资源简介

任务55 认识固定式偏置基本放大电路
课 时：2课时
一、教材分析与处理
本课题的教学内容选自由高等教育出版社出版、崔陵主编的浙江省电气技术应用专业课程改革成果教材《电子基本电路装接与调试》项目5—助听器电路的装接与调试，任务1—固定式偏置基本放大电路的装接与调试。
教材中将“认识固定式偏置基本放大电路”作为“助听器电路的装接与调试”的知识与技能基础来处理，主要包括“固定式偏置基本放大电路结构、固定式偏置基本放大电路工作过程、固定式偏置基本放大电路静态工作点计算、固定式偏置基本放大电路动态参数估算”等内容。认识固定式偏置基本放大电路是学生该课程中学习另一种电子电路，教材中强调学生通过认识固定式偏置基本放大电路结构、固定式偏置基本放大电路工作过程、固定式偏置基本放大电路静态工作点计算、固定式偏置基本放大电路动态参数估算等基本知识的学习与掌握。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“认识固定式偏置基本放大电路”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为——“固定式偏置基本放大电路结构、固定式偏置基本放大电路工作过程、固定式偏置基本放大电路静态工作点计算、固定式偏置基本放大电路动态参数估算”等具体的任务。
二、学情分析
授课对象是电气技术应用、电气运行与控制等专业二年级学生，通过“电工基本电路安装与测试”等专业核心课程的学习，学生对电工电子基本电路的认识已有一定的基础，掌握了一定的认识电子电路的基本方法与基本技能，有一定的电工电子常用仪器仪表及工具的使用技能。由于本课程为新开设课程，学生对常用装接工具认知缺乏系统性，但学生对学习本课程的知识、技能有很强烈的兴趣与愿望。
三、设计理念
电子基本电路的识图、安装、测试与应用是本课程的核心技能。基于现代教育思想和教学理论，充分利用信息化技术、数字化资源和理实一体教学环境，通过转换教师角色、优化教学内容、创新教学方法、加强师生互动、注重过程评价等手段，通过“固定式偏置基本放大电路结构、固定式偏置基本放大电路工作过程、固定式偏置基本放大电路静态工作点计算、固定式偏置基本放大电路动态参数估算”等具体的任务学习，引导学生主动探索、勤于动手、相互竞争学习，激发学生学习兴趣和参与意识，体验“学中做”、“做中学”的乐趣，引导学生通过学习检测二极管的过程，提高学习兴趣，激发学习动力，培养学生综合职业能力。
四、教学目标
1.知识目标
（1）熟悉固定式偏置基本放大电路结构。
（2）会分析固定式偏置基本放大电路工作原理。
2.技能目标
（1）会计算固定式偏置基本放大电路静态工作点参数。
（2）会估算固定式偏置基本放大电路动态参数。
3.情感目标
（1）感受学习电气技术的乐趣，激发学习兴趣。
（2）养成仔细观察、认真记录、规范操作和安全文明生产的职业素养。
五、教学重点与难点
1．教学重点：熟悉固定式偏置基本放大电路结构。
2．教学难点：会分析计算固定式偏置基本放大电路静态和动态参数。
六、教法与学法
1.学法
建议根据学情设计任务书，学生根据任务书，通过小组合作学习，按步骤认识固定式偏置基本放大电路结构、固定式偏置基本放大电路工作过程、负载上直流电压和电流的估算，养成仔细观察、认真记录、规范操作和安全文明生产的职业素养。
2.教法
主要采用任务驱动法，以“认识固定式偏置基本放大电路”为任务主线，利用信息技术，变抽象为直观，突出重点，突破难点；应用实践操作法，让学生做中学，达成教学目标。
七、教学准备
1.教师准备：多媒体课件、学习任务书、评价表、网络资源等相关教学资料；万用表及常见固定式偏置基本放大套件等教学设备。
2.学生准备：按同组异质对学生进行分组，每组2人。
八、课时安排
共计2课时
九、教学资源
教学课件：可从高等教育出版社中职网站http://sve..cn下载，用于辅助教师教学。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“电子基本电路安装与测试实训室”进行，要求实训室设置理论学习区和实践操作训练区，配备多媒体教学设备、计算机及互联网、参考资料柜、器材柜、工具柜等设施，使实训室具备知识讲授、实践操作、小组讨论、成果展示、资料检索等功能，保障学习性工作任务的实施，为完成课程设计目标提供有力支撑。
2．为了保证教学效果，建议课前培养“小导师”，作为课堂教学的助手。
3．建议为每组学生配备常用装接工具一套，以保证每位学生都能进行实践操作。
4．课堂教学组织建议采用“任务导入—任务实施—任务小结—任务拓展—评价反馈”的流程形式。
十一、教学过程
（一）任务导入
