资源简介

上课时间 XX年XX月XX日 第1、2课时
课题 多级放大器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.了解多级放大器的组成。 2.掌握多级放大器的耦合方式。 3.理解不同耦合方式的多级放大器的特点。 4.理解多级放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。
教学重点 多级放大器的耦合方式
教学难点 多级放大器的不同耦合方式的特点
教学过程
【课前复习】 1.复习三极管的放大倍数。 2.复习三极管的输入电阻和输出电阻。 【引入新课】 单级放大电路的电压放大倍数一般可以达到几十倍，然而，在许多场合，这样放大的放大倍数是不够用的，常需要把若干个放大电路串接起来，组成多级放大器，把信号经过多次放大，从而得到所需要的放大倍数。 【新课】 多级放大器的组成 输入和中间级的任务是电压放大，根据需要将微弱的信号放大到足够大，为输出级提供所需要的输入信号；输出级一般为功率放大电路，驱动负载动作。 2.多级放大器的耦合方式 3.多级放大器的分析 （1）电压放大倍数 在多级放大电路中，由于信号是逐级传递的，因此前一级的输出信号就是后一级的输入信号。设各级放大器的放大倍数分别为Au1,Au2,Au3,…,Aun，则多级放大器的总电压放大倍数等于各级电压放大倍数的乘积，即：Au=Au1 Au2 Au3…Aun （2）输入电阻 根据放大电路输入电阻的定义，多级放大电路的输入电阻等于第一级放大电路的输入电阻，即：Ri=Ri1 （3）输出电阻 根据放大电路输入电阻的定义，多级放大电路的输入电阻等于第一级放大电路的输入电阻，即：Ro=Ron （4）通频带 多级放大器的放大倍数虽然提高了，但是通频带比任何一级的通频带都要窄。因此，为了满足多级放大器对通频带的要求，应该将每一级的放大器的通频带设置得宽一些。 （5）非线性失真 三极管的输入输出特性曲线是非线性的，这就导致了输入输出特性的非线性，从而导致每一级放大器均存在非线性失真，经过多级放大器放大后，输出信号波形失真将更大，故要减小多级放大器输出信号波形的非线性失真，应尽力克服各单级放大器的失真。 【课堂小结】 1.多级放大器的组成。 2.多级放大器的耦合方式。 3.三种耦合方式的放大器的特点。 4.多级放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第3、4课时
课题 负反馈放大器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.理解反馈的概念。 2.掌握反馈的类型与判断方法。
教学重点 反馈的类型与判断方法
教学难点 反馈的类型与判断方法
教学过程
【课前复习】 1.复习多级放大器的耦合方式。 【引入新课】 反馈理论及反馈技术在自动控制、信号处理电子电路及电子设备中都得到了广泛的应用，有着十分重要的作用。在电子电路中，常常利用负反馈来改善电路的性能。 【新课】 1.反馈的概念 反馈：在放大电路中，从输出端把输出信号的部分或全部通过一定的方式回送到输入端的过程称为反馈。 反馈电路：用于反向传输信号的电路称为反馈电路或反馈网络。 反馈放大电路：凡带有反馈环节的放大电路称为反馈放大电路。 净输入信号：输入信号与反馈信号叠加得到净输入信号。 反馈放大器与基本放大器的区别： （1）输入信号是信号源和反馈信号叠加后的净输入信号。 （2）输出信号在输送到负载的同时，还要取出部分或全部再回送到原放大器的输入端。 （3）引入反馈后，使信号既有正向传输也有反向传输，电路形成闭合环路。 2.反馈的基本类型 1．正反馈和负反馈 正反馈：反馈信号起到增强输入信号的作用。 负反馈：反馈信号起到削弱输入信号的作用。 采用瞬时极性法判断是正反馈还是负反馈。 瞬时极性法：先在放大器输入端设定输入信号对地的极性为“+”或“”，再依次按相关点的相位变化情况推出各点信号对地的交流瞬时极性，再根据反馈到输入端的反馈信号对地的瞬时极性判断，若使原输入信号减弱是负反馈，使原输入信号增强是正反馈。 【例3-1】试判断图3.2.2电路的反馈类型。 解析：假定放大器输入端输入信号瞬时极性为上正下负，即三极管VT基极为“+”，则集电极为“-”，通过反馈电阻Rf到基极的瞬时极性为“-”，与信号源加到基极的极性相反，净输入量减小，因此反馈类型为负反馈，Rf为负反馈电阻。进一步分析，该电路为电压并联负反馈放大电路，是电子技术中典型的、应用较广泛的一种放大电路。例如，涉及话筒的放大电路，多采用这个电路来放大话筒的微弱信号。 图3.2.2 电压并联负反馈放大电路 【例3-2】试分析图3.2.3 分压式偏置电路中有无反馈，如有，判断反馈类型。 图3.2.3分压式偏置电路 解析：图3.2.3中，基极偏置电阻Rb1和Rb2对电源分压，为放大器提供稳定的VB。而IE≈IC，IE在射极电阻上产生压降VE=IE·Re≈IC·Re，其电压极性如图3.2.3所示。放大器的净输入量为VBE=VB-VE。可见放大器的电流输出量IC通过Re转换成电压VE加给了输入端，所以存在反馈。而反馈量为VF=VE=IC·Re，Re就是反馈元件。因为反馈元件并联了旁路电容Ce，为交流信号提供了通路，消除了交流反馈的条件，所以放大器只有直流反馈。用瞬时极性法可判断如下：设VB某一时刻上升→VBE↑→IC↑→IE↑→VE↑（VB不变）→VBE↓。故为负反馈。 2.电压反馈与电流反馈 在电路的取样处，基本放大电路的输出端、反馈网络的输入端和负载三者的联结，可有如图3.2.4的两种方式。 （a）电压反馈 （b）电流反馈 图3.2.4 电压反馈与电流反馈 图3.2.4（a）表示三者并联，基本放大电路的输出电压，反馈网络的输入电压和负载上得到的电压都相同，这说明反馈信号取自输出电压，并与输出电压成正比，这种反馈称为电压反馈。图3.2.4（b）表示三者串联，则基本放大电路的输出电流、反馈网络的输入端的输入电流和负载中通过的电流都一样，这时的反馈网络的输出信号与该电流成正比，这种反馈称为电流反馈。 判断电压反馈还是电流反馈的方法：设想把输出端短路，如反馈信号消失，则属于电压反馈；如反馈信号依然存在则属于电流反馈。 3.串联反馈与并联反馈 在电路的比较处，基本放大电路的输入端、反馈网络的输出端和信号源三者之间联结也有两种方式。 图3.2.5（a）表示三者串联，即放大器的净输入电压是由信号源电压与反馈电压串联而成的，这种反馈称为串联反馈。这时，。如果放大器的净输入电压是信号源电压与反馈电压并联而成，那么这种反馈称为并联反馈。这时，输入到放大器的净电流为信号源电压所提供的电流和反馈电压形成的电流之差。即=-。 （a）串联反馈 （b）并联反馈 图3.2.5 电压反馈与电流反馈 判断是串联反馈还是并联反馈的方法是：设想输入端短路，若反馈电压为零则为并联反馈，若反馈电压仍然存在，则是串联反馈。要注意的是：串联反馈总是以反馈电压的形式作用于输入回路，而并联反馈总是以反馈电流的形式作用于输入回路。 【课堂小结】 1.反馈的概念。 2.反馈的类型。 3.反馈类型的判断方法。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第5、6课时
课题 负反馈放大器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.掌握负反馈类型的判断方法。 2.掌握四种负反馈电路的特点。
教学重点 四种负反馈电路的特点
教学难点 负反馈类型的判断方法
教学过程
【课前复习】 1.反馈的概念。 2.反馈的类型。 3.反馈的判断方法。 【引入新课】 反馈有各种类型，在具体电路中可根据反馈的含义，来判断出各自反馈的类型。 【新课】 1.判断电路中反馈类型的思路 （1）电路中是否存在反馈。 （2）如果电路中存在反馈，其性质是正反馈还是负反馈。 （3）从输出回路看，反馈信号取自于输出电压还是电流，以便判断是电流反馈还是电压反馈。 （4）从输入回路看，反馈信号是与原输入信号相串联还是并联，以判断它是串联反馈还是并联反馈。 2.反馈电路实例分析 1）电流串联负反馈实例分析 如下图3.2.6（a）是一个电流串联负反馈的典型应用实例，（b）是其交流通路。 (a)电路 （b）电路的交流通道 图3.2.6 实例分析4 解： （1）电路中是否存在反馈。在图（a）中，我们不难看出，发射极电阻Re，不仅是输出回路的一部分也是输入回路的一部分。也就是说，通过Re的不仅有输出信号，而且也有输入信号。因而它能够将输出信号的一部分取出来的同时，馈送给输入回路，从而去影响原输入信号。由此可见，Re是该电路的反馈元件，该电路确实存在着反馈。 （2）用瞬时极性法来判断是正反馈还是负反馈。设信号源瞬时极性为上正下负，加到管子发射结的电压亦为上正下负，三极管的射极电流流经（产生的压降，就是反馈信号电压），使发射极瞬时电位升高，相当于基极瞬时电位下降，与原来基极瞬时电位相反，故是负反馈。 （3）如将负载电阻短路，这时输出回路并不因负载短路而使得反馈电流消失，说明反馈信号电压依然存在，所以从输出端看，反馈属于电流反馈。 （4）如果将输入端短接，则反馈电压依然存在，故为串联反馈。从图中可以看出，反馈信号是与输入信号相串联的，反馈属于串联反馈。 综合以上四点分析，我们可以判断该电路是电流串联负反馈电路。 2）电流并联负反馈实例分析 图3.2.7（a）是两级并联电流负反馈电路的实际电路，图3.2.7（b）是它的交流通路。 (a)电路 （b）电路的交流通道 图3.2.7实例分析2 解： （1）电路是否存在反馈。从图中可见，Rf右端与输出回路相连，左端又与输入回路相连，所以Rf就是反馈元件。 （2）设V1基极瞬时极性为“+”,则集电极瞬时极性为“-”，V2基极瞬时极性亦为“-”，由于共射极电路的射极电位变化与基极电位变化相同，所以V2的射极瞬时极性为“-”，通过反馈元件Rf反馈到V1的基极的信号为“-”，与原有输入信号“+”叠加，削弱了输入信号，所以是负反馈。 （3）从输出端看，若将短路，反馈电流依然存在反馈信号取自于，且与成正比，故为电流反馈。 （4）从输入端看，若将输入端短路，则反馈信号消失，从另一个角度看，Rf为输入信号电流提供了一条分流之路，使净输入信号电流减弱，由此可见，构成并联反馈。 综合以上分析，可以判断该电路确实是电流并联负反馈电路。 3）电压串联负反馈实例分析 图3.2.8为电压串联负反馈的实际电路。 图3.2.8实例分析3 解： （1）电路是否存在反馈。Rf图中是联结输出与输入回路的反馈元件。 （2）根据瞬时极性法：假设两级放大器输入端的极性为上正下负，即V1基极为“+”,集电极倒相后为“-”，V2基极为“-”，集电极为“+”，通过Rf反馈至上端Re1为“+”呈上升趋势，使净输入量减小，故反馈属负反馈。 （3）从图中，我们可以看出，反馈电阻Rf是与第一级射极电阻Re1相串联后，再与负载RL相并联。因此，Rf与Re1串联后两端的电压就是输出电压。而Re1上的分压就是反馈回输入回路的反馈电压。由于反馈信号取自于输出电压，且与输出电压成正比，所以是电压反馈。 （4）从输入端看，反馈电压与输入信号相串联，故属串联反馈。 综合以上的分析，可以判断该电路确实是电压串联负反馈电路。 4）电压并联负反馈实例分析图 3.2.9（a）并联负反馈的实际电路，图3.2.9（b）是它的交流通路。 （a）电路 （b）电路的交流通道 图3.2.10 实例分析4 解： （1）电路是否存在反馈。图中是联结输出与输入回路的反馈元件。 （2）从图3.2.10（b）中可以看出，反馈信号取自于输出电压，越大，则也越大，因此，显然与成正比关系，是电压反馈无疑。 （3）从输入端看，反馈电路与输入电路相并联，而且，反馈信号虽然取自输出电压，但反馈到输入端的却是电流形式表现出来。由于与净输入电流相并联，故对输入电流起分流作用，使净输入量减少，因此是并联反馈。 3.四种反馈电路的特点 反馈类型 比较项目电压串联 电流串联 电压并联 电流并联 反馈作用形式反馈信号取自电压电流电压电流输入端连接法串联串联并联并联电压增益减小基本不变电流增益基本不变减小输入电阻增大减小输出电阻减小增大减小增大被稳定的电量输出电压输出电流输出电压输出电流
【课堂小结】 1.负反馈类型的判断方法。 2.四种负反馈的特点。
【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第7、8课时
课题 负反馈放大器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 理解负反馈对放大器性能的影响。
教学重点 负反馈对放大器性能的影响
教学难点 负反馈对放大器性能的影响
教学过程
【课前复习】 1.负反馈类型的判断方法。 2.四种负反馈电路的特点。 【引入新课】 放大器中引入负反馈之后对放大器性能有一定影响，直流负反馈可以稳定静态工作点，而交流负反馈则可改善放大器的动态性能。 【新课】 1.降低放大倍数，提高放大信号的稳定性 ，即——反馈系数 设Av— 无反馈的放大倍数； vi — 净输入电压； Avf — 有负反馈的放大倍数。 且 图中，vi+ vf + F·vo + F·Av 即Avf ＜ Av 1 + FAv —— 称为放大器的反馈深度，反映了反馈的程度。 若反馈很深（1+FAv）≥1 则 结论： （1）反馈深度大时，Avf仍取决于反馈系数F，即Avf稳定性提高。即在三极管参数，VG、温度及元件参数变化时，Avf所受影响很小，基本不变。 （2）Avf＜Av 2.减少非线性失真 如图3.2.16所示为无负反馈和有负反馈的信号放大比较图。从图3.2.16中可以看到，加入了负反馈后的电路，对其输出信号明显有改善作用。 图3.2.16 负反馈减少非线性失真 3.展宽频带 无反馈时： BW = fH fL fH 引入反馈后： 它们之间与频带宽的关系如图3.2.17所示。 图3.2.17 宽频带与放大倍数关系 可证明： fHf = (1 + AF) fH fLf = fL / (1 + AF) 所以 BWf = fHf fLf = (1 + AF) fH = (1 + AF) BW 4.改变输入和输出电阻 1）输入电阻的改变 （1）串联反馈：ri ↑。 （2）并联反馈：ri ↓。 2）输出电阻的改变 （1）电压负反馈：ro ↓，恒压源。 （2）电流负反馈：ro ↑，恒流源。 【课堂小结】 1.负反馈对放大电路性能的影响。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第9、10课时
课题 放大器的三种组态与性能比较 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1．认识射极输出器电路，会画交、直流通路。 2．理解射极输出器的特性。 3.了解共基极电路的特点。
教学重点 射极输出器的特性
教学难点 三种不同组态电路的特点
教学过程
【课前复习】 1.负反馈对放大器性能的影响。 【引入新课】 以前所学的电路类型为共发射极电路，若将公共端改为c则为共集电极电路。 【新课】 1.共集电极放大电路 （1）判别Re反馈类型 ViVbe+Vf ——串联；电压；负反馈。 （2）画直流通路 ICQβ IBQ VCEQVG ICQRe （3）画交流通路 组态：因vo从e极输出，故又称为射极输出器。 （4）电路特点 a.电压放大倍数 由放大电路的交流通路可知：，而，数值很小，因此，输出电压总是略小于并接近输入电压。 电压放大倍数：，即其电压放大倍数约等于1。 该电路仍满足，因此具有较强的电流放大能力。 b.输出电阻 由此可知，射极输出器的输出电阻只有共发射极电路输出电阻的1/β,一般只有几欧至几十欧,因此输出电阻小。 c.输入电阻 射极输出器的负载电阻=∥。 2.共基极放大电路 共基极放大电路是把发射极作为输入端，集电极作为输出端，基极作为输入、输出回路的公共端。图3.3.2所示为共基极放大电路。 (a) 原理图 （b）直流通路 （c）交流通路 图3.3.2 共基极放大电路 a.电压放大倍数 b.输入电阻 c.输出电阻 3.三种组态放大电路的比较 见教材 【课堂小结】 1.射极输出器的结构及特点。 2.共基极放大电路的结构及特点。 3.三种组态放大电路的比较。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第11、12课时
课题 集成运算放大器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.理解直流放大器的概念。 2.理解零点漂移现象和零漂的危害。 3.掌握差分放大电路的电路组成和抑制零点漂移的原理。
教学重点 差分放大电路的电路组成和抑制零点漂移的原理
教学难点 对差分放大电路工作过程的分析
教学过程
