晶体振荡器的设计

第一篇：晶体振荡器的设计

高频电子课程设计-晶体振荡器

晶体正弦波振荡

通信电子线路课程设计说明书

院 部： 电气与信息工程学院 学生姓名：

指导教师： 李 职称 实验师 专 业： 通信工程 完成时间： 2012年12月09日

摘 要

石英晶体振荡器是一种高精度和高稳定度的振荡器，被广泛应用于彩电、计算机、遥控器等各类振荡电路中，及通信系统中用于频率发生器。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。但石英晶体成本较高，故在要求不太高的电路中一般采用陶瓷谐振元件。 本设计对利用石英晶体的压电效应，对构成正弦波的振荡器的方法做了较深入的研究，对振荡器的原理及石英晶体振荡器原理做了详细的介绍并通过Multisim 软件设计、仿真出并联型石英晶体振荡器，最后按照原理图进行参数的计算和实物的制作、调试。对实物和仿真进行调试，并成功出现波形，证明了上述理论的可靠性，且符合设计要求。是一次成功的课程设计。

关键词：晶体;振荡器;并联;Multisim仿真

ABSTRACT

Quartz crystal oscillator is a kind of high precision and high stability of the oscillator, which has been widely used in color TV computer remote control and other kinds of oscillation circuit, and communication system used for frequency generator quartz resonator for high frequency stability, it is mainly used in request frequency is very stable oscillation circuit of resonance element but quartz crystal cost is higher, so in less demanding circuit usually use ceramic resonance element.This design using quartz crystal piezoelectric effect, made of crystal oscillator method to do a more in-depth study on the oscillator principle and quartz crystal oscillator principle are described in detail and through the Multisim software design simulation the parallel type quartz crystal oscillator, according to the parallel resonance type crystal oscillator principle using carat splash circuit draw the schematic diagram of the parameters, the calculation and real production debugging in physical and simulation debugging, and successfully appear waveform, proved the reliability of the above theory, and comply with the design requirements is a successful course design.

Key words Crystal; Oscillator; Series parallel; Multisim simulation

目 录

1 课程设计任务书................................................... 2 1.1 设计任务 .................................................... 2 1.2 主要技术指标 ............................................... 2 1.3设计思想..................................................... 2 2 概论............................................................. 3 2.1 设计目的 .................................................... 3 2.2 振荡的基本知识 .............................................. 3 2.2.1引言 ................................................... 3 2.2.2振荡产生的原理 ......................................... 4 2.2.3起振和稳幅 ............................................. 4 2.2.4振荡器的频率稳定度 ..................................... 5 3 晶体振荡器的设计与仿真........................................... 6 3.1 石英晶体特性简介 ............................................ 6 3.2 晶体振荡器电路的类型及其工作原理 ............................ 6 3.2.1串联型谐振晶体振荡器 ................................... 6 3.2.2 并联谐振型晶体振荡器................................... 8 3.2.3泛音晶体振荡器 ......................................... 9 3.3 晶体正弦波振荡器原理图及参数计算 .......................... 10 3.3.1 电路原理图............................................ 10 3.3.2 静态工作点及回路参数的确定............................ 11 3.4 电路仿真 .................................................. 11 3.5 元器件清单 ................................................. 12 4 制板与调试...................................................... 13 4.1 电路调试 ................................................... 13 4.2 电路制作 ................................................... 13 结束语............................................................. 15 致 谢............................................................. 16 参考文献........................................................... 17 附 录............................................................. 18

1 课程设计任务书

1.1 设计任务

设计一个晶体振荡器

1.2 主要技术指标

晶振频率为10MHZ，输出信号幅度>=0.5V(峰-峰值)，可调 课程设计要求：要求有课程设计说明书，并制作出实际电路。 实验仪器设备：

数字存储示波器 1台

无感起子 1把

数字万用表 1台 12V直流稳压电源 1台

1.3设计思想

本次设计首先以NPN型晶体管2N2222和10M石英晶体为基础设计出并联型振荡器，通过对各种不同形式的并联型振荡器做出比较之后，综合设计出一个通过开关可实现并联转换的石英晶体正弦波振荡器。将两部分连接之后根据电路图的基本形式和设计的要求计算出各元件的参数和性能要求。根据仿真后的电路原理图进行实物的连接和调试，从而完成整个正弦波振荡器的设计。

2 概论

2.1 设计目的

通过设计晶体振荡器，了解石英晶体的结构和特性，提高动手能力，掌握晶体振荡器的设计方法以及设计思路。

2.2 振荡的基本知识

2.2.1引言

石英晶体振荡器是利用石英晶体即二氧化硅的结晶体的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片，它可以是正方形、矩形或圆形等)，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚 上，再加上封装外壳就构成了石英晶体振荡器，简称为石英晶体或晶体、振荡。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。变电场的频率与田英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。利用这种特性，就可以用石英谐振器取代LC谐振回路、滤波器等。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和 通信设备中

