基礎(chǔ)，掌握其原理和應(yīng)用對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)和實(shí)踐具有重要意義。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解三極管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和特性，掌握基本放大電路的分析和設(shè)計(jì)方法，為后續(xù)課程和實(shí)踐打下基礎(chǔ)。掌握三極管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和特性；了解基本放大電路的原理和分析方法。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)能夠分析和設(shè)計(jì)基本放大電路，具備初步的電路分析和設(shè)計(jì)能力。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。030201教學(xué)目標(biāo)與要求01課程安排：本課程共分為理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)部分，其中理論教學(xué)主要講解三極管和基本放大電路的原理和分析方法，實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)鞏固和加深理論知識(shí)的理解。02學(xué)時(shí)分配：本課程總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)24學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)。具體學(xué)時(shí)分配如下03三極管基本原理與特性：4學(xué)時(shí)課程安排與學(xué)時(shí)分配基本放大電路原理與分析：8學(xué)時(shí)放大電路的頻率響應(yīng)：4學(xué)時(shí)反饋放大電路：4學(xué)時(shí)課程安排與學(xué)時(shí)分配功率放大電路：4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)：8學(xué)時(shí)課程安排與學(xué)時(shí)分配三極管基礎(chǔ)知識(shí)PART02包括三個(gè)電極（發(fā)射極、基極、集電極）和兩個(gè)PN結(jié)（發(fā)射結(jié)、集電結(jié)）。三極管的基本結(jié)構(gòu)利用輸入信號(hào)控制基極電流，從而控制集電極電流的變化，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。工作原理三極管結(jié)構(gòu)與工作原理類型根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為NPN型和PNP型；根據(jù)工作頻率可分為低頻管和高頻管；根據(jù)功率可分為小功率管、中功率管和大功率管。特性曲線包括輸入特性曲線和輸出特性曲線。輸入特性曲線表示基極電流與發(fā)射結(jié)電壓之間的關(guān)系；輸出特性曲線表示集電極電流與集電極電壓之間的關(guān)系。三極管類型及特性曲線三極管主要參數(shù)與選用主要參數(shù)包括電流放大系數(shù)、極間反向電流、集電極最大允許電流、集電極最大允許功耗等。選用根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的三極管類型，考慮工作頻率、功率、耐壓等參數(shù)，同時(shí)要注意三極管的極性、引腳排列和封裝形式?；痉糯箅娐吩砑胺治鯬ART03利用三極管的電流放大作用，將微弱的輸入信號(hào)放大為幅度較大的輸出信號(hào)。包括放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶等，用于衡量放大電路的性能優(yōu)劣。放大電路基本概念及性能指標(biāo)放大電路的性能指標(biāo)放大電路基本概念

共射極放大電路工作原理及分析共射極放大電路組成由三極管、輸入電阻、輸出電阻、電源等元件組成。工作原理輸入信號(hào)加在三極管的基極與發(fā)射極之間，通過(guò)控制基極電流來(lái)控制集電極電流，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。放大倍數(shù)計(jì)算共射極放大電路的電壓放大倍數(shù)等于集電極電阻與發(fā)射極電阻的比值。共集電極放大電路輸入信號(hào)加在三極管的發(fā)射極與集電極之間，輸出信號(hào)從發(fā)射極取出。具有輸入電阻高、輸出電阻低的特點(diǎn)，常用于多級(jí)放大電路的輸入級(jí)和輸出級(jí)。共基極放大電路輸入信號(hào)加在三極管的基極與集電極之間，輸出信號(hào)從集電極取出。具有高頻特性好、適用于寬頻帶放大等特點(diǎn)，但電壓放大倍數(shù)較小。