基于《分壓式偏置電路》的教學設計

一、教材分析

《分壓式偏置電路》是模擬電子技術基礎教材中一節(jié)很重要的內容，也是晶體管放大器所要求的關鍵性內容。在這一節(jié)內容中主要講述了分壓式偏置電路的電路結構、主要元件的作用、穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理、靜態(tài)工作點的近似計算方法和思路和動態(tài)指標的計算方法和思路。

二、教學設計

(一)課題：第二章半導體三極管和放大電路

第三節(jié)分壓式偏置電路

(二)教學目的：

1.了解分壓式偏置電路中主要元件作用。

2.熟悉分壓式偏置電路的結構。

3.會畫分壓式偏置電路的交、直流等效電路。

4.理解分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理過程。

5.掌握分壓式偏置電路的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數、輸入輸出電阻的計算。

(三)德育教育：

培養(yǎng)學生誠實守信的品德、細仔觀察和分析問題的能力及良好的學習習慣。

(四)教學重點：

1.分壓式偏置電路各元件的作用。

2.交、直流等效電路的畫法。

3.分壓式偏置電路靜態(tài)工作點、電壓放大倍數、輸入輸出電阻的計算。

4.對穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理的理解。

(五)教學難點：

1.交、直流等效電路的畫法。

2.分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理。

(六)教學關鍵：通過比較、總結和練習突破重難點。

(七)教學方法：采用師生、生生互動、對話的形式進行教學；應用自主、合作、探究的學習方式，讓學生自己討論，交流總結與老師啟發(fā)引導式教學。

(八)教學手段：采用多媒體設備輔助教學。

(九)教學時間：1課時。

(十)教學過程：按照如下過程進行。

一、新課引入（課前預習）：

提出前節(jié)固定式偏置電路不能穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原因分析，引出課題并提出本節(jié)課的教學要求。

同學們：從基本放大電路分析可見，它雖然電路簡單，但電路穩(wěn)定性差，這是因為一旦溫度升高或電源電壓變化等因素都會使靜態(tài)工作點發(fā)生變化，這樣就影響了放大器的性能。那么，怎樣來改進它呢，這就是本節(jié)課要學習的內容。

二、新課講解（課內學習）：

(一)電路結構：

1．學生先看書P32～33內容，并思考圖1與圖2進行比較有什么不同。（抽學生回答）

2．老師點評：在基本放大器電路圖1中增加Rb2、Re、Ce三個元件就構成了分壓式偏置電路如圖2所示。但是，在構建電路時，必須注意Rb1與Rb2的取值應是Rb1＞Rb2，并使I1≈I2》IBQ。其該電路的基極電位UB由Rb1與Rb2的分壓決定，即：UB= Rb1Ec/（Rb1+Rb2）。由此可見，改變Rb1或Rb2的值就可改變基極電位UB，進而改變了放大器的靜態(tài)工作點。

(二)主要元件（Rb2、Re、Ce）的作用

1．首先將學生分組進行分析討論元件的作用，并抽學生回答。

2．然后老師點評。即：

1）．Rb2的引入是使基極獲得電源Ec的分壓。

2）．Re的引入是提高發(fā)射極電位（因為在靜態(tài)時有電流IE流過Re產生壓降）和穩(wěn)定靜態(tài)工作點。

3）．Ce的引入是隔直通交，防止電壓放大倍數下降。（因為不接Ce，就有信號電流iE流過Re產生壓降iERe，降低了放大器的放大倍數）

(三)穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理

1．首先將學生分組進行分析討論該電路是怎樣穩(wěn)定靜態(tài)工作點的，并抽學生回答。

2．老師點評如下：

其穩(wěn)定過程如下：

若T0↑（或β↑）→ICQ↑→IEQ↑→UE↑（=IEQRe）→UBEQ↓→IBQ↓→ICQ↓

這個工作點的穩(wěn)定過程，必須是滿足I1》IBQ，UB》UBEQ這兩個條件為前提的。因此，I1、UB越大，工作點就越穩(wěn)定，但也不能太大，否則會使Au下降。

