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电子技术基础教案6.doc

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海南省三亚技工学校 海南三亚中等职业技术学校 理论课教案任课教师姓 名 郜普艳任课班级 11 电气雨露 科 目 电子技术基础授课日期 第 14 周星期 3 ( 3 月 21 日) 本教案授课节数 2 审批课题 § 3-1 差动放大电路课型 理论课教学目的1.知识目标:使学生掌握差动放大电路的特点和其在集成运放中的位置及作用。2.能力目标:使学生对差动放大电路有更具体的学习及认识。3.德育目标:培养学生养优良的道德品质,及良好的职业道德。教学重点 1. 使学生掌握差动放大电路的特点和其在集成运放中的位置及作用。教学难点 1. 使学生掌握差动放大电路的特点和其在集成运放中的位置及作用。教学方法教学手段教具设备1. 教学教具:实物教具2. 教学方法:讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归纳总结法课前准备:教室、教学教具的准备落实到位教学过程(含课前准备、组织教学、复习提问、导入新课、讲授新课、练习巩固新课、总结、布置作业及预习;板书板画设计与时间分配)教学过程一、组织教学:(1)由班长组织学生提前 5 分钟进入课堂点名考勤;检查学生着装,仪容仪表,准备上课。(2)上课,师生问候:师:“上课!”,班长:“起立!” ,师:“同学们好!”,生:“老师好! ”,师“ 请坐! ”二、复习提问:功率放大电路基本任务是什么?把微弱信号放大,输出功率不一定大。备 注(3 分钟)提问法三、导入新课:集成电路是 20 世纪 60 年代初发展起来的一种新型器件。 它把整个电路中的各个元器件以及器件之间的连线, 采用半导体集成工艺同时制作在一块半导体芯片上, 再将芯片封装并引出相应管脚, 做成具有特定功能的集成电子线路。与分立件电路相比, 集成电路实现了器件、 连线和系统的一体化, 外接线少, 具有可靠性高、 性能优良、 重量轻、 造价低廉、 使用方便等优点。§ 2-5 差动放大电路四、讲授新课1.基本概念1)集成运放(1)电路设计特点a.电路结构与元件参数具有对称性;b.采用有源电阻代替无源电阻;c.采用直接耦合的级间连接方式d.利用二极管进行温度补偿e.采用复合管的结构 (2)基本结构2)差动放大电路(1)概念差动放大电路是一种具有两个输入端且电路结构对称 的放大电路。(2)基本特点只有两个输入端的输入信号间有差值时才能进行放大, 也就是说差动放大电路放大的是两个输入信号的差。(3)作用 备 注(2 分钟)导入法板书(25 分钟)讲述法谈话法讲解法集成电路级与级之间大多采用的是直接相连的耦合方式, 这种方式使得放大电路前后级之间的工作点互相联系、 互相影响。 直接耦合多级电路必然会产生“零点漂移 ”的问题。选用电路结构对称的差动放大电路作为集成运算放大器的输入级主要是它能有效地抑制直接耦合电路中的零点漂移, 又具有多种输入、 输出方式, 使用方便。 而且制作对称电路也是集成电路的工艺优势。3) 零点漂移所谓零点漂移, 就是放大电路在没有输入信号时, 由于电源波动、 温度变化等原因, 使放大电路的工作点发生变化, 这个变化量会被直接耦合放大电路逐级加以放大并传送到输出端, 使输出电压偏离原来的起始点而上下漂动,导致“零入不零出 ”。 放大器的级数越多, 放大倍数越大, 零点漂移的现象就越严重。 直接耦合放大电路的零点漂移2. 基本差动放大电路的分析基本差动放大电路构成原理案例教学法典型基本差动放大电路要想实现“有差能动” , 如构造图所示电路, 这是由两个晶体三极管构成的最简单的差动放大电路。 