图1 基本构造

与LC振荡器相比，晶体振荡器的标准性较好，谐振回路的Q值较高，有载情况下Q值依然很高。所以晶体振荡器的频率稳定度高。所以在需要频率稳定度高的振荡电路时就选用晶体振荡器。

2.2.2振荡产生的原理

如果在放大器的输入端不加输入信号，输出端仍有一定的幅值和频率的输出信号，这种现象叫做自激振荡。自激振荡器产生的波形可能是正弦波，也可能是非正弦波。其中正弦波自激振荡器在广播通讯、自动控制、仪器仪表、高频加热、超声探伤等领域有着广泛的应用;而非正弦振荡器能产生出矩形波(方波)、三角波、锯齿波等信号，这些信号可以用于测量设备、数字系统、自动控制及计算机设备中。

在振荡器中要维持等幅的自激振荡，基本放大器输入端的反馈信号必须和原输人信号幅度相等，同时相位也应相同。AF=1就是产生自激振荡时A、F应满足的基本数学条件。其中A和F是频率的函数，一般也可以表示为复数形式。复数乘积AF=1的涵义就是振荡器电路的环路放大倍数等于l , 同时复数的相位值等于2Nπ，其中N=0,士1, 士2，…。总之，产生自激振荡既要满足幅度条件，也要满足相位条件。假若AF<1,则Xf

图2. 1 自激振荡器方框图

2.2.3起振和稳幅

i. 起振过程

在自激振荡器中，起始瞬间的输入电压Xi的产生原因有两种：一是在电路接通电源时取得。因为接通电源时，电路各处都存在瞬变过程，在输人端的瞬变 电压即可作为起始输人电压;二是放大器中存在各种微小的电扰动和噪声电压。这两种原因所取得的起始电压包含着极为丰富的各种频率分量)它们中总会有符合相位条件的某个频率成分，最终成为自激信号的最初来源。至于振幅条件更容易满足，由于开环放大倍数A是无穷大，很容易满足起振条件AF≥l的要求。

为了保证电路在指定的频率上振荡起来，常常为这种自激振荡器安排一个谐振在指定频率上的选频回路，使电路更容易在指定的频率上满足产生自激振荡的条件。放大器获得起始瞬时榆入电压了Xi后，接着产生输出信号电压和正反馈电压，并且经过放大器的选频后，指定频率的输出电压幅度增大了，反馈电压的幅度也增大，经过电路的正反馈、放大、再反溃、再放大的循环过程，使振荡电压由小到大逐渐建立起来。

ii. 振幅的稳定

振荡器接通电源开始起振时，起始信号可能很弱。此时放大器工作在线性放大区，信号被放大，其振幅逐渐增加，反馈信号的振幅也随之增加。促使它们不断增大的因素是放大作用和正反馈。当振幅增大到某种程度后，由于二极管特性的非线性，晶体三极管工作范围将超出放大区.进人饱和区或截止区。放大器的放大倍数将显著下降，因而使输出信号振幅的增大程度变缓。另一方面，能量的损耗也会使输出信号振幅的增大程度变缓。因为振荡器所消耗的能量来自电源，故电路中所能取得的能量总是有限的。当振荡器输出信号的幅度加大时，其电路各部分的能量消耗也加大了(包括负载的功率输出)，由于能量的供给有限，使电路的输出振幅不可能无限增大。所以振荡器的振幅只能增大到某种程度，此后形成等幅振荡波形输出。

2.2.4振荡器的频率稳定度

反馈振荡器若满足起振、平衡，稳定三个条件，就能够产生等幅持续的振荡波形。当受到外界不稳定因素影响时，振荡器的相位或振荡频率可能发生些微变化，虽然能自动回到平衡状态，但振荡频率在平衡点附近随机变化这一现象却是不可避免的。为了衡量实际振荡频率f相对于标称振荡频率f0变化的程度，提出了频率稳定度这一性能指标。

频率稳定度是将振荡器的实测数据代入规定的公式中计算后得到的。根据测试时间的长短，将频率稳定度分成长期频稳度、短期频稳度和瞬时频稳度三种。测试时间分别为一天以上、一天以内、和一秒以内。时间划分并无严格的界限，它是按照引起频率不稳定的因素来区别的。长期频稳度主要取决于元器件的老化特性，短期频稳度主要取决于电源电压和环境温度的变化以及电路参数的变化等等，而瞬时频稳度则与元器件的内部噪声有关。

3 晶体振荡器的设计与仿真

3.