【课前复习】 1.射极输出器的特点。 【引入新课】 在工业自动控制中，经常要将一些物理量通过传感器转化为相应的电信号，而这些信号往往是变化极其缓慢（即f 0）或者极性固定不变的信号，只能采用直接耦合放大器。 【新课】 1.直流放大器 直流放大器：用来放大缓慢变化的信号或某个直流量的变化的放大电路。 直流放大器的幅频特性如图（a）所示。阻容耦合放大器的幅频特性如图（b）所示。可见，直流放大器比阻容耦合放大器在低频端有更好的幅频特性。直流放大器也可放大交流信号。 （a） （b） 2.零点漂移现象 零点漂移：在输入端短路时，输出电压偏离起始值，简称零漂。 结论： （1）第一级零漂所产生的作用最显著，因为它受到后面各级放大器放大。要减小零漂必须着重解决第一级。 （2）放大器的总的放大倍数越高，输出电压的漂移越严重。 3.零点漂移的表示方法 输入零漂：把输出端零点漂移电压除以放大器放大倍数，得到的数就是等效到输入端的零点漂移电压，简称输入零漂。 输入零漂确定了直流放大电路正常工作时，所能放大的有用信号的最小值。 4.抑制零漂的措施 （1）选用稳定性能好的硅三极管作放大管。 （2）采用单级或级间负反馈来稳定工作点，以减小零点漂移。 （3）采用直流稳压电源，减小由于电源电压波动所引起的零点漂移。 （4）采用差分放大电路抑制零漂。 5.差分放大电路 1）电路组成 差分放大电路又称差动放大电路，结构如图3.4.3所示，它是有两个完全对称的单管放大电路组成。 （1），，， （2）、晶体管的特性完全相同。 =（双端输出） 图3.4.3 基本差分放大电路 2）抑制零漂原理 （1）两管完全对称 当输入信号为零时，即，，，故。 当温度或电源电压发生波动时，和同时发生了零漂，但因为和所在的单管放大电路完全对称，所以总存在，故输出电压。 （2）结论 两管的零漂在输出端抵消，有效的消除了零漂。 3）放大倍数 （1）差模放大倍数 在图3.4.3所示的电路中，，，和是两个大小相等极性相反的信号，这种信号称为差模信号。 设两只单管放大器的放大倍数分别为、，显然。根据放大电路的放大倍数定义可知： 即。 采用双入-双出的基本差分放大器，AVD等于直接耦合单管放大器的放大倍数。 （2）共模放大倍数 在图3.4.4所示的电路中，将和分别加到差动放大电路的两个输入端，它们大小相等，极性相同，通常称它们为共模信号。这种输入信号的方式称为共模输入。 因为且电路完全对称，此时放大器的输出电压为、输出电压之差，即。根据放大电路的放大倍数定义可知： 图3.4.4差分放大电路的共模输入方式 4）共模抑制比 用KCMR表示。它定义为 共模抑制比用分贝表示则为 显然，KCMR越大，输出信号中的共模成分相对越少，电路对共模信号的抑制能力就越强。 【课堂小结】 1.直流放大器的概念。 2.零点漂移现象和零漂的危害。 3.差分放大电路的电路组成。 4.抑制零点漂移的原理。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第15、16课时
课题 集成运算放大器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.了解集成运算放大器的分类、组成、电路符号和主要参数。 2.掌握集成运放的理性特性。
教学重点 集成运放的理性特性
教学难点 集成运放的理想特性
教学过程
【课前复习】 1.零点漂移现象和零漂的危害。 3.差分放大电路的电路组成和抑制零点漂移的原理。 【引入新课】 集成电路是把具有某项功能的电路元件（晶体管、小电阻、小电容等）和连接导线集中制作在一块半导体芯片上，组成具有某一功能的整体。它不仅体积小、成本低、温度特性好、通用性和灵活性强，而且可靠性高，组装和调试也很方便，因此在电子设备中得到广泛应用。 【新课】 1.集成电路的分类 集成电路按功能分类 类型 特点及主要作用 模拟集成电路 线性 三极管工作在线性放大区，输出信号与输入信号呈线性关系。如：运算放大器，集成音频放大器，集成中、高频放大器用于放大或变换连续变化的电信号 非线性 三极管工作在非线性区，输出信号与输入信号呈非线性关系。如：集成开关稳压电源、集成振荡器、混频器、检波器数字集成电路主要处理数字信息
2.集成运放的电路组成 集成运放电路主要由输入级、中间级、输出级和偏置电路组成，如图3.4.5所示。它有两个输入端，一个输出端。图中输入端、输出端的公共端为地。 图3.4.5 集成运算放大器结构 3.集成运放的电路符号 （a）新国际标准标号 （b）旧国际标准符号 4.集成运放的主要参数 见教材 5.集成运放的理想特性 1）理想运放应具备的条件 （1）开环电压放大倍数 （2）输入电阻 （3）输出电阻 （4）共模抑制比 （5）开环通频带 2）理想运放的重要结论 （1），。 （2）理想运放的输入电流趋于零。 3）虚短和虚断 （1）理想运算放大器两输入端电位差趋于零，好像两个输入端短接在了一起， 但实际上两输入端之间不是真正的短路，故称为“虚短”。 （2）理想运算放大器的输入电流趋于零，好像两个输入端与运算放大器的内部断开一样，但实际上两输入端与运算放大器的内部不是真正的开路，故称为“虚断”。 【课堂小结】 1.集成运算放大器的分类、组成、电路符号和主要参数。 2.集成运放的理性特性。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第17、18课时
课题 集成运算放大器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.了解集成运算放大器的应用电路和使用常识 。 2.掌握集成运算放大器的基本运算电路。 3.掌握集成运算放大器的应用电路。
教学重点 1.同相和反相比例运算电路的电路组成和比例运算关系。 2.运放的加减法电路。