从图中可以看出: 差动放大电路的基本结构具有完全对称的特点, 并且可以由我们非常熟悉的两个完全相同的共发射极放大电路构成, 其中 V1、 V2 两管特性相同, 这种对称电路的设计, 在集成电路的制造工艺中是非常容易实现的。1)静态分析当 ui1=ui2=0 时, 由于电路完全对称, 因此电路对称两边的静态参数也应完全相同。 以 V1 管为例, 其静态基极回路由- UEE、 UBE 和 Re 构成,但需要注意的是, 流过 Re 的电流是 V1、 V2 两管发射极电流之和, 如图 3-6 所示。 则 V1 管的输入回路方程为UEE=UBE+2IE1Re静态 V1 管压降为 UCE1=UCC+UEE-IC1Rc-2IE1Re (3-3 )因为电路参数对称, 故 V2 管的静态参数与 V1 管相同。 静态时, 两管集电极对地电位 UC1=UC2(不为 0) , 而两集电极之间电位差为零, 即输出电压 uo= UC1-UC2=0。 基本差动放大电路的直流通路2)差模信号如果两个输入信号的大小相同、 极性相反, 即 ui1=-ui2, 则这种输入方式叫做差模输入。 假设加在 V1 管的 ui1 为正值, 则 ui1 使 V1 管的集电极电流增大 ΔIC1, V1 的集电极电位因而降低了 ΔUC1; 和 V1 相反, 在 ui2 的作用下, V2 的集电极电位升高了 ΔUC2。 所以差模输入时, 两管的集电极电位一增一减, 变化的方向相反, 变化的大小相同, 就像是“跷跷板”的两端。 两个集电极电位的差值就是输出电压 uo, 即uo=ΔUC1-ΔUC23)共模输入如果两个输入信号的大小相同、 极性也相同, 即 ui1=ui2, 这种输入方式叫做共模输入。 对于完全对称的差动放大电路来说, 共模输入时两管的集电极电位必然相同, 因此有 uo=ΔUC1-ΔUC2=0。 所以在理想情况下, 差动放大电路对共模信号没有放大能力。 实际上, 我们说差动放大电路对零点漂移有抑制作用, 就是对共模信号的抑制作用。 因为引起零点漂移的温度等因素的变化对差动电路来说相当于输入了一对共模信号, 所以差动放大电路对零点漂移的抑制就是对共模信号抑制的一种特例。任意的一对输入信号都可以分解成一对大小相等、 方向相反的差模信号和一对大小相等、 方向相同的共模信号的和。 例如 ui1=30 mV, ui2=10 mV, 则 ui1 可以表示为 10 mV(差模)+20 mV(共模) , ui2 可以表示为-10 mV(差模) +20 mV(共模) 。 对于理想差动放大电路, 20 mV 的共模信号对于输出信号是没有贡献的。 在实际情况中, 由于差动放大电路不可能完全对称以及其他因素的影响, 输出信号中总会含有一些由共模输入信号所产生的共模输出, 当然这一部分相对较小。uo=Auduid+Aucuic Aud 定义为差模电压放大倍数, 为差模输出电压 uod 与差模输入 uid 的比值; Auc 定义为共模电压放大倍数, 为共模输出电压 uoc 与共模输入 uic的比值。 差模电压放大倍数 Aud 越大, 电路的差模放大能力越强, 共模电压放大倍数 Auc 越小, 电路抑制共模信号的能力越强。3. 共模抑制比 CMRR差模电压放大倍数越大, 共模电压放大倍数越小, KCMRR 越大, 差动放大电路的性能越好。 显然, 理想情况下, 双端输出时差动放大电路的共模抑制比为无穷大, 当电路的对称性较好时, 共模抑制比将是一个很大的数值, 为了方便, 用分贝(dB)的形式表示共模抑制比。五、课堂练习请同学们简单叙述差动放大电路的工作原理?六、课堂小节1. 