1 石英晶体特性简介

晶体的基本特性是它压电效应。依靠这种效应，可以将机械能转变为电能;反之，也可以将电能转变为机械能。所谓压电效应就是在石英晶体两个电极上加直流电场，晶体就会产生机械形变，反之，若在晶体的两侧施加以机械压力，则会在晶体相应的方向上产生电场，这种现象称为为压电效应。若是在晶体的两级上加上交变激励电压，晶体就会产生机械振动，同样晶片的机械振动又会产生交变电场。且当外加交变电压的频率为一特定值时，振幅明显加大，比其他频率激励下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振。

3.

2 晶体振荡器电路的类型及其工作原理

3.2.1串联型谐振晶体振荡器

串联型晶体振荡器是将石英晶体用于正反馈支路中，利用其串联谐振时等效为短路元件的特性，电路反馈作用最强，满足振幅起振条件，使振荡器在晶体串联谐振频率fs上起振。图3.2.1是 一种串联型单管晶体振荡器电路，图3.2.2是其高频等效电路。这种振荡器与三点式振荡器基本类似，只不过在正反馈支路上增加了一个晶体。L、、

和

组成并联谐振回路而且调谐在振荡频率上。

图3.2.1 串联谐振型晶体振荡器

图3.2.2 串联晶体振荡器交流等效电路

3.2.2 并联谐振型晶体振荡器

图3.2.3 并联谐振型晶体 c—b型振荡器电路(皮尔斯电路)

图3.2.4 并联谐振型晶体振荡器高频回路等效电路

a) 振荡回路与晶体管、负载之间的耦合很弱。晶体管c、b端,c、e端和e、b端的接入系数是：

(3.2.1)

(3.2.2)

以上三个接入系数一般均小于，所以外电路中的不稳定参数对振荡回路影响很小，提高了回路的标准性。

b) 振荡频率几乎由石英晶体的参数决定，而石英晶体本身的参数具有高度的稳定性。其中是和晶体两端并联的外电路各电容的等效值，即根据产品要求的负载电容。在实用时，一般需加入微调电容，用以微调回路的谐振频率，保证电路工作在晶体外壳上所注明的标称频率fn上。 c) 由于振荡频率

一般调谐在标称频率

上，位于晶体的感性区内，电抗曲线陡峭，稳频性能极好。

d) 石英晶体的Q值和特性阻抗都很高，所以晶体的谐振电阻也很高，一般可达以上。这样即使外电路接入系数很小，此谐振电阻等效到晶体管输出端的阻抗仍很大，使晶体管的电压增益能满足振幅起振条件的要求。 3.2.3泛音晶体振荡器

在工作频率较高的晶体振荡器中，多采用泛音晶体振荡电路。泛音晶振电路与基频晶振电路有些不同。在泛音晶振电路中，为了保证振荡器能准确地振荡在所需要的奇次泛音上，不但必须有效地抑制掉基频和低次泛音上的寄生振荡而且必须正确地调节电路的环路增益，使其在工作泛音频率上略大于1，满足起振条件，而在更高的泛音频率上都小于1，不满足起振条件。在实际应用时，可在三点式振荡电路中，用一选频回路来代替某一支路上的电抗元件，使这一支路在基频和低次泛音上呈现的电抗性质不满足三点式振荡器的组成法则，不能起振;而在所需要的泛音频率上呈现的电抗性质恰好满足组成法则，达到起振。

图3.2.5给出了一种并联泛音晶体振荡电路。假设泛音晶振为五次泛音，标称频率为5MHz，基频为1MHz，则LC1回路必须调谐在三次和五次泛音频率之间。这样在5MHz频率上，LC1回路呈容性，振荡电路满足组成法则。对于基频和三次泛音频率来说，LC1回路呈感性，电路不符合组成法则，不能起振。而在七次及其以上泛音频率，LC1回路呈现容性，但等效容抗减小，从而使电路的电压放大倍数减小，环路增益小于1，不满足振幅起振条件。

