课 题 | 课型 | 新课 | ||||
授课班级 | 授课时数 | 1 | ||||
教学目标 | 1.理解低频功率放大器及基本要求 2.了解低频功率放大器的分类 3.掌握单管功率放大器的电路组成及工作原理 | |||||
教学重点 | 工作原理,功率计算 | |||||
教学难点 | 工作原理 | |||||
学情分析 | ||||||
教学效果 | ||||||
教后记 | ||||||
新课 A.复习 1.石英晶体振荡器的特点。 2.串、并联谐振。 B.引入 在电子技术中,有时需要大的信号功率,该信号具有足够的功率去控制或驱动一些设备工作。例如:控制电动机的转动,驱动扬声器使之发声等。 C.新授课 7.1 低频功率放大器概述 一、低频功放及其基本要求 低频功率放大器:能输出低频信号的功率放大器。 功放和电压放大器的区别。 (1)小信号电压放大器。 ①Vi,Ii ,Vo,Io较小; ②消耗能量小,输出信号的功率小,信号失真小; ③任务:对微弱的信号电压放大。 (2)功率放大器: ①任务:输出较大的信号功率; ②输入、输出电压和电流都较大-大信号放大器; ③消耗能量多,信号易失真,Po大。 3功放效率 ①注意效率; ②Po; ③信号失真; ④晶体管的功耗; ⑤击穿电压。 (4)对性能良好功放的基本要求 ①信号失真小; ②有足够的输出功率; ③效率高; ④散热性能好。 二、分类 1以晶体管的静态工作点分类 (1)甲类功放:Q点在交流负载线的中点。 ①三极管处于放大状态; ②波形不失真; ③静态电流大,效率低。 (2)乙类功放:Q点在交流负载线和IB=0输出特性曲线交点处。 ①半个周期在放大区,另半个周期在截止区; ②只有半波输出; ③没有静态电流,效率高。 (3)甲乙类功放:Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处。 ①静态电流较小,效率仍较高; ②波形失真较小。 2、以功率放大器输出端特点分类 (1)有输出变压器功放电路。 (2)OTL功放电路。 (3)OCL功放电路。 (4)BTL功放电路。 7.2 单管功率放大器 一、电路组成 (1)元件作用:Rb1,Rb2,Re—— 偏置电阻 T1——输入变压器 T2——输出变压器 (结合图形分析) (2)T2作用: 一方面隔断直流耦合交流; 变换阻抗,便负载获得较大的功率。 (3)R L= n2·RL,n =,一次侧获得晶体管所需的最佳阻抗。 例:已知:RL=8 ,Po =140 mW,IC=31 mA。 求:(1)R L(2)T2变比n 解:(1)Po = R L= Po / =140 / (31 10 3 ) 2 =145.7 (2)R L=火炬点火装置n2 ·RL 二、电路工作原理 1.vi=0 静态,IC =ICQ,Vo=0。 2.vi 0 有输入信号经T1、Cb、Ce进入b和e极,产生ib→ 较大的ic。 | ||||||
练习 | 讨论: (1)Cb作用? (2)交流通路应如何画?直流通路呢? | |||||
小结 | 1.低频功率放大器的概述 2.分类 3.单管功率放大器 | |||||
布置作业 | 习题七 7-1 | |||||
课 题 | 7.2 单管功率放大器输出功率计算 | 课型 | 新课 | |||
授课班级 | 授课时数 | 1 | ||||
教学目标 | 1.掌握单管功率放大器输出功率的计算方法 2.理解图解法及其应用 3.会推导效率,并能分析功率集电极损耗与输入信号的关系 | |||||
教学重点 | 输出功率的计算 | |||||
教学难点 | 损耗的分析 | |||||
学情分析 | ||||||
教学效果 | ||||||
教后记 | ||||||
新课 A.复习 1.功率放大器按Q点可以分成几类? 2.甲类功放的组成。 B.引入 电压放大器的分析办法采用估算法和图解法,通常用图解分析法分析功率放大器的工作情况。 C.新授课 7.2.2 输出功率及效率 一、输出功率 1.直流负载线: 因为T2一次侧线圈直流电阻很小,直流短路。 Re很小,0.5 ~10 ,直流压降可忽略不计。 VCE=VG IC ( Rc + Re ) 因为 Rc+Re 0 所以 VCE=VG 结论:通过VG点而垂直于VCE轴的直线。 2.交流负载线:R L=n2RL (1)理想:非常贴近于安全工作区边界而又不超过安全工作区的一条直线,使Po最大。 (2)加入信号后,输入信号电压足够大,动态iB在IB0~IB4之间,即在Q ~Q 两点之间移动。 (3)集电极输出交流功率 =T2 一次侧等效电阻R L上所得到的交流功率 输入越强,Icm、Vcem越大,Po也越大。 Icm≤ICQ,Vcem≤VG Pom =ICQ·VG 二、效率 1.直流电源功率 PG=ICQ·VG 甲类功放从电源吸收的功率不随输入信号的强弱而变动。 2. 3.效率50 % 考虑VCES,ICFO, 仅40%~45%; 再考虑 T(0.75~0.85), = · T (30 % ~ 35%)。 4.电路特点:效率低、波形不失真。 三、晶体管集电极损耗PC=PG-Po 无信号:Po =0,PC=PG,损耗最大 有信号:Pom,PC=PG-Pom=PG PC=Pom=PG 例: 已知:VG=12 V,R2=8 ,输出变压器T变比n=1.2,变压器损耗忽略。 求:(1)Pom(2)PG 解:(1) (2) 方法二 | ||||||