教学难点 1.同相和反相比例运算电路的电路组成和比例运算关系。 2.加、减运算电路组成和运算关系。
教学过程
【课前复习】 1.理想集成运放的特性。 【引入新课】 集成运算放大器在使用时都是接有反馈电路形成闭环电路，作为反馈放大器来应用的。 【新课】 1.反相比例运算电路 反相输入放大电路的输入信号ui加到集成运算放大器的反相输入端，其结构如图3.4.9所示。Rf引入电压并联负反馈 图3.4.9反相输入比例运算电路 根据理想运放“虚断”（ii=0）的概念，则ui+=0，,又根据“虚短”（ui－=ui+）的概念，则ui－=ui+=0。分析电路可得： ， 故输出电压为： 结论：反相输入比例运算电路的闭环放大倍数只取决于外接反馈电阻与输入端电阻之比，与集成运放本身参数无关；输出电压与输入电压成比例关系，相位相反。 2.同相比例运算放大电路 同相输入放大电路是将输入信号ui通过R2加到集成运算放大器的同相输入端，其结构如图3.4.10所示。Rf引入电压串联负反馈电路。该电路中一般取R2=R1//Rf。 图3.4.10同相输入比例运算放大电路 根据理想运放“虚断”(ii=0)的概念，流过R2的电流为0，则ui+=ui，又利用“虚短”(ui－=ui+)的概念，那么，同相输入放大电路中有ui－=ui+=ui,由于ii=0，则i1=if，分析电路可得： 故输出电压为。 结论：同相输入比例运算电路的放大倍数只取决于与的比值；输出电压与输入电压同相且成比例关系。 3.反相加法运算放大电路 图3.4.11所示为反相加法运算电路，在运放的反相输入端输入多个信号。 图3.4.11 反相加法运算电路 根据虚断的概念可知，,根据虚短的概念可知,分析电路可得： ,, 故输出电压 结论：电路的输出电压正比于各输入电压之和，完成了加法运算。 4.减法比例运算电路 图3.4.12为减法比例运算电路，两输入信号分别加到运放电路的反相输入端与同相输入端,反馈电压则由输出端通过反馈电阻反馈到反相输入端。在同相输入端与地之间加了电阻。为了使集成运放两输入端的输入电阻对称，通常取。 图3.4.12 减法比例运算电路 根据虚断的概念可知，,根据虚短的概念可知,分析电路可得： ，, 根据，有,则 根据，则 故输出电压 因，故。 当时，，该电路便可实现减法运算。 结论：输出电压正比于两个输入电压之差，该电路完成了减法运算。 5.电压比较器 简单电压比较器的基本电路如图3.4.13（a）所示，它将一个模拟量的电压信号uI和一个参考电压UREF相比较。模拟量信号可以从同相端输入，也可从反相端输入。 图3.4.13（a）所示的信号为反相端输入，参考电压接于同相端。 (a）电路 (b)传输特性 图3.4.13简单电压比较器的基本电路 当输入信号ui＜UREF，输出即为高电平uO=UOH（+VCC） 当输入信号ui＞UREF，输出即为高电平uO=UOL（VＥＥ） 显然，当比较器输出为高电平时，表示输入电压uI比参考电压UREF小；反之当输出为低电平时，则表示输入电压uI比参考电压UREF大。 6.集成运算放大器的使用常识 （1）电源极性的保护 为了防止电源极性接反造成损坏，可采用图3.4.14所示的电路。 图3.4.14 电源极性保护 保护原理：利用二极管的单向导电性，当电源极性为正时，它正常导通；一旦电源极性接反，二极管反偏截止，电源不通，保护了运放。 （2）输入保护 如图3.4.15所示， （a）反相比例运算放大电路输入保护 （b）同相比例运算放大电路输入保护 图3.4.15 输入保护保护 无论是输入信号的极性是正是负只要超过二极管导通电压，则 或 中就会有一个导通，导通压降为0.7 V从而限制了输入信号的幅度，起到了保护作用。 （3）输出保护 如图3.4.16在输出电路上反相串联两只稳压二极管和，就可以构成集成运放电路的输出保护。 图3.4.16 输出保护 若输入端出现过高电压，集成运放输出端电压将受到稳压管稳压值的限制，将其稳定在安全范围内。 【课堂小结】 1.同相和反相比例运算电路的电路组成和比例运算关系。 2.运放的加减法电路。 3.集成运算放大器的使用常识。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第19、20课时
课题 低频功率放大器 课型 理论课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.了解功率放大器的基本要求和分类。 2.掌握OCL电路及OTL电路的电路组成和工作原理。 3.了解集成功率放大器及其应用。
教学重点 OCL电路及OTL电路的电路组成和工作原理
教学难点 OCL电路及OTL电路的电路组成和工作原理
教学过程
【课前复习】 1.同相和反相比例运算电路的电路组成和比例运算关系。 2.加、减运算电路组成和运算关系。 【引入新课】 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。 【新课】 1.功率放大器的基本要求 （1）失真要小 （2）有足够大的输出功率 （3）效率要高 （4）散热性能好 2.功率放大器的分类 见教材表3.5.1 3.OCL功率放大器 OCL功率放大器是Output Capacitance Less的缩写，意思是无输出电容功放电路。 【电路结构】 图3.5.1（a）所示为OCL功率放大器的电路原理图。该电路是由、均组成的互补对称式共集电极推挽功率放大器，属于乙类互补对称功率放大器。 （a）电路原理图 （b）输入信号正半周时的电路 （c）输入信号负半周时的电路 图3.5.1 OCL功率放大电路 【工作原理】 1）静态特征 输入信号=0，由于两管均无偏置，故两管的基极电流均为0，两管均截止，电路无功率放大功能。 