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1、第10章放大电路和集成运算放大器【课题】10.1共发射极单管放大电路【教学目标】描述共发射极单管放大电路结构，解释其工作原理。知道静态工作点及波形失真的概念。知道电压放大倍数、输入和输出电阻概念。【教学重点】1静态工作点的选择与波形失真。2静态工作点的稳定。3电压放大倍数的计算。【教学难点】1放大电路动态工作情况。2饱和失真和截止失真。【教学过程】【一、复习】1晶体管的放大作用。2晶体管的放大、饱和与截止状态。【二、引入新课】晶体管的放大作用只有在构成放大电路以后才有实际意义。共射放大电路只是其中较常用、较简单的一种，只有全面掌握本节内容，才能更好地学习电子技术。【三、讲授新课】10.1.1共
2、发射极单管放大电路的结构 1基本的共发射极单管放大电路，如图10.1所示。图10.1基本的共发射极放大电路VT是NPN型晶体管，起电流放大作用。UCC是放大电路的直流电源，一方面保证晶体管工作在放大状态；另一方面为输出信号提供能量。RB是基极偏置电阻，与UCC配合决定了放大电路基极电流IB的大小。RC是集电极负载电阻，将晶体管集电极电流的变化量转换为电压的变化量，从而实现电压放大。C1、C2是耦合电容，起“隔直通交”的作用。2共射放大电路：发射极是输入、输出回路的公共端。信号源、基极、发射极形成输入回路；负载、集电极、发射极形成输出回路。10.1.2共发射极单管放大电路的工作原理1静态工作情况
3、（1）静态：输入交流信号为零时，电路中各处存在直流电压和直流电流的工作状态。（2）静态工作点：静态时晶体管的IB、IC、UCE值。（3）直流通路：直流信号在电路中流通的路径可画出的电路，如图10.2所示。图10.2基本共发射极放大电路的直流通路（4）电路的静态工作点：IB = 通常UCCUBE，则IB IC = b IBUCE = UCC - RCIC例10.1在图10.1中，已知UCC = 12 V，RB = 300 k W，RC = 4 kW，b = 50，试求放大电路的静态工作点IB、IC和UCE值。解IB = mA = 0.04 mA = 40 mAIC = b IB = (50 0.
4、04 ) mA = 2 mAUCE = UCC - RCIC = (12 - 2 4) V = 4V2动态工作情况（1）输入交流信号不为零时的工作状态。（2）动态工作波形。输入信号ui = Uimsin w t （V），波形如图10.3（b）所示。（3）波形分析：信号ui经过耦合电容C1加在晶体管基极和发射极之间，得到uBE（uBE = UBE + ui）的波形（图中波形），uBE电压的变化引起基极电流iB（iB = IB + ib）的变化（图中波形），只要晶体管处在放大状态，iC（iC = IC + ic）的波形（图中波形）受iB的控制（因iC= b iB），uRC（uRC = RC iC）
5、（图中波形）随iC的功能变化而变化，uCE（uCE = UCC-uRC）（图中波形）则随iC变化而作相反的变化，经过C2（具有隔直通交的功能）后得到uo（图中波形）波形。uo和ui比较发现，二者相位相反，说明这种电路具有反相作用。图10.3放大电路加入交流信号前、后的波形10.1.3静态工作点的选择与波形失真1静态工作点选择不当，容易引起失真。（1）工作点设置太低时，出现截止失真，如图10.4所示。（2）工作点设置太高时，出现饱和失真，如图10.5所示。 图10.4工作点设置太低时的工作情况 图10.5工作点设置太高时的工作情况2静态工作点设置恰当，随输入信号变化，输出信号正、负半周都能达到最
6、大值而不出现失真，这个工作点是放大电路的最佳工作点。10.1.4静态工作点的稳定1分压式放大电路是工作点稳定的放大电路，如图10.6所示。图10.6分压式放大电路电路2条件：RB1、RB2和UCC取值合适，使晶体管基极电位VB 。VE（VE = VB - UBE）也近似不变。集电极电流IC ，就近似恒定不变。3工作原理：自动调节：ICIEVEUBE（ = VBVE）IEIC电容CE称为旁路电容，若不加电容CE，交流信号流过发射极电阻RE时，同样会产生电压降，导致交流输出信号减少。10.1.5电压放大倍数、输入电阻和输出电阻1电压放大倍数AuAu = 对图10.6分压式放大电路有uo = - R
7、Lic = - b RLib，ui = rbe ib 式中RL = RC / RL；rbe为晶体管基极和发射极间的动态电阻（通常为1 kW左右）；“”号表示输出、输入信号反相。Au = = = - 放大电路输出端未接负载时RL = RC，电压放大倍数为Au = -因RC RL（RL = RC / RL），所以放大电路接上负载后，电压放大倍数将下降，也即输出电压将减小。3输入电阻Ri和输出电阻RoRi = RB / r be r beRi 尽可能大一些，以减少前级的负担。Ro = RCRo要小，Ro 越小，放大电路带负载的能力越强。例10.2在图10.1电路中，已知rbe = 1 kW，其他参数
