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1、模 拟 电 路,主编：徐健,项目二 简易助听器的制作,项目二 简易助听器的制作,2.1 项目描述,助听器是针对耳聋患者或上了年纪的老人设计的一种提高声音强度的装置，它可以帮助听力障碍患者充分利用残余听力，进而补偿听力损失。助听器主要由三个部分组成：传声器、放大器和耳机。传声器为声电转换器，将外界声信号转变为电信号，然后输入放大器经放大后送至耳机，耳机再将放大后的电信号还原为声音。而其中的核心部分放大器一般多采用三极管放大电路实现输入信号的放大。,2.1 项目描述,技能目标 1. 学会独立查阅三极管、电容式驻极体话筒等元件资料； 2. 能够对三极管、电容式驻极体话筒等元件进行识别与选取； 3.
2、熟练掌握助听器的安装、调试与检测方法； 4. 能够对助听器相关参数进行测量。,知识目标 1. 了解助听器的基本组成及其主要性能指标； 2. 熟悉三极管的结构、符号、分类及性能； 3. 掌握三极管组成的放大电路工作原理； 4. 掌握电容耦合电路工作原理； 5. 熟练掌握多级放大电路性能分析方法。,教学目标,2.2 项目资讯,2.2.1 半导体三极管 一、三极管的结构,图2-1 三极管的结构及符号,2.2 项目资讯,图2-2 三极管常见外形,2.2 项目资讯,二、三极管的分类 晶体三极管的种类很多，分类方法也有多种。下面按用途、频率、功率、材料等进行分类。 (1) 按材料和极性分有硅材料的NPN与
3、PNP三极管，锗材料的NPN与PNP三极管。 (2) 按用途分有高、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高压管、达林顿管、带阻尼的三极管等。 (3) 按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。 (4) 按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。 (5) 按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。 (6) 按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管、塑料封装三极管等。,2.2 项目资讯,三、三极管的特性曲线 1. 三极管输入特性曲线,图2-3 三极管输入特性曲线,2. 三极管输出特性曲线,图2-4 三极管输出特性曲线,
4、2.2 项目资讯,四、半导体三极管的主要参数及温度对特性的影响 1. 电流放大系数 2. 极间反向电流 3. 极限参数,2.2 项目资讯,五、国产半导体三极管的命名 国家标准对半导体三极管的命名如下： 第一位：2代表二极管，3代表三极管。 第二位：A为锗PNP管、B为锗NPN管、C为硅PNP管、D为硅NPN管 第三位：X表示低频小功率管、D表示低频大功率管、G表示高频小功率管、A表示高频大功率管、K表示开关管。,2.2 项目资讯,2.2.2 半导体三极管识别与检测 利用数字万用表不仅能判别三极管极性，还能鉴别硅管和锗管。具体步骤是如下： （1）鉴别三极管基极b。 （2）区分NPN管与PNP管。
5、 （3）区分集电极c和发射极e。 （4）鉴别硅管和锗管。 （5）三极管的好坏。,2.2 项目资讯,2.2.3 半导体三极管基本放大电路 放大的作用体现在如下方面： (1) 放大电路主要利用三极管的控制作用放大微弱信号，输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。 (2) 输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。放大电路的结构示意图如图2-5所示。,图2-5 放大电路结构示意图,2.2 项目资讯,放大电路在放大信号时，总有两个电极作为信号的输入端，同时也应有两个电极作为输出端。根据半导体三极管三个电极与输入、输出端子的连
6、接方式，可归纳为三种：共发射极电路、共基极电路以及共集电极电路。图2-6所示就是这三种电路的接法。,(a)共发射极电路 (b)共基极电路 (c)共集电极电路 图2-6 半导体三极管基本放大电路三种连接方式,2.2 项目资讯,一、共射基本放大电路 三极管具有电流放大作用，基本放大电路是放大电路中最基本的结构，是构成复杂放大电路的基本单元。它利用双极型半导体三极管输入电流控制输出电流的特性，实现信号的放大。 1. 共射组态基本放大电路的组成,图2-7 共射组态基本放大电路,2.2 项目资讯,共射组态基本放大电路中各元件的作用 三极管VT起放大作用。 负载电阻Rc、RL将变化的集电极电流转换为电压输
7、出。 偏置电路Rb1、Rb2、Re提供合适的偏置，保证三极管工作在线性区，使信号不产生失真。 耦合电容C1、C2输入耦合电容C1保证交流信号加到发射结，但又不影响发射结偏置。 直流电源VCC为放大电路提供工作电源，给三极管放大信号提供能源。,2.2 项目资讯,放大电路的组成原则： （1）保证放大电路的核心器件三极管工作在放大状态，即有合适的偏置。也就是说发射结正偏，集电结反偏。 （2）输入回路的设置应当使输入信号耦合到三极管的输入电极，形成变化的基极电流，从而产生三极管的电流控制关系，变成集电极电流的变化。 （3）输出回路的设置应该保证将三极管放大以后的电流信号转变成负载需要的电量形式（输出电