图3.2.5 泛音晶体振荡器电路

3.3 晶体正弦波振荡器原理图及参数计算

3.3.1 电路原理图

图3.3.1 PCB图

3.3.2 静态工作点及回路参数的确定

高频振荡器的工作点要合适，若偏低、偏高都会使振荡波形产生严重失真，甚至停振。实际中取

ICQ

=0.5~5mA之间，若取

ICQ

=2mA，VCEQ6V，则ReRc有：VCCVCEQICQ(126)V3k2mA

(4.2.1) 为提高电路的稳定性，Re值可适当增大，取Re=1k，则Rc=2k，则有：

IBQICQ/2mA0.033mA60若取VEQICQRe2mA1k2v (4.2.2) 流过Rb2的电流Ib2为10

IBQ，则

Ib2=10

IBQ=0.33mA，则取：VBQRb2(4.2.3) VCCVEQ0.7V20.7V2.7V

Rb1Rb22.7V8k,Rb128.2k

0.33mARb2VBQ/Ib2

(4.2.4) 实际电路中， Rb1可用50k的电位器。

3.4 电路仿真

在multisim软件环境下进行仿真，按照原理图，一一找好元器件，将线练好。摆放整齐。其仿真图如下：

图3.3.2

multisim仿真原理图

3.5 元器件清单

电阻

2k

2个

电阻 33K 1个

电阻 3.3k 1个

电阻 1k 2个

电容 100uF 1个

电容 50pF 3个

电容 560pF 2个

三极管 2N2219 1个

晶振 11MHZ 1个

拨码开关 2个

可变电容 30pF 1个

可变电阻 50k 1个

插针 4个

4：制板与调试

4.1 电路调试

在Multisim软件环境下进行仿真，此时开关S1的1接通，S2的1接通，形成并联型振荡器，为了便于观察振荡器工作时各部分电路的工作情况，在振荡器输出端接入示波器观察波形，记录示波器上显示的输出振幅和输出频率，仿真波形如图所示。

图3.3.3仿真波形图

从图中可以看出，输出波形为正弦波，波形有较小的失真，这是由于元件参数的精度较低导致的，该振荡器的设计符合设计要求。

4.2 电路制作

实物买回来后，出于想提高自己能力，没有选择万能版，于是按照电路图按部就班的画好PCB板图，然后打印，打孔及腐蚀，再一一把元器件焊上，检查电路。实践再一次考验我们的焊接技术。经过半通宵作业我们终于完成了我们的实物制作。在制作过程中我们需要对电路原理图了然于心，这样可以提高我们的效率、熟练程度。照片如下：

图3.3.4 实物图

在实物调试中遇到的问题：当我们把实物做好时，兴致盎然的跑去用示波器调试，结果什么波形都没有，一下子不知道从何开始。于是开始检查板子的线路，看有没有地方连锡或虚焊，结果毫无发现，没办法又继续检查。终于发现电位器焊反了，我们以为找到问题所在了，结果还是没波形。终于在老师的指导下，知道了是没有满足起振条件，于是调节静态工作点，计算反馈系数，终于功夫不负有心人，调出了波形。谢谢老师的指导!

结束语

经过为期一周的高频电子线路课程设计，我发现了自己能力的不足和知

识上的欠缺，同时也学到了很多东西。

接到晶体振荡器的课程设计任务书后，我首先将课本上关于晶体振荡器及其相关内容仔细看了好几遍，然后针对课程设计任务书上的要求认真思考，从图书馆借了与晶体振荡器有关的参考书，也从网上下载了一些别人的设计方案，最后综合课本、参考书及网上资料进行原理设计。在设计原理图时我曾一度迷茫感觉无从下手，感觉书上的图过于简单设计出来的线路不够稳定，而从别处看到的又过于复杂分析不明白，最后通过与其他同学共同讨论终于弄懂了许多东西。通过查阅参考书和阅读网上资料，我学到了很多关于晶体振荡器的新知识，而这些都是课本上没有讲到的，这些都使我对晶体振荡器有了更深入的理解。

这次课程设计，首先使我深刻体会到了自学的重要性，仅仅靠课本和老师上课是讲的东西，很多问题是不能解决的，重要的是学会自学，对问题深入思考并通过各种途径解决，才能得到最大的收获。其次，我也更加认识到团队合作的重要性，许多东西，一个人能想到的往往有限，大家在一起则可以集思广益，发现许多新问题想出许多新解决方法。而且，由于同学之间对所学东西理解的相似性，彼此讨论问题往往更容易理解 。再次，在确定器件参数时，看到了许多其他器件的性能参数，不仅拓宽了我的知识面，而且培养了科学严谨的求学态度。最后，通过比较自己的设计方案与参考书上的设计方案，意识到自己知识的欠缺，同时体会到了老师们编书设计的艰难，也不由十分佩服他们的学识。这些都是值得我认真思考好好学习的。

这次课程设计时间虽然不长，但却感觉比以前上课时都累，因为每时每刻都在思考如何搜索更多资料，如何使设计方案更加完善。虽然不轻松，但毕竟学到了许多东西，也锻炼了自己的意志。因此，我感觉这次课程设计很有意义。

同时，本文还有很多不足，恳请老师批评指正。

致 谢

这次课程设计，历时两周。在本报告完成之际，首先要向我的指导教师张松华老师致以诚挚的谢意。在报告书的编写过程中，老师给了我许许多多的帮助和关怀。在我们板子未调出波形时，老师以足够的耐心教我们不要气馁，冷静思考。老师学识渊博、治学严谨，待人平易近人，在老师的悉心指导中，我不仅学到了扎实的专业知识，也在怎样处人处事等方面收益很多;同时老师对工作的积极热情、认真负责、有条不紊、实事求是的态度，给我留下了深刻的印象，使我受益非浅。在此我仅向老师表示衷心的感谢和深深的敬意。

同时，我要感谢我们学院和我们授课的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了专业知识，并从他们身上学到了如何求知治学、如何为人处事。我也要感谢我的母校湖南工学院，是她提供了良好的学习环境和生活环境，让我的大学生活丰富多姿，为我的人生留下精彩的一笔。

最后，向我的亲爱的家人和亲爱的朋友表示深深的谢意，他们给予我的爱、理解、关心和支持是我不断前进的动力，学无止境。明天，将是我终身学习另一天的开始。再次感谢张老师的辛勤指导!