2）动态特征 在输入信号的正半周，输入端上正下负，两管基极电位升高，NPN管的发射结正偏导通， 的发射结反偏截止，此时电路相当于图3.5.1（b），输出电流由+、自上而下到地，如图3.5.1（b）中实线所示，即+地，负载上得到了被放大的正半周电流信号。 在输入信号的负半周，输入端上负下正，两管基极电位下降，PNP管的发射结正偏导通， 的发射结反偏截止，此时电路相当于图3.5.1（c），输出电流由地、自下而上到，如图3.5.1（c）中实线所示，即地，负载上得到了被放大的负半周电流信号。 结论：输入信号变化一周，、轮流导通、交替工作，分别放大信号的正半周、负半周，使负载上能获得一个周期的完整信号。 【主要性能指标】 1）最大输出功率 2）效率 理论证明，乙类互补对称功率放大器在理想情况下的最大效率是78.5%，比甲类功放的最大效率50%提高了许多。 3)管耗 最大管耗。 【存在问题及改进措施】 1）交越失真 在图3.5.1（a）所示的电路中，输入信号必须大于三极管发射结的死区电压时，管子才能导通，显然在死区电压范围内，是不会产生输出电流的。这样，在输出波形的正负半周的交界处将造成波形失真，技术上把这种失真叫交越失真，如图3.5.2所示。 图3.5.2 OCL功率放大器的交越失真 2）改进措施 采用如图3.5.3所示的几种形式，以使两只功放管在静态时工作在微导通状态。 （a） （b） （c） 图3.5.3 加偏置电路的OCL电路 最简单的方式如图3.5.3（a）所示电路，在两功放管基极接入一个电阻，调整该电阻的阻值，使两端电压刚好克服两功放管的交越失真为好。图3.5.3（b）（c）两电路利用二极管既有一定的电压且动态电阻较小的特点，达到既能消除交越失真，又能使两功放管输入信号基本对称的目的，在实际电路中广泛应用。 4. OTL功率放大器 OTL功率放大器是Output Transformer Less的缩写，意思是无输出变压器功放电路。 【电路基本结构】 图3.5.4（a）所示为OTL功率放大器的电路原理图。与OCL电路相比，它省去了负电源，输出端加接了一只容量较大的电容器，其他部分相似，故也属于乙类互补对称功率放大器。 （a）电路原理图 （b）工作波形 图3.5.4 OTL功率放电路及工作波形 【工作原理】 1）静态特征 输入信号=0，电源电压经过、对电容器C充电，极性为左正有负，电容器两段电压为电源电压的一半即。NPN管集电极与发射极之间的直流电压也为电源电压的一半即，PNP管集电极与发射极之间的直流电压为。 2）动态特征 OTL电路的动态特征和OCL电路的动态特征相似，在输入信号的正半周时，的发射结正偏导通， 的发射结反偏截止，输出电流由+、自上而下到地，即+地，负载上得到了被放大的正半周电流信号。 在输入信号的负半周时，的发射结正偏导通， 的发射结反偏截止，输出电流由电容器C的正极、再回到C的负极，即C正极C负极，负载上得到了被放大的负半周电流信号。 两只管子采用射极输出的形式，交替工作，轮流放大正负半周信号，实现双向跟随，输出信号的波形图如图3.5.4（b）所示。电容C不仅耦合输出信号，还在输入信号负半周时，为导通时提供能量，起到负电源（）的作用。应当指出，电容器C的容量需足够大，它可以等效为一个恒压源，无论信号怎样变化，电容器C上的电压应基本不变。 【最大输出功率】 在图3.5.4所示的电路中，每个功放管的电源电压为，若集电极负载为，则OTL功放的最大输出功率为 【实用电路】 在上述的OTL电路和OCL电路一样会存在交越失真，为了消除交越失真，在实际应用中，常采用图3.5.5所示的电路。 图 3.5.5 OTL实用功率放大电路 其主要元件的作用：VT1为激励三极管，可以作为前置级，完成对输入信号的电压放大，因此以VT1为中心，构成共射极放大电路；VT2、VT3为功率放大器的对管，二者构成互补对称功率放大； C2为输出耦合电容，其作用一是将输出信号加到负载，二是作为VT3三极管工作的直流电源。 5.集成功率放大器 1） LM386集成功率放大器 （1）外形及引脚 LM386外形与引脚排列如图3.5.6所示。 （a）外形图 （b）引脚图 图3.5.6 LM386外形与引脚排列 引脚介绍：LM386有两个信号输入端，2脚为反相输入端，3脚为同相输入端。 （2）应用电路 用LM386组成的OTL功率放大电路如图3.5.7所示，输入信号从同相输入端3脚输入，输出信号从5脚经220μF的耦合电容输出。 图3.5.7 LM368应用电路 2）TDA2030集成功率放大器 TDA2030引脚数最少、外接元件很少，电气性能稳定、可靠、适应长时间连续工作，且芯片内部具有过载保护和热切断保护电路。 （1）外形及引脚 TDA2030引脚排列如图3.5.8所示。 图3.5.8 TDA2030引脚排列 引脚介绍：有两个信号输入端，1脚为同相输入端，2脚为反相输入端，输入端的输入阻抗500kΩ以上。 2）TDA2030应用电路 用TDA2030既可以组成OCL电路（需要双电源供电），又可以组成OTL电路，通常，输入信号从同相输入端输入。图3.5.9为OTL电路，由单电源供电，输入信号从同相输入端输入。 图 3.5.9 TDA2030单电源典型应用电路 3）LA4100系列集成功率放大器 图3.5.10所示分别为LA4100引脚排列及由其组成的OTL集成功率放大器。 图3.5.10 LA4100引脚排列及由其组成的OTL集成功率放大器 【课堂小结】 1.功率放大器的基本要求和分类。 2. OCL电路及OTL电路的电路组成和工作原理。 3.集成功率放大器及其应用。 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第21、22课时