(四)靜態(tài)工作點（Q點）和動態(tài)指標（Au、ri、ro）的計算

老師提問：固定式偏置電路的靜態(tài)工作點和Au的解題思路和計算方法，抽學生回答。老師點評及講解：

1．Q點的計算：

1）先畫出直流等效電路（見小黑板圖3所示）。

2）分析電路，得出求解思路：UB→UE→IE→IB→UCEQ。同時，在估算Q點時要明確兩點：

① ICQ+IBQ=IEQ，但由于IBQ很小，所以ICQ≈IEQ；

② UB=UE+UBEQ，但由于UBEQ很小，只要在UE》UBEQ時，則UB≈UE。于是，分壓式偏置電路的Q點的關系為：

UB= Rb1Ec/（Rb1+Rb2）

ICQ≈IEQ=（UB- UBEQ）/Re。

IBQ=ICQ /β≈IEQ /β。

UCEQ=EC-ICQRC-IEQRE≈EC-ICQ（RC+RE）。

2．動態(tài)指標（Au、ri、ro）的計算：

1）先畫出交流等效電路（見小黑板圖4所示）。

2）分析電路，得出求解思路：按rbe→Au→ri→ro求解。（注意：在求ro不包括RL），即：rbe=300+26（1+β）/IEQ；

RL'=RC//RL；

Au=-βRL'/ rbe。

因此可見，Au與基本放大電路的Au完全相同。但應注意：如果去掉了Ce（即發(fā)射極上存在電阻Re），則Au應該為：

Au=-βRL'/[ rbe +（1+β）Re]。

ri= Rb1//Rb2// rbe≈rbe。

ro=RC// rce≈rce。

注意：①在求ro時，ro應不包括RL。②ri、ro均與基本放大電路的ri、ro相同。

(五)例題分析：

例1：在圖5中，已知三極管的β=50，UBEQ=0.7V，其余參數見圖5中所示。試計算：（1）靜態(tài)工作點。

（2）電壓放大倍數。

解（略）

例2：在圖5中，其他元件不動，只需改變Rb1的阻值，就可以調整放大器的靜態(tài)工作點。現(xiàn)在要求VCEQ=8.5V，問Rb1應選多大？（解題思路：VCEQ→ICQ→VEQ→VBQ→Rb1，答案42.3K）

解：先讓學生思考、練習，然后生師互動，老師點評解題思路及解題過程。

(六)小結：

1.分壓式偏置電路的結構及穩(wěn)定靜態(tài)工作點的過程。

2.在近似求靜態(tài)工作點時，應先畫直流等效電路，然后按UB→UE→IE→IB→UCEQ思路求解。

3. 在求Au、ri、ro時，應先畫交流等效電路，然后按rbe→Au→ri→ro求解。（注意：在求ro時，ro應不包括RL。）

4.注意：1）發(fā)射極上無電阻Re時，Au=-βRL'/rbe；

2）發(fā)射極上有電阻Re時，Au=-βRL'/[ rbe +（1+β）Re]。

(七)作業(yè)：

1.復習本節(jié)課所學的內容。

2.教材P45習題二中的2-12和2-13兩題。

3.思考題：思考小黑板中的兩個圖的交、直流等效電路的畫法和Q點、Au的計算方法。

(八)板書設計：

(九)課后記：

主要是通過課后的作業(yè)（或同學們的反映）情況，及時發(fā)現(xiàn)存在的問題，及時處理，做到每堂課的內容及時消化，及時鞏固，及時掌握。并把存在的問題附在此表中，以便后續(xù)課進行補講。

另外附本節(jié)課小黑板上的電路圖（即圖1、圖2、圖3和圖4）如下：

參考文獻

[1] 彭克發(fā).電子技術基礎.中國電力出版社.2007年7月.

[2] 趙景波等.模擬電子技術應用基礎.人民郵電出版社.2009年10月

[3] 黎兆林等.電子技術基礎與實訓.機械工業(yè)出版社.2009年8月

作者簡介：

彭克發(fā)（1956-），男，大學本科，學士，教授，研究方向：電子信息技術類。