参考文献

胡宴如 《高频电子线路》 高等教育出版社

实验指导书

附 录

PCB图

第二篇：分子模型、晶体模型的制作

分子模型、晶体模型的制作 赤壁一中化学组

刘光利

二○○四年五月

制作目的：

1.充分利用分子模型等直观的教学用具,有利于培养学生的联想能力,通过各种模型可以提高教学速度和教学质量,解决书上难以表明的立体结构，从而达到突破难点的目的。

2.理解分子结构和晶体结构

培养用物质结构特点来认识物质的特性

制作材料：厚硬纸板、胶水或透明胶、铁丝、直尺、三角板、剪刀 制作方法：

1、正四面体的制作

在厚硬纸板上划好四个等边三角形如图1a所示，然后沿实线剪下，再沿虚线划痕迹以便折叠，折叠后用粘合剂粘牢即成图1b所示。

图1a

2、三角双锥分子模型的制作

图1b

在厚硬纸板上划好六个等腰三角形如图2a所示，然后沿实线剪下，再沿虚线划痕迹以便折叠，折叠后用粘合剂粘牢即成图2b所示。

图2a

图2b

3、正八面体分子模型的制作

在厚硬纸板上划好八个等边三角形如图3a所示，然后沿实线剪下，再沿虚线划痕迹以便折叠，折叠后用粘合剂粘牢即成图3b。

图3a

图3b

4、正二十面体分子模型的制作(B12) 在厚硬纸板上划好二十个等边三角形如图5a所示，然后沿实线剪下，再沿虚线划痕迹以便折叠，折叠后用粘合剂粘牢即成图5b所示。

图5a

图5b

使 用 说 明

1.正四面体模型直接应用于白磷分子、甲烷分子、四氯化碳分子等正四面体分子结构的教学，也可应用于数学中立体几何的有关异面直线等方面的教学。利用正四面体还可以组合成其他形状的立体图形。例如，由一个正四面体可以切割成较小的正八面体，其方法是将正四面体的四个顶点从它的三条棱的中点切下，便可得到一个较小的正八面体。如果以一个正四面体为中心，另用四个与之全等的正四面体分别与它的四个面相連接，就可以得到一个十二个面全等的凹十二面体。

2.三角双锥模型直接应用于五氯化磷(PCl5)等具有三角双锥结构的分子结构的教学。也可用于数学教学。

3.正八面体应用于分子或离子组成为RX

6、RX6n-型结构的教学。两个或两个以上的正八机体之间还可以进行不同方式的重叠就可以得到多种空间图形，对讲解超八面体等空间结构教学有很大的帮助。

4.正二十面体是专门用于B12分子结构的教学。在正二十面体中，每个顶点上有一个硼原子，每一条棱表示一根B—B键。有了这个模型，我们就可以清楚地算出在B12分子中所含有的B—B键数以及每一个硼原子跟周围的五个硼原子以五个B—B单键相结合。

在教学过程中，常常遇到有关C60的结构的教学难点，如果我们从硼12的结构开始讲起，就可以达到教学目的。因为B12是由12个硼原子构成的正二十面体，将正二十面体的每条棱三等分，然后将十二个硼原子等同地割下，因每个硼原子原有五条棱，所以割下后留下了一个正五边形的面，一个顶点就变成了五个顶点，原来的正三角形的面成变成了一个以原三角形边长的三分之一为

边长的正六边形，这样新的图形就有5×12=60个顶点，有12个正五边形和20个正六边形。这种结构就是我们通常所说的C60的结构。

以上的使用说明只是一些典型的应用，其实它们应该还有很多的应用，这就得看看每个教学工作者在实际教学中如何发挥它们的用途。

赤壁一中化学组

刘光利

二00四年五月二十八日

第三篇：晶体二极管的单向导电性教案

课题：晶体二极管的单向导电性 主讲人：马会丽 教学目标：

1、知识目标：理解二极管的单向导电性，并能运用这一特性来分析电路

2、技能目标：能根据电路图连接简单的电路，并能根据实验现象分析总结出结论。 教学重点：

1、理解二极管的单向导电性，并能运用这一特性来分析电路

2、根据电路图连接简单的电路，并能根据实验现象分析总结出结论

教学难点：分析实验现象、分析电路 教学方法：实验+分组讨论+讲解+练习 学生学习方法：以实验为主，练习为辅

器材：面包板1个、干电池2节、电池盒1个、1N4148二极管、个、100Ω电阻1个、发光二极管1个、蜂鸣器1个、面包板专用导线若干(每人一套) 教材分析：这是电子线路这门课程的第一节，是整本书的基础。