课题 反相、同相比例运算放大电路的搭建与测试 课型 实训课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.熟悉集成运放的引脚排列形式和引脚功能。 2.安装反相和同相比例运算放大电路。 3.结合所学知识，比较输出电压的计算值和测量值，进一步理解运算放大器。 4.培养学生对集成运放的应用能力。
教学重点 搭建反相、同相比例运算放大电路
教学难点 输入输出电压波形的测量及相关理论知识的计算
教学过程
【实训工具及器材】 （1）焊接工具及材料、直流可调稳压电源、低频信号发生器、双踪示波器、万用表、连孔板等 （2）所需元器件清单见表3.0.1。 表3.0.1 反相、同相比例运算放大电路元件清单 序号名 称图 号规格数量1IC芯片LM35812IC座8脚13瓷片电容C2，C410424发光二极管VD1,VD2Φ5 红色25直插电阻R2， R620KΩ26直插电阻R1，R3, R5，R71KΩ47直插电阻R4，R8680Ω28单股导线0.5mm*200mm若干9连孔板8.3cm*5.2cm1
【实训内容与步骤】 1.清点与检测元器件 根据表3.0.1清理元器件，最好将元器件放在一个盒子内。对元器件进行检测，看有无损坏的元器件，如果有立即进行更换，将元器件的检测结果记录在表3.0.2中。 表3.0.2 元器件检测记录表 序号名 称图 号元器件检测结果1IC芯片型号是 2IC座3瓷片电容C2，C4容量标称值是 ；检测质量时，应选用万用表的 挡位。4发光二极管VD1,VD2长脚为 极，检测时应选用的万用表挡位是 ，红表笔接二极管 极测量时，可使它可微弱发光。5直插电阻R2， R6测量值为________KΩ，选用的万用表挡位是 。6直插电阻R1，R3, R5，R7测量值为________KΩ，选用的万用表挡位是 。7直插电阻R4，R8测量值为________KΩ，选用的万用表挡位是 。
2.电路搭建 反相、同相比例运算放大电路装接实物如图3.0.3所示。 图3.0.3 反相、同相比例运算放大电路装配图 3.电路通电 装接完毕，检查无误后，用万用表测量电路的电源两端，若无短路，方可接入电源。在加入电源时，注意电源与电路板极性一定要连接正确。当加入电源后，观察电路有无异常现象，若有，立即断电，对电路进行检查。 4.电路测量与分析 在信号的输入端加上合适的正弦波输入信号进行输入、输出电压的测量和电路分析。 （1）利用双踪示波器测量输入电压和输出电压，绘制波形并分别记录到表3.0.3和3.0.4中。 表3.0.3 反相比例运算放大电路测量记录表 测量内容波形记录示波器挡位及测量结果电压测量输 入 电 压　　　　　　　　　　扫描挡位： 频率测量值： 测量挡位： 测量结果： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　衰减挡位： 峰值测量值： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　输 出 电 压　　　　　　　　　　扫描挡位： 频率测量值： 测量挡位： 测量结果： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　衰减挡位： 峰值测量值： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
表3.0.4同相比例运算放大电路测量记录表 测量内容波形记录示波器挡位及测量结果电压测量输 入 电 压　　　　　　　　　　扫描挡位： 频率测量值： 测量挡位： 测量结果： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　衰减挡位： 峰值测量值： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　输 出 电 压　　　　　　　　　　扫描挡位： 频率测量值： 测量挡位： 测量结果： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　衰减挡位： 峰值测量值： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）输出电压U0与输入电压Ui的比值U0/Ui分别是多大？ （3）同相比例运算放大电路中，输出电压与输入电压的比值U0/Ui与相比，两者 （基本相等/相差很大）。如果不完全相等，原因是什么？输出电压与输入电压的相位差是多大？ （4）反相比例运算放大电路中，输出电压与输入电压的比值U0/Ui与－Ｒｆ／Ｒ１相比，两者 （基本相等/相差很大）。如果不完全相等，原因是什么？输出电压与输入电压的相位差是多大？ 【实训评价】 反相、同相比例运算放大电路的搭建与测试评价见表3.0.6。 表3.0.5反相、同相比例运算放大电路的搭建与测试评价表 项目考核要求内容配分（分）评分标准得分（分）元器件检测在表3.0.2中填写检测结果20每错一空扣2分，扣完为止电路焊接焊点光滑无毛刺，焊锡量适中10每处扣2分电路布局电路布局美观，无短路，开路10每处扣2分电路功能（1）中点电位的调整15每错一个扣2.5分（2）静态工作点的测量15每错一个扣2.5分（3）测量最大输出功率10每错一个扣5分安全文明操作（1）工作台上工具物品排放整齐10 工作台上物品随意摆放、脏乱，扣1——5分（2）严格遵照安全操作规程10违反安全操作规程扣1-5分合计100分实训体会学到的知识学到的技能收获
【课堂小结】 【布置作业】
教学后记