教师结合课件或实物讲解认识固定式偏置基本放大电路的应用实例，激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
（二）任务实施
教师讲解：固定式偏置基本放大电路结构、固定式偏置基本放大电路工作过程、固定式偏置基本放大电路静态工作点计算、固定式偏置基本放大电路动态参数估算。
学生小组合作，根据任务书，对照需求正确认识固定式偏置基本放大电路，并将相关记录填入任务书中。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生操作情况解疑，点评学生学习情况。
任务1 认识固定式偏置基本放大电路结构
放大电路的功能是把微弱的电信号放大到足够强的电信号。放大电路必须由直流电源供电才能工作，因为放大电路的输出信号比输入信号大得多，其能量是通过将直流电源能量转化而来的。所以，放大电路实质上是一种能量转换器，即将直流电源的直流能量转化为输出信号的交流能量供给负载。固定式偏置基本放大电路结构如图5-1所示。电路各组成部分名称及作用见表5-2。
图5-1 固定式偏置基本放大电路
表5-2 固定式偏置基本放大电路各组成部分
符 号 名 称 作 用
VT 三极管 电流放大作用，是放大电路的核心器件。VT工作在放大区，即发射结正偏，集电极反偏
Ucc 直流电源 通过电阻RB、RC，使三极管VT发射结处于正偏，集电极处于反偏；为电路提供能量
Rc 集电极电阻 将三极管集电极电流的变化转换为集电极电压的变化
RB 基极电阻 保证由基极电源GB向基极提供一个合适的基极电流
C1、C2 耦合电容 防止信号源以及负载对放大器直流状态的影响；同时保证交流信号顺利地传输。即“隔直通交”
任务2 认识电路中电压、电流符号的规定
（1）直流分量：用大写字母和大写下标的符号，如IB表示基极的直流电流。
（2）交流分量瞬时值：用小写字母和小写下标的符号，如ib表示基极的交流电流。
（3）总量瞬时值：是直流分量和交流分量之和，用小写字母和大写下标的符号，如iB IB ib，即表示基极电流的总瞬时值。
任务3 认识固定式偏置基本放大电路工作过程
放大电路在没有信号输入时是一种直流工作状态；加上交流输入信号后，是一种直流与交流的混合工作状态，各极的电压与电流波形，如图5-2所示。
图5-2 固定式偏置基本放大器各电压、电流波形
因此，要分析放大器电路的工作原理，可以将电路等效为直流和交流两种不同的状态。
任务4 分析直流等效电路及计算静态工作点
直流等效电路又称为直流通路，可以用于计算放大电路的静态工作点。当放大电路在无输入信号时，在直流电源Ucc作用下直流电流所流通的路径。绘制直流等效电路的原则：对直流信号，电容C可视作开路（将电容断开），电感器可视作短路（将电感用导线代替）。固定式偏置基本放大电路的直流通路如图5-3所示。固定式偏置基本放大电路三极管各极的电流和电压标注，如图5-4所示。
图5-3 固定式偏置基本放大电路直流通路画法 图5-4 三极管各极电压和电流
对于由电源Ucc、基极偏置电阻RB、三极管的发射结构成直流回路，可列出回路方程
Ucc=UBEQ+IBQRB
求得
表达式中，UBEQ是三极管发射结电压，正常时为一个由三极管材料决定的定制，如硅管约为0.7V，锗管约为0.3V，估算时可以忽略，所以
根据三极管的电流放大特性，求出
对于有电源Ucc、集电极偏置电阻Rc，三极管的集-基构成的直流回路，列出回路方程。
求得
以上求出的直流参数、、、即为放大电路的静态工作点。
任务5 分析交流等效电路及估算交流参数
当放大电路加上交流输入信号后，利用三极管的电流放大特性，产生一个较大的输出电压信号，体现电压放大。在分析放大电路的放大性能之前，需要了解放大电路的几个交流参数，见表5-3。放大电流交流参数都是在不失真的条件之下定义的。所谓失真是指输出信号的波形与输入信号的波形不同。
表5-3 放大电路交流参数及其定义
名 称 定 义 表达式 增益换算
电压放大倍数Au 输出电压的有效值Uo与输入电压的有效值Ui的比值 （dB）
电流放大倍数Ai 输出电流的有效值Io与输入电流的有效值Ii的比值 （dB）
功率放大倍数Ap 输出功率Po与输入功率Pi的比值 （dB）
交流等效电路也成交流通路，可以用于计算放大电路的交流参数。由于电容器对交流相当于短路（将放大短路中的耦合电容器之路短路处理）；同时由于店员两端的电压保持很定，对交流而言也相当于短路（即电源接地处理），如图5-5所示。
图5-5 固定式偏置基本放大电路交流通路画法
①三极管输入电阻rbe的估算。三极管的b、e之间存在一个等效电阻，称为三极管输入电阻rbe。在工程上常用以下表达式估算。