学情分析：职业高中的学生，学习的热情不够高，尤其是学习理论知识的兴趣不浓，他们只学了初中物理，电子线路的理论知识对于他们来说很难，很多内容，即使学生背下来了，他们也还是不理解。用实验来探索物理规律，能提高学生的学习兴趣，对比实验现象得出结论，能让学生更好地理解电子线路理论知识。而且电子线路这门课程有一个重要的任务：分析电路。学生不动手做电路、深入理解理论知识是无法学会分析电路的。 课时：90分钟 教学过程：

一、引入(5分钟)

1、认识几种元件的电路图符号：学生看实验报告上的下面的电路图，其中以下三个元件：

二极管

2、认识

2、学生动老师指导)

学生在面包板上搭接以下两个电路，观察现象，并讨论总结出结论：二极管具有什么特性。

注意：电路连接好后，接通电源之前一定要先用万用表测试接电源的两点之间是否短接，不短接才能接电源，否则会烧坏电源。

发光二极管 蜂鸣器

实物：学生在套件中找到以下三个

发光二极管 普通二极管 蜂鸣器

二、实验：(45分钟)

1、引导学生认识电路，讲解如何搭接电路(学生第一次做电路，所以讲解时需要一个元件一个元件地教学生连接) 手实验：(学生独立完成实验，然后两人一组分组讨论总结，1

现象：。 现象：。 结论：。 分析：。

学生第一次做电路，可能会遇到的问题：①对面包板认识不够，导致该连接的脚没连上;②面包板的孔很小，学生可能会看错而把管脚插错列;③如果电路不能一次成功，学生不知道怎么检查故障;④接好电路后忘记测接电源的两点是否短接;⑤发光二极管和蜂鸣器的正负极可能会接反。针对以上问题的对策：①提醒学生细心;②不成功的电路教师给他们检查时教他们如何根据电路图检查故障，这是一大难点。

3、学生展示

请一个同学说说他的实验现象和讨论的结论及分析过程，然后可以请其他人补充，最后教师总结

三、分析与结论：(用PPT展示)(10分钟) 分析：

1、左图接通电源时发光二极管亮、蜂鸣器响，说明此时二极管的电阻很小，导电性能良好，称为“导能”状态;此时二极管正极电信高于负极电位，此时的外加电压称为正向电压，二极管处于正向偏置，简称“正偏”。

2、右图接通电源时发光二极管不亮、蜂鸣器不响，说明此时二极管的电阻很大，导电性能不好，称为“截止”状态;此时二极管正极电位低于负极电位，此时的外加电压称为反向电压，二极管处于反向偏置，简称“反偏”。

结论：

1、晶体二极管加一定的正向电压时导通，加反向电压时截止，这一导电特性称为晶体二极管的单向导电性。

2、晶体二极管的符号：文字符号用VD表示。电路图符号为

四、应用(用PPT展示)(8分钟)

例 ：如下图 所示电路中，当开关 S 闭合后，个指示灯，哪一个可能发光?

解：由电路图可知，开关 S 闭合后，只有二极管电位高于负极电位，即处于正向导通状态，所以

五、练习：(用PPT展示)(15分钟)

2

、两

正极

指示灯发光。 判断下列电路中二极管导通还是截止，指示灯亮还是不亮

分析电路是电子线路这门课程的一个重要任务，涉及到二极管的电路分析的依据就是二极管的单向导电性。例题和练习不是为了巩固理论知识，而是把理论知识运用到实际电路中的训练。

六、评价：学生对自己这节课的表现及收获做总结(2分钟)

七、作业(5分钟)

1、下面左图所示的电路中哪些指示灯会发光吗?

2、下面右图所示的电路中指示灯能发光吗?

3

教学后记：电子线路是一门以实验为基础的学科，实验非常重要。本节课是电子线路的第一课，学生第一次根据电路图连接电路，可能会出现各种故障，教会学生排除故障非常重要，会排除故障才是学生能做对电路的保障，当然这一技能不可能一节课学会，后面的教学中这一直都是一个重点，也是难点。很多学生做实验可能只是看个热闹，引导学生记录好实验现象，根据现象分析电路，才是学生提高技能掌握知识的关键，这也是本节的一个重点和难点。以上这两点将是整个电子线路这一门课程的重点和难点。