差动放大电路具有放大差模信号、 抑制共模信号的能力, 因此, 在普遍采用直接耦合的集成运算放大器中, 广泛采用差动放大电路作为输入级, 以起到抑制零点漂移的作用。 2.差动放大电路的射极电阻不影响差模信号的放大, 但射极电阻越大, 抑制共模的能力就越强, 一般采用恒流源电路来替代射极电阻, 以获得较好的共模抑制能力。 3.差动放大电路共有两种输入形式和两种输出形式, 可以组合成四种典型电路, 它们具有不同的特点, 在实际应用中可根据需要选择合适的电路形式。七、布置作业及预习1.布置作业:P72 页 习题 1、2 题;2.预习:集成运放基本电路的内容。八、教学后记(12 分钟)练习法(2 分钟)归纳法总结法(1 分钟)海南省三亚技工学校 海南三亚中等职业技术学校 理论课教案任课教师姓 名 郜普艳任课班级 11 电气雨露 科 目 电子技术基础授课日期 第 14 周星期 4 ( 3 月 22 日) 本教案授课节数 2 审批课题 § 3-3 集成运算放大器的基本电路课型 理论课教学目的1.知识目标:使学生掌握集成运算放大器的基本概念及应用。2.能力目标:使学生对集成运算放大器有更具体的学习及认识。3.德育目标:培养学生养优良的道德品质,及良好的职业道德。教学重点 1.使学生掌握集成运算放大器的基本概念及应用。教学难点 1.使学生掌握集成运算放大器的基本概念及应用。教学方法教学手段教具设备1. 教学教具:实物教具2. 教学方法:讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归纳总结法课前准备:教室、教学教具的准备落实到位教学过程(含课前准备、组织教学、复习提问、导入新课、讲授新课、练习巩固新课、总结、布置作业及预习;板书板画设计与时间分配)教学过程一、组织教学:(1)由班长组织学生提前 5 分钟进入课堂点名考勤;检查学生着装,仪容仪表,准备上课。(2)上课,师生问候:师:“上课!”,班长:“起立!” ,师:“同学们好!”,生:“老师好! ”,师“ 请坐! ”二、复习提问:差动放大电路的特点及作用分别是什么?备 注(3 分钟)提问法三、导入新课:集成运算放大器是一个多级直接耦合的高电压放大倍数的差动直流放大器,具有输入电阻高、 输出电阻低的特点。 在外加负反馈的控制下, 集成运算放大器可以实现多种信号的运算功能, 包括加法、 减法、 积分、 微分、 对数和指数等。由于集成运放成本低、 性能优良、 可靠性好、 使用方便等优点, 使用范围已远远不止简单的数学运算,几乎所有应用低频放大器的场合均可用集成运放来取代。§ 3-3 集成运算放大器的基本电路四、讲授新课1.基本概念集成运放也可以工作在开环或正反馈情况下, 用来构成各种信号的处理电路、 波形发生器等, 现在已成为各种模拟信号处理和测试设备中的基本组件。2. 电路符号在这个符号中, A 代表集成运算放大器的电压放大倍数, 代表信号的传输方向, ∞ 表示该集成运放具有理想特性。 由于集成运算放大器的输入级是差动输入, 因此有两个输入端: 用“+”表示的同相输入端和用“-”表示的反相输入端, 输出电压表示为 uo=Aud(u +-u-) 。 当从同相端输入电压信号且反相输入端接地时, 输出电压信号与输入同相; 当从反相端输入电压信号且同相输入端接地时, 输出电压信号与输入反相。 集成运放可以有同相输入、 反相输入及差动输入三种输入方式。 3. 外形集成电路常有三种外形, 即双列直插式、 扁平式和圆壳式, 如图所示。(a) 双列直插式; (b) 扁平式; (c) 圆壳式4. 理想集成运放模型目前, 集成运放的应用极为广泛, 已经可以作为晶体管一样的基本器件来使用。 而且由于集成电路制造技术的发展, 集成运算放大器性能越来越好,使用上越来越做到了模块化。 