共集電極與共基極放大電路簡(jiǎn)介放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)與偏置電路PART04靜態(tài)工作點(diǎn)定義放大電路在無(wú)輸入信號(hào)時(shí)的直流工作狀態(tài)，包括三極管的基極電流、集電極電流和集射極間電壓。設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)的意義確保放大電路在輸入信號(hào)作用下能正常工作，避免信號(hào)失真和電路損壞。設(shè)置方法通過(guò)調(diào)整偏置電阻或電源電壓來(lái)改變靜態(tài)工作點(diǎn)，同時(shí)需考慮溫度對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。靜態(tài)工作點(diǎn)概念及設(shè)置方法03優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)在于穩(wěn)定性較差，受溫度影響較大。01固定偏置電路構(gòu)成由基極偏置電阻和發(fā)射極電阻構(gòu)成，為三極管提供合適的基極電流。02工作原理通過(guò)基極偏置電阻提供穩(wěn)定的基極電流，使三極管工作在放大區(qū)。固定偏置電路原理及分析分壓式偏置電路構(gòu)成由基極分壓電阻、發(fā)射極電阻和穩(wěn)壓管構(gòu)成，提供穩(wěn)定的基極電流。工作原理利用分壓電阻將電源電壓分壓后加到三極管基極，同時(shí)通過(guò)發(fā)射極電阻和穩(wěn)壓管穩(wěn)定基極電流。優(yōu)缺點(diǎn)分析優(yōu)點(diǎn)在于穩(wěn)定性好，受溫度影響較小；缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，需要額外元件。分壓式偏置電路原理及分析放大電路動(dòng)態(tài)性能分析PART05在靜態(tài)工作點(diǎn)附近，將非線性元件三極管等效為線性元件，從而簡(jiǎn)化放大電路的分析過(guò)程。微變等效電路法概念通過(guò)求解三極管的輸入、輸出電阻以及電壓放大倍數(shù)等參數(shù)，構(gòu)建出微變等效電路。等效電路構(gòu)建適用于小信號(hào)放大電路的分析，特別是在信號(hào)幅度較小、工作點(diǎn)穩(wěn)定的情況下。適用范圍微變等效電路法介紹衡量放大電路對(duì)輸入信號(hào)的放大能力，計(jì)算公式為Av=Vo/Vi。電壓放大倍數(shù)反映放大電路對(duì)前、后級(jí)電路的影響，輸入電阻越大，從前級(jí)電路索取的信號(hào)越小；輸出電阻越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。輸入、輸出電阻放大電路能夠正常工作的頻率范圍，受三極管結(jié)電容、電路分布電容等因素的影響。通頻帶交流性能指標(biāo)計(jì)算與評(píng)估失真現(xiàn)象及其改善措施失真現(xiàn)象由于三極管的非線性特性，當(dāng)輸入信號(hào)幅度較大時(shí)，輸出信號(hào)會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象，如截止失真、飽和失真等。采用負(fù)反饋技術(shù)通過(guò)引入負(fù)反饋，減小放大電路的電壓放大倍數(shù)，從而改善失真現(xiàn)象。選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)根據(jù)輸入信號(hào)的幅度和頻率，選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，避免三極管進(jìn)入截止或飽和狀態(tài)。采用線性化技術(shù)如采用差分放大電路、對(duì)數(shù)放大電路等線性化技術(shù)，改善三極管的非線性特性。頻率響應(yīng)與多級(jí)放大電路PART06VS描述電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力。在放大電路中，由于電感和電容等元件的存在，不同頻率的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路后，其放大倍數(shù)和相位角會(huì)發(fā)生變化。這種變化稱為頻率響應(yīng)。波特圖表示法波特圖是一種在直角坐標(biāo)系中表示頻率響應(yīng)的方法。橫坐標(biāo)表示頻率，縱坐標(biāo)表示放大倍數(shù)或相位角。通過(guò)波特圖，可以直觀地了解電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大情況。頻率響應(yīng)概念頻率響應(yīng)概念及波特圖表示法低頻響應(yīng)在低頻段，由于耦合電容和旁路電容的容抗較大，信號(hào)主要通過(guò)三極管進(jìn)行放大。此時(shí)，電路的放大倍數(shù)較高，相位角變化較小。高頻響應(yīng)在高頻段，耦合電容和旁路電容的容抗減小，信號(hào)通過(guò)電容的旁路作用流失，導(dǎo)致電路的放大倍數(shù)降低。