4

第四篇：晶体三极管与场效应管的识别与检测

一、教学目标：

通过本小节的学习，让学生掌握晶体三极管与场效应管(MOS)的识别与检测

二、教学重点、难点：

晶体三极管与场效应管(MOS)的识别与检测 晶体三极管与场效应管(MOS)的区分

三、教学过程设计：

1、晶体三极管的识别

手机中的三极管一般为黑色，普通三极管有三个电极的，也有四个电极的，外型及引脚排列。四个引脚的三极管中，比较大的一个引脚是集电极，另有两个引脚相通的是发射极，余下的一个是基极。晶体三极管的外型和双二极管(即两个二极管组成的元件，也为三个引脚)、场效应管极为相似，判断时应注意区分，以免造成误判。

2、晶体三极管的检测

首先找出基极，并判定管型(NPN或PNP)。对于PNP型三极管，C、E极分别为其内部两个PN结的正极，B极为它们共同的负极，而对于NPN型三极管而言，则正好相反：C、E极分别为两个PN结的负极，而B极则为它们共用的正极，根据PN结正向电阻小反向电阻大的特性就可以很方便的判断基极和管子的类型。具体方法如下： 将模拟万用表打在R×100或R×1K档上。红表笔接触某一管脚，用黑表笔分别接另外两个管脚，这样就可得到三组(每组两次)的读数，当其中一组二次测量都是几百欧的低阻值时，若公共管脚是红表笔，所接触的是基极，且三极管的管型为PNP型;若公共管脚是黑表笔，所接触的也是基极，且三极管的管型为NPN型。

其次可判别三极管的发射极和集电极。在判别出管型和基极后，可用下列方法来判别集电极和发射极。将万用表打在R×1K档上。用手将基极与另一管脚捏在一起(注意不要让电极直接相碰)，为使测量现象明显，可将手指湿润一下，将红表笔接在与基极捏在一起的管脚上，黑表笔接另一管脚，注意观察万用表指针向右摆动的幅度。然后将两个管脚对调，重复上述测量步骤。比较两次测量中表针向右摆动的幅度，找出摆动幅度大的一次。对PNP型三极管，则将黑表笔接在与基极捏在一起的管脚上，重复上述实验，找出表针摆动幅度大的一次，对于NPN型，黑表笔接的是集电极，红表笔接的是发射极。对于PNP型，红表笔接的是集电极，黑表笔接的是发射极。这种判别电极方法的原理是，利用万用表内部的电池，给三极管的集电极、发射极加上电压，使其具有放大能力。有手捏其基极、集电极时，就等于通过手的电阻给三极管加一正向偏流，使其导通，此时表针向右摆动幅度就反映出其放大能力的大小，因此可正确判别出发射极、集电极来。

3、场效应管的识别

手机中的场效应管一般也为黑色，大多数为三只脚，少数为四只脚(有两个脚相通，一般为源极S)。场效应管的外形和作用与晶体三极管极为相似，在电路板上很难辨别它们，只有借助于原理图和印制电路板图识别。晶体三极管有NPN、PNP两种类型，场效应管有NMOS管、PMOS管两种类型，其三个电极(栅极G、源极S、漏极D)分别对应于晶体管的三个电极(基极B、发射极E、集电极C)。但与晶体管相比，场效应管具有很高的输入电阻，工作时栅极几乎不取信号电流，因此它是电压控制组件。以晶体管或场效应管为核心，配以适当的阻容元件就能构成放大、振荡、开关、混频、调制等各种电路。

使用MOS管时应注意：由于MOS管的输入阻抗高，很小的输入电流就会产生很高的电压，从而导致MOS管击穿。因此，拆卸场效应管时需使用防静电的电烙铁，最好使用热风枪。另外，栅极不可悬浮，以免栅极电荷无处释放而击穿场效应管。

另外，手机中还有双场效应管封装方式，一类是单纯的两个管子封装在一起，还有一类是两个管子有逻辑关系，如构成电子开关等。

4、场效应管的检测

可用模拟万用表来定性判断MOS型场效应管的好坏。先用万用表R×10K挡(内置有9V或15V电池)，把负表笔(黑)接栅极(G)，正表笔(红)接源极(S)。给栅、源极之间充电，此时万用表指针有轻微偏转。再改用万用表R×1挡，将负表笔接漏极(D)，正表笔接源极(S)，万用表指示值若为几欧姆，则说明场效应管是好的。

也可用万用表定性判断结型场效应管的电极。将万用表拨至R×100档，红表笔任意接一个管脚，黑表笔则接另一个管脚，使第三脚悬空。若发现表针有轻微摆动，就证明第三脚为栅极。欲获得更明显的观察效果，还可利用人体靠近或者用手指触摸悬空脚，只要看到表针作大幅度偏转，即说明悬空脚是栅极，其余二脚分别是源极和漏极。 其判断理由是：JFET的输入电阻大于100MΩ，并且跨导很高，当栅极开路时空间电磁场很容易在栅极上感应出电压信号，使管子趋于截止，或趋于导通。若将人体感应电压直接加在栅极上，由于输入干扰信号较强，上述现象会更加明显。如表针向左侧大幅度偏转，就意味着管子趋于截止，漏-源极间电阻RDS增大，漏-源极间电流IDS减小。反之，表针向右侧大幅度偏转，说明管子趋向导通，RDS减小，IDS增大。但表针究竟向哪个方向偏转，应视感应电压的极性(正向电压或反向电压)及管子的工作点而定。