尤其在一般场合, 使用者完全可以将集成运算备 注(2 分钟)导入法板书(25 分钟)讲述法谈话法讲解法放大器当作理想器件来处理, 而不会造成不可允许的误差。 一般, 认为理想运放具有如下特点:(1) 开环差模电压放大倍数趋近于无穷大, 即 Aud=uo/(u+-u-)→∞;(2) 差模输入电阻趋近于无穷大, 即 rid→∞; (3) 输出电阻趋近于零, 即 ro→0; (4) 共模抑制比趋近于无穷大, 即 KCMRR→∞; (5) 输入失调电压 UIO、 输入失调电流 IIO 及它们的漂移均为零。 5. 典型集成运算放大器电路组成集成运放的类型和品种相当丰富, 从 20 世纪 60 年代发展至今已经历了四代产品, 但在结构上基本一致, 都是由差动输入级、 中间放大级、 带负载能力的输出级和提供静态偏置的偏置电路等四部分组成。6. 主要类型按集成运算放大器内部电路的不同, 可以分为双极型集成运放和单极型集成运放; 按每片集成电路中运放数目的不同, 可以分为单运放、 双运放和四运放; 按照集成运算放大器的技术指标, 可将集成运放分为通用型和高输入阻抗、 低漂移、 高精度、 高速、 宽带、 低功耗、 高压、 大功率等专用型集成运放。 7. 在电子技术中的应用1) 各种信号运算电路利用集成运算放大器在外加负反馈的控制下, 可以实现反相比例运算、 同相比例运算、 加法、 减法、 对数、 指数、 积分、 微分、 乘除以及它们的复合运算。 2) 各种信号处理电路在信号处理方面, 集成运算放大器可以用来构成有源滤波器、 采样保持电路、 电压比较器等电路。 3) 各种波形产生电路集成运算放大器作为波形发生器中的主要部件, 用来产生各种所需要的波形信号, 可以组成正弦波、 矩形波、 三角波、 锯齿波等波形产生电路。 4) 其他应用利用各种专用集成放大器实现对某些特殊输入信号的放大、 运算和处理, 或产生某种专用的输出信号,五、课堂练习请同学们简单叙述理想集成运放的特点?以及它的电路结构组成?六、课堂小节1. 集成运算放大器的符号、电路组成及应用?七、布置作业及预习1.布置作业:P72 页 习题 3 题;2.预习:正弦波振荡电路的内容。案例教学法12 分钟)练习法(2 分钟)归纳法总结法七、教学后记(1 分钟)海南省三亚技工学校 海南三亚中等职业技术学校 理论课教案任课教师姓 名 郜普艳任课班级 11 电气雨露 科 目 电子技术基础授课日期 第 14 周星期 5 ( 3 月 22 日) 本教案授课节数 2 审批课题 §4-1 正弦波振荡电路的基本原理课型 理论课教学目的1.知识目标:使学生掌握正弦波振荡电路的基本原理的基本概念及原理。2.能力目标:使学生对正弦波振荡电路电路有更具体的学习及认识。3.德育目标:培养学生养优良的道德品质,及良好的职业道德。教学重点 1. 使学生掌握正弦波振荡电路的基本原理的基本概念及原理。教学难点 1. 使学生掌握正弦波振荡电路的基本原理的基本概念及原理。教学方法教学手段教具设备1. 教学教具:实物教具2. 教学方法:讲解法、提问启发法、谈话教学法、讨论教学法、案例教学法、归纳总结法课前准备:教室、教学教具的准备落实到位教学过程(含课前准备、组织教学、复习提问、导入新课、讲授新课、练习巩固新课、总结、布置作业及预习;板书板画设计与时间分配)教学过程一、组织教学:(1)由班长组织学生提前 5 分钟进入课堂点名考勤;检查学生着装,仪容仪表,准备上课。(2)上课,师生问候:师:“上课!”,班长:“起立!” ,师:“同学们好!”,生:“老师好! ”,师“ 请坐! ”二、复习提问:集成运算放大器的符号、电路组成及应用?