同時(shí)，由于電路中電感的存在，高頻信號(hào)會(huì)產(chǎn)生較大的相位滯后。通頻帶單級(jí)共射極放大電路的頻率響應(yīng)存在一個(gè)通頻帶，即放大倍數(shù)相對(duì)穩(wěn)定的頻率范圍。通頻帶的寬度取決于電路元件的參數(shù)和配置。單級(jí)共射極放大電路頻率響應(yīng)分析多級(jí)放大電路的組成由多個(gè)單級(jí)放大電路級(jí)聯(lián)而成。每級(jí)電路可以采用不同的組態(tài)和元件參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)特定的放大倍數(shù)、輸入/輸出阻抗和頻率響應(yīng)等性能指標(biāo)。通過(guò)多級(jí)放大，可以實(shí)現(xiàn)較高的總放大倍數(shù)。通過(guò)合理設(shè)計(jì)各級(jí)電路的頻率響應(yīng)，可以拓寬整個(gè)多級(jí)放大電路的通頻帶。通過(guò)調(diào)整各級(jí)電路的輸入/輸出阻抗，可以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，提高信號(hào)的傳輸效率。多級(jí)放大電路的穩(wěn)定性相對(duì)較好，因?yàn)楦骷?jí)電路可以相互獨(dú)立地進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。高放大倍數(shù)輸入輸出阻抗匹配穩(wěn)定性寬頻帶多級(jí)放大電路組成及性能特點(diǎn)功率放大電路簡(jiǎn)介PART07功率放大電路的主要特點(diǎn)是輸出功率大、效率高，同時(shí)要求非線性失真小。根據(jù)晶體管的工作狀態(tài)，功率放大電路可分為甲類、乙類、甲乙類和丙類等幾種類型。特點(diǎn)分類功率放大電路特點(diǎn)及分類原理乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路采用兩只特性相同的晶體管，分別工作在正、負(fù)半周，以減小交越失真。在輸入信號(hào)的正半周，一只晶體管導(dǎo)通，另一只晶體管截止；在輸入信號(hào)的負(fù)半周，情況相反。分析乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路具有效率高、失真小等優(yōu)點(diǎn)。但由于晶體管存在死區(qū)電壓，使得在輸入信號(hào)幅度較小時(shí)，晶體管不能正常工作，導(dǎo)致輸出波形產(chǎn)生交越失真。乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路原理及分析提高效率采用復(fù)合管結(jié)構(gòu)或采用具有低飽和壓降的晶體管，以降低管耗，提高效率。改善頻率響應(yīng)通過(guò)負(fù)反饋電路或采用寬帶晶體管等措施，改善功率放大電路的頻率響應(yīng)特性。消除交越失真通過(guò)給晶體管基極施加適當(dāng)?shù)钠秒妷?，使晶體管在輸入信號(hào)為零時(shí)處于微導(dǎo)通狀態(tài)，從而消除交越失真。甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路改進(jìn)措施課程總結(jié)與拓展延伸PART08三極管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及特性曲線深入理解了NPN和PNP型三極管的工作原理，掌握了其輸入、輸出特性曲線及電流放大系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。基本放大電路的組成及工作原理學(xué)習(xí)了共射、共基、共集三種基本放大電路，理解了其工作原理、電壓放大倍數(shù)、輸入/輸出電阻等性能指標(biāo)。放大電路的分析方法掌握了靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置與估算，以及微變等效電路法等放大電路的分析方法。課程重點(diǎn)內(nèi)容回顧與總結(jié)放大電路的頻率響應(yīng)分析了放大電路對(duì)不同頻率信號(hào)的放大能力，探討了提高放大電路頻帶寬度的方法。放大電路的穩(wěn)定性問(wèn)題探討了放大電路可能出現(xiàn)的自激振蕩、失真等問(wèn)題，以及相應(yīng)的解決措施。溫度對(duì)三極管參數(shù)的影響討論了溫度對(duì)三極管電流放大系數(shù)、輸入/輸出電阻等參數(shù)的影響，以及如何在實(shí)際應(yīng)用中加以考慮和補(bǔ)償。實(shí)際應(yīng)用中需要注意問(wèn)題探討相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)動(dòng)態(tài)關(guān)注探討了數(shù)字化與智能化技術(shù)在放大電路設(shè)計(jì)、分析、測(cè)試等方面的應(yīng)用，如數(shù)字模擬混合信號(hào)處理技術(shù)