②放大电路的输入电阻Ri的估算。图5- 所示交流通路可以看出放大电路的输入电阻可等效为rbe和RB并联，即
通常情况下，所以
③放大电路的输出电阻Ro估算。图5- 所示交流通路可以看出放大电路的输出电阻可等效为三极管的输出电阻rce和RC并联，即
通常情况下，所以
④电压放大倍数Au的估算。图5- 所示交流通路可以看出放大电路的输出电压uo为
式中为的并联值，当不接负载（空载）时，=；负号是由于实际的电压极性与规定的电压极性相反（即输入信号和输出信号相位相反）。
输入电压ui为
所以
式中，负号表示uo与ui的相位相反，因此该放大器也叫反相放大器。
【例5-1】在图5-1所示单级放大器中，设，， 60。求放大器的静态工作点及交流参数。
解 （1）求静态工作点
从电路可知，晶体管是NPN型，按照约定视为硅管，则UBEQ 0.7 V，则
（2）求交流参数
（三）任务小结
由学生小结本次课知识要点，并完成任务评价表。
教师通过点评、分析学生学习情况，总结认识固定式偏置基本放大电路。
表2 认识固定式偏置基本放大电路
任务名称 认识固定式偏置基本放大电路
班级 姓名 学号 日期
实训 结果 记录 固定式偏置基本放大电路结构 电路工作过程
实训 收获
实训 体会
实训评价 评定人 评　　　　语 等级 签名
自 评
互 评
师 评
综合 评定
（四）任务拓展
本内容视教学情况，可安排为学生课后延伸拓展作业。
学习固定式偏置基本放大电路参数选择方法相关知识。
十二、作业布置
1.过网络查找有关常用固定式偏置基本放大电路应用实例，并简述静态工作点设置方法。
2.完成任务评价表相关内容。
十三、教学反思
1．学生学习情况反馈：
2．教学特色、亮点、不足及改进策略：
教学附件：
课后拓展材料
1.放大器失真及调整方法
信号波形被放大后幅度增大，而形状应保持原状。如发生不对称或局部变形的现象都称为波形失真，由于三极管非线性特性而引起的失真，称为非线性失真。如果静态工作点（Q点）选择不合适，三极管进入饱和区或截止区工作，就造成了非线性失真，如图5-7所示。主要包括饱和失真和截止失真两种，它们产生的原因及调整方法见表5-11。
图5-7 静态工作点（Q点）选择不合适造成失真
表5-11 饱和失真和截止失真产生的原因及调整方法
类型 饱和失真 截止失真
原因 Q点过高 Q点过低
调整方法 适当增大基极电阻，从而减小基极电流可消除失真 适当减小增大基极电阻，从而增大基极电流可消除失真
如果输入信号过大，即使Q点选择合适，也可能会产生失真（双向失真），此时减少信号幅度可消除失真。
2.图解法分析静态工作点
图解分析法是利用三极管的输入特性和输出特性曲线，通过作图分析放大电路的工作情况，其优点是能直观地了解静态工作点设置与波形失真的关系。如图5-8所示放大电路中，Ucc=12V，RB=300kΩ，RC=4kΩ。
（a）电路图 （b）图解分析法
图5-8 图解法分析静态工作点
（1）确定直流负载线
在没有输入信号情况下，三极管集电极-发射极之间电压uCE和ic的关系是
uCE=Ucc-icRc
ic=
当iC=0时，uCE=Ucc，在图5-8（b）中定出M点；当uCE=0时，uCE=，在图5-8（b）中定出N点；连接MN，则MN就是直流负载线，如图5-8（b）所示。
（2）静态工作点分析
在图5-8（b）中
Ucc=IBRB+UBE
所以
直流负载线和iB=40曲线交点，即是静态工作点Q。Q点在输出特性曲线对应的ICQ和UCEQ就是三极管的静态电流和电压，由图5-8（b）可以读出ICQ=1.5mA，UCEQ=6V。
附件 综合职业能力评估表
综合职业能力评估表
任务 评价标准 配分 扣分
着装及仪表仪容 （1）按规范穿工作服 不穿工作服不得进入实训室 （2）仪表仪容整洁 3分 3
人际交往与团队合作 （1）能与师生进行良好的交流沟通 2分 （2）能与同伴良好的合作 2分 4
工作责任感与自主学习 （1）有强烈的工作责任感 2分 （2）能较好地开展自主学习 2分 4
工作态度与吃苦耐劳 （1）工作态度认真 2分 （2）能吃苦耐劳 2分 4
运用7S管理能力 （1）工器具、器材整理到位 1分 （2）实训工位清洁 1分 （3）节约实训材料 1分 （4）实训安全等 1分 （5）技术资料归档 1分 5
备注 各项目的最高扣分不应超过配分数 成绩
学生自评： 学生签名： 年 月 日
教师评语： 教师签名： 年 月 日
评价反馈汇总表
序号 评价项目 得分 总分
1 任务完成评价（占30%）
2 任务评价表（占50%）
3 综合职业能力评估（占20%）

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