备 注(3 分钟)提问法三、导入新课:从结构上看, 正弦波振荡器就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路。 在放大电路中, 采用负反馈来改善放大电路的性能; 在信号产生电路中, 利用正反馈来实现振荡信号的输出。§4-1 正弦波振荡电路的基本原理四、讲授新课1. 电路组成 由以上分析可知, 要想使一个没有外来输入的放大电路能产生一定频率和幅度的正弦输出信号, 电路中必须包含放大电路、 正反馈网络和选频网络。 其中, 正反馈网络和选频网络在很多时候由一个部分组成, 有时选频网络又和放大电路是一个整体, 但不管电路的形式如何, 这几个部分的基本功能必须同时具备。一般为了使输出的正弦信号幅度保持稳定, 还要加入稳幅环节。2. 起振条件与平衡条件利用正反馈维持一个幅度稳定的正弦信号输出, 称为平衡; 利用正反馈使输出信号从无到有地建立起来, 称为起振。 1)平衡条件为方便讨论正弦波振荡电路在没有输入的情况下, 如何能维持稳定的等幅输出, 先假设一个有稳定正弦输出信号的放大电路, 在输入信号消失的情况下, 需要什么条件才能继续维持输出端的等幅振荡, 这个条件就是正弦波产生电路的平衡条件。 现将带正反馈的放大电路框图画于下图, 其中各信号的定义、 概念与负反馈相同。 考虑到正弦信号产生电路没有输入, 图中没有画出输入信号。 正弦波振荡器的正反馈方框图 2)起振条件当正弦波振荡电路已有输出时, 可以利用平衡条件维持输出信号的持续。 但在振荡电路电源刚刚接通时, 输出端尚没有输出信号时, 依靠平衡条件是不能使输出从无到有, 从小到大建立的, 平衡条件只能维持环路中已有的信号大小不变, 不能使之增大。因此, 综合相位条件, 正弦波振荡电路的起振条件:AF≧13. RC 正弦波振荡电路备 注(2 分钟)导入法板书(25 分钟)讲述法谈话法讲解法RC 桥式正弦波振荡电路一般用来产生 1 Hz 到数百千赫兹的低频信号, 常用的低频信号源大多采用这种电路形式。 下图为 RC 桥式正弦波振荡电路的组成框图, 由放大器 A 和同时具有正反馈作用的 RC 串并联选频网络 F 构成。RC 桥式正弦波振荡电路组成框图1) RC 串并联网络的选频特性RC 串并联选频网络的幅频特性曲线和相频特性曲线, 如图所示:RC 串并联网络的频率特性曲线(a) 幅频特性曲线; (b) 相频特性曲线2) RC 桥式正弦波振荡电路组成下图为集成运放构成的 RC 桥式正弦波振荡电路, 其中的放大电路是由集成运放构成的同相比例电路。 RC 串并联网络的输出端接在集成运放的同相输入端, 将反馈信号送给放大电路。案例教学法3)振荡的建立与稳定当电路接通电源后, 电路中存在的噪声和干扰信号含有丰富的频率分量, 包括从低频到高频的各种频率成分。 这些扰动信号沿放大电路和反馈网络的环路环行, 不同的频率分量获得了不同的环路增益和相移。 4) 稳幅措施振荡达到一定幅度后, 若 仍然大于 1, 会引起输出幅度的持续增大, 导致非线性失真。 所以, 稳幅的作用就是达到所需的振荡幅度后, 使环路增益自动减小到 1, 维持等幅输出。 一般有两类稳幅措施: 一是利用放大器件本身的非线性。例 1:将 Rf 用负温度系数的热敏电阻替代的热敏电阻稳幅方法。例 2:用场效应管稳幅。五、课堂练习请同学们简述自激震荡产生的条件?并试叙述 RC 串并联网络的选频特性?六、课堂小节1.自激震荡产生的条件2. RC 串并联网络的选频特性七、布置作业及预习1.布置作业:P54 页 习题 15 题;2.预习:单电源供电的互补功率放大器的内容。七、教学后记12 分钟练习法(2 分钟)归纳法总结法(1 分钟)FA
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