8、与例10.1一致。试求放大电路的Au、Ri、Ro。解电压放大倍数Au = - 其中RL = = k W = 2 kWAu = - = -= - 100若放大电路未带负载，则有Au = - = -= - 200输入电阻 Ri = RB / rbe rbe = 1 kW输出电阻 Ro = RC = 4 kW【四、小结】1电压放大倍数Au = -；输入电阻R i = RB / rbe ；输出电阻Ro = RC。2放大电路的两种工作状态分别为静态和动态。（1）静态：当ui = 0时，放大电路的工作状态。 必须设置静态工作点。 静态工作点必须设置合理。 静态工作点必须稳定。（2）动态：动态是指放大电路加
9、入ui之后的工作状态。放大的过程是：ui uBE（= UBE + ube）iB（= IB+ ib）iC（=IC+ ic）uCE（=UCE + uce） uo【五、习题】一、是非题：1、2、3；二、选择题：1、2、3、6、7； 三、填空题：1、4、5。【课题】10.2多级放大电路【教学目标】知道多级放大电路的特点。【教学重点】多级放大电路耦合方式。【教学难点】多级放大电路耦合方式。【教学过程】【一、复习】放大电路的输入电阻Ri、输出电阻Ro的概念。【二、引入新课】多级放大电路是解决单个晶体管组成的放大电路放大量不足的问题。目前多级放大电路一般在集成电路中制造。【三、讲授新课】1直接耦合，如图10
10、.7（a）所示。（1）优点：既能放大交流信号，也能放大直流信号和变化缓慢的信号。（2）零点漂移：输入为零时输出随外界条件变化而偏离静态值。2阻容耦合，如图10.7（b）所示。（1）优点：各级静态工作点彼此独立，互不影响。（2）缺点：阻容耦合电路不能放大直流和变化缓慢的信号。3变压器耦合，如图10.7（c）所示。（1）优点：各级静态工作点彼此独立，互不影响；可以阻抗变换。（2）缺点：频率特性差，对低频和高频信号均不能有效地传送；另外还有体积大、成本高、不适用于集成工艺。（a）直接耦合 （b）阻容耦合 （c）变压器耦合图10.7三种耦合方式的原理图4总的电压放大倍数应是各级放大倍数的乘积，即Au
11、= Au1 Au2 Aun在计算放大倍数时，注意应将后一级的输入电阻视为前一级的负载。图10.8多级放大电路的框图【四、小结】1放大器是将微弱信号逐级放大的由单个放大电路连接起来的放大器。其耦合方式有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。2无论哪种耦合，总电压放大倍数为：Au = Au1 Au2 Aun【五、习题】一、是非题：1；二、选择题：8、9；三、填空题：6。【课题】* 10.3场效应晶体管及放大电路【教学目标】知道场效晶体管及放大电路的特点。【教学重点】1N沟道增强型绝缘栅场效晶体管。2场效晶体管放大作用。【教学难点】场效晶体管放大电路工作原理。【教学过程】【一、复习】晶体管放大电路结构和放
12、大原理。【二、引入新课】场效晶体管是利用电场效应控制电流的器件，与晶体管不同之处在于它是一种电压控制器件，所以其输入电阻非常大，作为放大器输入级起到很好的效果。【三、讲授新课】10.3.1场效应晶体管1场效应晶体管。N沟道增强型绝缘栅场效晶体管的结构如图10.13所示。(a)N沟道管结构 （b）N沟道管符号图10.13N沟道增强型绝缘栅场效晶体管的外形、结构和符号衬底上的箭头方向表示衬底类型，箭头指向衬底为N沟道管，箭头指向外为P沟道管。2场效晶体管的放大作用（1）N沟道增强型MOS管工作原理如图10.14所示。图10.14N沟道增强型MOS管工作原理示意图场效应管有三种工作状态。 时，管内无
13、导电沟道， = 0，管子没有导通，场效应管截止。 、而较大时，保持不变，在一定范围内变化时，保持不变，表现出恒流特性；保持不变，在一定的范围内变化时，随之线性变化，体现出对的控制作用，这时场效应管线性放大。 、而较小时，保持不变，在一定范围内变化时，作线性变化，其比例系数就是沟道电阻，不同的，对应的沟导电阻不同，这时场效二晶体管为可变电阻。（2）场效晶体管主要特性：一是UGS对ID的控制作用；二是输入电阻RGS，栅极电流IG 0。3主要参数（1）跨导gm。当UGS为一定值时，漏极电流变化量与引起这个变化的栅源电压变化量之比，即gm = （2）直流输入电阻RGS。漏源之间短路时，栅源之间所加电压
14、UGS与栅极电流IG之比，即RGS = 10.3.2场效晶体管放大电路1场效晶体管放大电路，如图10.15所示。(a) （b）图10.15场效晶体管放大电路图10.15（a）的偏置方式只适用于耗尽型场效晶体管。【四、小结】1场效晶体管是一种电压控制器，它具有极高的输入电阻，耗电少，便于集成化。绝缘栅场效晶体管又称为MOS管。2场效应晶体管放大电路的输入电阻非常高，约为107 W1015 W，其输入端几乎不取用电流。【五、习题】一、是非题：5；二、选择题：4、11；三、填空题：3、7。【课题】10.4射极输出器【教学目标】知道射极输出器的特性及应用。【教学重点】1射极输出器特点。2射极输出器的应用。【教学难点】射极输出器的输入电阻、输出电阻分析。【教学过程】【一、复习】1放大电路输入电阻和输出电阻概念。2放大电路电压放大倍数的计算。【二、引入新课】射极输出器作为另一种结构（共集电极放大器）的放大电路，有着许多一般放大电路所没有的特性。例如输入电阻大、输出电阻小、不倒相等。【三、讲授新课】射极输