在检测时需要注意以下两点： 一是，试验表明，当两手与D、S极绝缘，只摸栅极时，表针一般向左偏转。但是，如果两手分别接触D、S极，并且用手指摸住栅极时，有可能观察到表针向右偏转的情形。其原因是人体几个部位和电阻对场效应管起到偏置作用，使之进入饱和区。二，也可用舌尖舔住栅极，现象同上。

四、课后作业或思考题：

如何区分晶体三极管与场效应管(MOS)?

五、本节小结：

1、晶体三极管与场效应管(MOS)的识别与检测

第五篇：六年级科学下册 放大镜下的晶体4教案 教科版

放大镜下的晶体

教学目标：

1.知识目标：引领学生见识周围常见的固体物质的晶体，知道物质内部都是有一定结构的，晶体是物质存在的一种形式。

2.能力目标：用放大镜观察常见的固体物质的晶体，并用图进行记录。

3.情感目标：激发学生了解和探索晶体世界的兴趣，在欣赏各种晶体的过程中，渗透自然美的教育。 教学准备：

每个小组：放大镜、（白糖、食盐，都为粗颗粒的）味精各１包、玻璃片1片、酒精灯

1、火柴

1、作图单、书本。

师：制作的食盐和味精的晶体，浓盐水、滴管、采集的晶体标本 PPT：各种晶体PPT ，观察和制作提示 教学流程：

一、观察常见的微小晶体，了解晶体的特征 1.引出研究的问题

师：上节课我们学会用放大镜来观察，我们今天继续用放大镜观察自然界的一种常见的物质，叫晶体。

我们生活中常用的白糖、食盐、味精他们都是晶体，关于晶体，你们想知道些什么？ 生提出关于晶体的问题。

师：今天我们就来认识一些晶体，并通过对它们的观察来发现晶体的特征。 2.借助放大镜观察晶体

怎么观察呢？请同学们看观察提示：投影 观察提示：

（1）仔细观察三种晶体的颗粒形状，用牙签拨动它们，观察晶体的各个面。 （2）一粒粒观察，多观察几粒，将观察到的颗粒形状分别画在相应表格中。

（3）独立观察结束后，同学们把各自的观察结果在小组内交流，准备好向全班同学汇报。 学生观察，教师巡视，了解学情 学生小组到展台前汇报

先介绍白糖的观察结果：小组长汇报后组员补充，汇报完后，询问下面的同学的看法，了解大多数 1

同学的观察情况，得出：白糖的颗粒形状是正方体。 依次介绍味精和食盐。

汇报完后请学生概括：谁能来总结性的说说观察的结果

师提示：不同晶体颗粒形状怎么样？同种晶体颗粒形状怎么样？ 生回答。

3.观察其它晶体，概括晶体的共同特征

师：刚才我们观察的这三种晶体的颗粒形状有这样的特点，我们再来看看其它晶体的颗粒形状是不是也这样的。

师投影六种晶体图片，生观察。

师：通过刚才的观察，你们认为怎么样的物质叫晶体？ 小组讨论，汇报 发表不同的意见

学生总结：颗粒形状有规则的固体叫晶体。 辨别晶体

师：在抽屉里有两种物质，我们进行观察，看是否是晶体？ 生观察教师自采的晶体和自制的晶体，汇报，并说出理由。

二、自制晶体 1.学习制作方法

师：这块晶体是老师在周末去采集来的，玻璃片上的晶体是老师自己在课前制作的。同学们想自己也来做一做吗？

师投影制作晶体的操作提示。 操作提示2：

（1）把玻璃片用木夹子夹住，在离外焰 5厘米以上的位置加热，缓慢移动玻璃片，使受热均匀。 （2）有一半的溶液析出晶体后就不再加热，让水分自然蒸发。 （3）请仔细观察结晶的过程，和结出晶体的颗粒形状。 师：已经看清楚操作提示的小组来领材料。 2.学生领取玻璃片，制作并观察晶体。 学生领取玻璃片，制作并观察晶体

学生反馈，教师帮助不成功的小组寻找原因：是因为加热过度，晶体失水的缘故。 3.学习制作大晶体

师出示自己培养的大晶体，学生观察，阅读课本第9页学习培养的方法。 建议有兴趣的同学课后去培养。

三、回顾课前的问题

反馈学生的课前提问，能解决的解决，不能的引导课后再研究。