练习 | 在甲类功放中,已知:ICQ = 2mA,VCEQ = 10V,RL = 50 。 求:(1)理想最大不失真输出功率Pom; (2)求变比n。 解:(1) (2) | |||||
小结 | (1)输出功率 (mide-0082)效率 | |||||
布置作业 | 习题七 7-2 补充练习防盗井盖 | |||||
课 题 | 7.3 推损功率放大器 | 课型 | 新课 | |||
授课班级 | 授课时数 | 1 | ||||
教学目标 | 1.了解乙类推耗功放电路的组成及特点 2.会分析乙类推抗功放的工作原理 3.理解产生交越失真的原因及解决方法 | |||||
教学重点 | 工作原理,交越失真 | |||||
教学难点 | 交越失真 | |||||
学情分析 | ||||||
教学效果 | ||||||
教后记 | ||||||
新课 A.复习 课件展示问题: B.引入 1.当Vi=0,Po=0 ,PQ=ICQVG ,PC=ICQVG 最大值; 当Vi≠0 ,Pom=ICQVG , PG=ICQVG ,PC=ICQVG。 2.单管甲类: 波形不失真。 效率低。 可见:不论有无信号,电源供给功率不变。 Vi=0,Po=0,输入功率全部耗散在管子集电结上,对直流电能是个很大的浪费。 C.新授课 一、电路组成 1.甲类 → 乙类过程 讨论: 将静态工作点设置在截止区,在电路中,如何实现?不设置偏置电阻。 一个管子工作在截止区,输出波形只有一半,如何解决?两个管子轮流导通。 两个都是同极性的管子如何实现轮流工作?采用带中心抽头的变压器。 2.T1,T2带中心抽头: 使电路对称,倒相作用。 输入、输出实现阻抗匹配。 二、工作原理: 1.静态时:直流通路。 VBEQ=0,IBQ=0,IC=0,CH3(CH2)6COOHV1,V2工作于截止状态。 2.动态: 正半周:Vbe1>0 ,V1导通,iC1逆时针,Vbe2<0 ,V2截止,iC2 = 0; 负半周:Vbe1<0 ,V1截止,iC1=0,Vbe1>0,V2导通,iC2顺时针→ iL2。 推挽功放:两个功放管在正、负半周交替工作,像两人拉锯,一推一拉,称为推挽功放。 三、交越失真 1.产生的原因: (1)三极管输入,输出特性的非线性。 (2)乙类功放的静态工作点选在截止区与放大区的交界处。 2.定义:当两只功放管交替工作时,输出端获得的合成波形在过零处出现失真,称为交越失真。 3.交越失真的产生: (结合图形分析) 4.消除交越失真的方法: (1)加适当的正向偏压:使基本存在微小的正向偏流。 (2)电路如何实现:电路上加Rb1、Rb2、Re三个电阻。 四、输出功率和效率 1.图解法:直流负载线仍垂直于横轴。 2.计算: (1)每只功放管交流ICM(满额使用): ICM =,——R L输出T与每只功放管相连的那部分一次线圈在工作时的交流等效阻抗。 (2)总Po=每只功放管工作时的集电极输出功率。 满额使用:V cm=VG,I cm= = 所以Pom= , R L =每只管子的等效阻抗。 一次侧为N1,二次侧为N2,则R L= 3.效率: | ||||||
练习 | 习题七 7-3 | |||||
小结 | 1.乙类功放电流组成 2.交越失真 3.Po功率计算 | |||||
布置作业 | 习题七 7-4 | |||||
课 题 | 7.3.2 甲乙类推挽功放 OTL功放 | 课型 | 新课 | |||
授课班级 | 授课时数 | 2 | ||||
教学目标 | 1.了解甲乙类推抗功放的组成,熟悉电路 2.理解工作原理 3.理解OTL功放组成,明确元件作用 4.能分析OTL功放工作原理 | |||||
教学重点 | 电路组成,工作原理 | |||||
教学难点 | 工作原理 | |||||
学情分析 | ||||||
教学效果 | ||||||
教后记 | ||||||