8、压或输出电流）。,2.2 项目资讯,2. 放大原理 uBE代表发射结上的交直流总电压、ube代表交流量、UBE代表直流量，相当平均值，将交流量的正半周填平负半周，如图2-8所示。所以 uBE=UBE+ube 由于ube的改变，使基极电流发生改变，从而使集电极电流变化： iB=IB+ib ， iC=IC+ic 集电极电流变化，通过在Rc上电压降的变化造成三极管c、e间管压降的变化： uCE=VCC-iCRc,(a) uBE波形图 (b) ube波形图 (c) UBE波形图 图2-8 三极管中的三种波形及其表示符号,2.2 项目资讯,图2-9所示为基本放大电路及其直流通路和交流通路。 直流通路，从
9、c、b、e向外看，即能通过直流的通路。直流通路有直流负载电阻 Rc 、Rb1、Rb2和Re。 交流通路，从c、b、e向外看，即能通过交流的电路通路。有等效的交流负载电阻 Rc /RL、R b1和R b2。,(a) 电路图 (b) 直流通路 (c)交流通路 图2-9 基本放大电路及其直流通路和交流通路,2.2 项目资讯,3. 基本放大电路的静态分析,(a) 直流通路 (b) 用戴维宁定理变换 (c)变换后的直流通路 图2-10 直流通路的变换,2.2 项目资讯,2.2 项目资讯,静态工作状态的图解分析法，在输出特性曲线上图解的过程见图2-11。,图2-11 放大电路静态工作状态的图解分析,2.2
10、 项目资讯,2.2 项目资讯,射极偏置电路 图2-12放大电路偏置电路的形式称为分压偏置，它有稳定工作点的特点。,图2-12 射极偏置电路,2.2 项目资讯,2.2 项目资讯,4. 基本放大电路的动态分析,(a) 分压偏置共射组态基本放大电路 (b) 交流通路 图2-13 共射组态基本放大电路及其交流通路,图2-14 放大电路的动态工作状态的图解分析,2.2 项目资讯,图2-15 放大电路的动态图解分析,2.2 项目资讯,图2-17 三极管的微变等效电路,图2-18 共射放大电路的交流通路及微变等效电路,2.2 项目资讯,2.2 项目资讯,2.2 项目资讯,图2-19 放大器的最大不失真输出幅
11、度,2.2 项目资讯,二、共集电极放大电路,2.2 项目资讯,2.2 项目资讯,2.2 项目资讯,2.2 项目资讯,共集放大电路小结 有电流放大，无电压放大作用； 输入电压极性和输出电压极性相位相同； 输入电阻大而输出电阻小。输入电阻大可使流过信号源电流小，输出电阻小，即带负载能力大。,2.2 项目资讯,三、共基极放大电路 共基极放大电路如图2-23所示，其中Rc为集电极电阻，Re为发射极偏置电阻，Rb1、Rb2为基极分压偏置电阻，构成分压式偏置电路。大电容Cb使基极对地交流短路。信号从发射极输入，从集电极输出，基极是输入、输出回路的公共端。,2.2 项目资讯,2.2 项目资讯,2.2.4 多
12、级放大电路,2.2 项目资讯,耦合方式,2.2 项目资讯,多级放大电路性能参数的计算,2.3 项目实施,2.3.1 项目原理说明 本项目制作的助听器电路原理图如图2-31所示。电路由拾音器MIC、高增益话筒放大电路及耳机构成。,2.3 项目实施,电路中的拾音器MIC用来拾取微弱语音信号，并经电容C1耦合至前置放大电路。三极管VT1、VT2及电阻R2、R3等组成高增益话筒前置放大电路，对信号进行放大并将信号送入后级放大器，耳机再将放大后的电信号还原为声音。助听器的工作电压为1.5V，采用5号电池供电。,2.3 项目实施,2.3.2 项目制作 一、电路装配准备 1. 装配工具及调试仪器仪表的准备：
13、通用电路板、电烙铁、焊锡丝、钳子、螺丝起、导线、示波器、万用表； 2.元器件的准备，即元件清单：,2.3 项目实施,二、元器件的检测 1. 驻极体话筒的检测 极性判断 质量判别 2. 立体声耳机的检测 好坏判别 极性判别 3. 三极管的检测,2.3 项目实施,三、电路组装 1. 组装的基本步骤 2. 组装的工艺要求。 三极管的安装方法。 驻极体传声器（话筒）的接法,2.3 项目实施,四、电路调试 1. 电路调试步骤 2. 电路测试 3. 故障分析与排除 五、编写项目报告书,2.4 项目评价与总结,2.4.1项目评价,2.4 项目评价与总结,2.4.2 项目总结 1. 半导体三极管是由两个PN结组成的三端有源器件。 2. 三极管是一种电流控制器件，即用基极电流或发射极电流来控制集电极电流，故所谓放大作用，实质上是一种能量控制作用。 3. 三极管的特性曲线是指各极间电压与各极电流间的关系曲线，最常用的是输出特性曲线和输入特性曲线。 4. 器件的参数直观地表明了器件性能的好坏和适应的工作范围，是人们选择和正确使用器件的依据。 5. 图解法和小信号模型分析方法是分析放大电路的两种基本方法。6掌握. 小信号模型分析方法的要领。 7. 温度变化将引起三极管的极间反向电流、发射结电压UBE、电流放大系数 随之变化，从而导致静态电流IC不稳定。,Thank You !,