上课时间 XX年XX月XX日 第23、24课时
课题 OTL功率放大电路的搭建与测试 课型 实训课
教学方法 讲授法、演示法 学法 观察演示、启发讨论 教具 PPT、黑板
教 学 目 的 要 求 1.了解OTL功率放大电路的组成及工作原理。 2.学会调试OTL功率放大电路的静态工作点。 3.学会测试OTL功率放大电路的主要性能指标。
教学重点 搭建OTL功率放大电路
教学难点 调试OTL功率放大电路的静态工作点
教学过程
【实训工具及器材】 【实训工具及器材】 （1）焊接工具及材料、直流可调稳压电源、函数信号发生器、双踪示波器、万用表、连孔板等。 （2）所需元器件清单见表3.0.6。 表3.0.6 OTL功率放大电路元件清单 序号名 称图 号规格数量1三极管V1901312三极管V2805013三极管V3855014二极管V4IN400715电解电容C110μf16电解电容C21000μf27电解电容C3、C4100μf28直插电阻R12.4kΩ19直插电阻R23.3kΩ110直插电阻R3680Ω111直插电阻R4、R5100Ω212电位器RP110 kΩ113电位器RP21 kΩ114连孔板8.3cm*5.2cm115单股导线0.5mm*200mm若干
【实训内容与步骤】 1.清点与检测元器件 根据表3.0.6清理元器件，最好将元器件放在一个盒子内。对元器件进行检查，看有无损坏的元器件，如果有立即进行更换，将元器件的检测结果记录在表3.0.7中。 表3.0.7 元器件检测记录表 序号名 称图 号元器件检测结果1三极管V1类型 ，引脚排列 ，质量及放大倍数 。2三极管V2类型 ，引脚排列 ，质量及放大倍数 。3三极管V3类型 ，引脚排列 ，质量及放大倍数 。4二极管V4检测质量时，应选用的万用表挡位是_____；正向导通的那次测量中，黑表笔所接的是____极，所测得的阻值 。5电解电容C1长引脚为 极，耐压值为 V 。 6电解电容C2长引脚为 极，耐压值为 V 。 7电解电容C3、C4长引脚为 极，耐压值为 V 。 8直插电阻R1测量值为________KΩ，选用的万用表挡位是 。9直插电阻R2测量值为________KΩ，选用的万用表挡位是 。10直插电阻R3测量值为________KΩ，选用的万用表挡位是 。11直插电阻R4、R5测量值为________KΩ，选用的万用表挡位是 。12电位器RP1测量值为________KΩ，选用的万用表挡位是 。13电位器RP1测量值为________KΩ，选用的万用表挡位是 。
2.电路搭建 功率放大电路装接实物如图3.0.3所示。 图3.0.3 OTL功率放大电路装配图 3.电路通电 装接完毕，检查无误后，用万用表测量电路的电源两端有无短路，二极管支路的所在的电路有无断路，电路正常方可接入电源。在加入电源时，注意电源与电路板极性一定要连接正确。当加入电源后，观察电路有无异常现象，若有，立即断电，对电路进行检查。 4.电路测量与分析 1）调节中点A的电位 调节RP1，测量中点A的静态电位VA，使其等于2.5V。 2）电路静态工作点的调节与测量 接入1kHz的正弦信号，缓慢增大，用示波器监测波形的交越失真。调节，直至交越失真刚好消除。记录毫安表读数I= mA，测量三极管各极对地电位和UBEQ，填入表3.0.8。 表3.0.8 OTL功放的静态工作点实测数据（VA=2.5V）
注意：在调节RP2时，注意旋转方向，不要调节过猛，不能导致开路状态，以免损坏管子；输出管静态电流调准以后，不要随意再去旋动RP2。 3）测量最大输出功率和效率 （1）利用双踪示波器测量输入输出电压，绘制波形并做好数据记录，填入表3.0.9中。 表3.0.9 功率放大电路测量记录表 测量内容波形记录示波器挡位及测量结果电压测量输 入 电 压　　　　　　　　　　扫描挡位： 频率测量值： 测量挡位： 测量结果： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　衰减挡位： 峰值测量值： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　输 出 电 压　　　　　　　　　　扫描挡位： 频率测量值： 测量挡位： 测量结果： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　衰减挡位： 峰值测量值： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）最大输出功率为 。 （3）电源供给功率 。 （4）效率为 。 （5）最大输出功率时三极管的管耗为 。 【实训评价】 OTL功率放大器的搭建与测试评价如表3.0.10所示。 表3.0.10 OTL功率放大器的搭建与测试评价表 项目考核要求内容配分（分）评分标准得分（分）元器件检测在表3.0.7中填写检测结果20每错一空扣2分，扣完为止电路焊接焊点光滑无毛刺，焊锡量适中10每处扣2分电路布局电路布局美观，无短路，开路10每处扣2分电路功能（1）利用双踪示波器测量输入电压和输出电压20每错一个扣2.5分（2）计算反相比例运算放大电路输出输入电压比值10每错一个扣2.5分（3）计算同相比例运算放大电路输出输入电压比值10每错一个扣5分安全文明操作（1）工作台上工具物品排放整齐10 工作台上物品随意摆放、脏乱，扣1——5分（2）严格遵照安全操作规程10违反安全操作规程扣1-5分合计100分实训体会学到的知识学到的技能收获
【课堂小结】 【布置作业】
教学后记

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