新课 A.复习 1.乙类Pom。 2.交越失真产生的原因。 B.引入 乙类推抗功放存在交越失真,产生的原因是Q点在截止区,改进的思路Q点适当提高一些,使Q点工作在甲乙类推抗功率放大器的截止区和放大区交界处的稍高处。 C.新授课 7.3.2 甲乙类推抗功率放大器 一、电路组成 1.产生失真的原因:Q点在截止区和放大区交界处。 2.解决方法:Q点稍微提高一些,给少量IBQ。 3.甲乙类推抗功率放大器:两只推抗管的静态工作点介乎甲类和乙类之间。 4.元件: (1)Rb1,Rb2,Re——分压式电流负反馈,提供两管的静态偏流IBQ。 (2)Rb2为何要小一些? 输入信号经过Rb2会有损耗。 (3)对Re的取值有何要求? 小,低频损耗小,(提高功率输出)。 7.4 无输出变压器的推抗功率放大器 变压器功放缺点: 体积大。 传输损耗。 频率失真。 7.4.1 输入变压器倒相式推挽OTL功放电路 一、电路结构: V1,V2——参数一改的NPN管。 R1,R2,Re1——V1的偏置电阻。 R3,R4,Re2——V2的偏置电阻。 Re1,Re2——反馈电阻,其作用有: 稳定静态工作点。 减小非线性失真。 输入变压器T——信号倒相耦合,获得两个大小相等,相位相反的信号:Vb1,Vb2。 二、工作原理: 1.静态时: VA =? 调节到VA =; C上电压为多少?稳压后为; RL上有无电流?无电流。 2.有Vi时: Vi正半周:V1状态?导通; V2状态?截止; 画出iC1的方向。 Vi负半周:V1状态?截止; V2状态?导通; 画出iC2的方向。 结论:两管轮流工作,负载RL上获得完整的放大信号。 3.CL的容量一般选择得很大,为何? (1)C大,XC可小些,可以减少耦合交流信号时的低频损耗。 (2)C大,充电量大,VC压降变化很小,利用它两端的电压兼作电源。 例:V1截止,V2导通,提供的电压。 4.有一定的阻抗变换作用。 分析: (Re1,Re2阻值小,略去) 因为rce1 // rce2,所以rce↓,使得负载RL获得较理想的功率。 | ||||||
练习 | 习题七 7-6 | |||||
小结 | 1.甲乙类推挽功放 2.输入变压器倒相或推挽功放 | |||||
布置作业 | 习题七 7-5,7-7 | |||||
课 题 | 7.4.2 互补对称式推挽OTL功放电路 | 课型 | 新课 | |||
授课班级 | 授课时数 | 2 | ||||
教学目标 | 1.能识别电路,说出电路名称 2.明确RP2,R3,C4,R4元件作用,理解工作原理 3.会计算输出功率 | |||||
教学重点 | 元件作用,输出功率 | |||||
教学难点 | 元件作用 | |||||
学情分析 | ||||||
教学效果 | ||||||
教后记 | ||||||
新课 A.复习 1.甲乙功放作用→消除交越失真。 2.OTL功放中C2的作用。 B.引入 互补对称推挽电路有两个导电极性不同的晶体管,彼此互补,不需要输入变压器对信号例相。为了信号不失真,β值和饱和压降等参数一致,即两个互补管电路要完全对称,故称为互补对称式功放电路。 C.新授课 7.4.2 互补对称式推挽OTL功放电路 一、电路结构: 1.元件作用: V1:激励放大管(末前级放大管),给功放输出级以足够的推动信号。 RP1,R1,R2:V1的偏置电阻。 R4,R3,RP2:V1的集电极负载电阻。 V2,V3:互补对称推挽功放管。 C1:输入耦合电容。 C2:射极旁路电容,减小信号的损耗。 C3:输出耦合电容,并充当V3回路直流电源,C较大,几百至几千微法。 R4,C4:组成自举电路。 2.RP2作用 给V2,V3提供偏置电压(阻),克服交越失真; Vb1,Vb2应有多少电位差?0.8 V。 3.R4,C4作用: (1)当无自举时: V1,V2组态:共集电极,R3 >> R4,RP2,信号主要降落在R3上→ 共集电极:AP低。 (2)当有自举时: R3大,信号从b≠e输入≠共发射极输入方式。 总结:C4:使V2,V3由共集电极接法转换成共发射极接法,从而使放大器的功率增益增大。 为何C4称自举电容:对交流信号,A点、B点一起升高或降低。 R4称为隔离电阻,将B点与地分开。 二、信号的放大过程: 1.在Vi的负半周: vi由 V1放大并倒相 → V2,V3放大(V2为正半周导通 ,V3为负半周截止),电流方向:V2 → C3,RL→ +VG → V2,得到正半周输出信号Vo; 2.在Vi的正半周:vi由V1放大并倒相→ V2,V3放大,(V2为负半周截止,V3为正半周导通),得到负半周输出信号vo。 三、最大输出功率: 1.工作状态:乙类推挽状态。 2.V com=VG,I cm=。 3.Pom =I cmV cem =·· = 例:已知:VG=8 V,RL=8 解:Pom====1 W | ||||||
练习 | 简述互补对称推挽功放电路工作原理 | |||||
小结 | 1.互补对称推挽功放电路 2.元件作用 3.工作原理 | |||||
布置作业 | 习题七 7-8 补充 | |||||
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