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第1.2课时教学内容：1、半导体的基本知识2、PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、应用电路教学目标：知识目标：让学生了解半导体材料的基本结构及PN结的形成，掌握PN结的单向导电工作原理技能目标：能运用常用公式解题。情感目标：1.养成良好的学习习惯 2.树立坚强乐学的意识教学重点：从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导电工作原理、教学难点：PN结的单向导电工作原理教学准备：教学PPT。教学过程：引述导入：今天我们来学习交流电路。板书课题：半导体的基本知识新授内容：1 半导体的基本知识1.1 半导体材料根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。3在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。1.2 杂质半导体在本征半导体中掺入某些微量元素作为杂质，可使半导体的导电性发生显著变化。掺入的杂质主要是三价或五价元素。掺入杂质的本征半导体称为杂质半导体。N型半导体掺入五价杂质元素（如磷）的半导体。P型半导体掺入三价杂质元素（如硼）的半导体。在N型半导体中自由电子是多数载流子，在P型半导体中空穴是多数载流子.2 PN结的形成及特性2.1 PN结的形成：在P型半导体和N型半导体结合后，由于N型区内电子很多而空穴很少，而P型区内空穴很多电子很少，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差别。在P和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，就是所谓的PN结。2.2 PN结的单向导电性当外加电压使PN结中P区的电位高于N区的电位，称为加正向电压，简称正偏；反之称为加反向电压，简称反偏。PN结加正向电压时，呈现低电阻，具有较大的正向扩散电流；PN结加反向电压时，呈现高电阻，具有很小的反向漂移电流。由此可以得出结论：PN结具有单向导电性。2.3 PN结的反向击穿当PN结的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然快速增加，此现象称为PN结的反向击穿。反向击穿分为电击穿和热击穿，电击穿包括雪崩击穿和齐纳击。PN结热击穿后电流很大，电压又很高，消耗在结上的功率很大，容易使PN结发热,把PN结烧毁。热击穿不可逆；电击穿可逆3 半导体二极管2.3.1 半导体二极管的结构在PN结上加上引线和封装，就成为一个二极管。二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型三大类。(1) 点接触型二极管：PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。(2) 面接触型二极管：PN结面积大，用于工频大电流整流电路。(3) 平面型二极管：往往用于集成电路制造艺中。PN 结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。(4) 二极管的代表符号2.3.2 二极管的伏安特性(1) 正向特性：正向特性表现为图中的段。当正向电压较小，正向电流几乎为零。此工作区域称为死区。Vth称为门坎电压或死区电压（该电压硅管约为0.5V，锗管为0.2V)。当正向电压大于Vth时，内电场削弱，电流因而迅速增长,呈现的很小正向电阻。(2) 反向特性：反向特性表现为如图中的段。由于是少数载流形成反向饱和电流，所以其数值很小，当温度升高时，反向电流将随之急剧增加。 (3) 反向击穿特性：反向击穿特性对应于图中段，当反向电压增加到一定大小时，反向电流剧增，二极管的反向击穿。其原因和PN击穿相同。 2.3.3 二极管的参数(1) 最大整流电流IF； (2) 反向击穿电压VBR和最大反向工作电压VRM(3) 反向电流IR；(4) 正向压降VF；(5) 极间电容CB4 特殊体二极管1 稳压二极管：稳压二极管稳压时工作在反向电击穿状态。2 变容二极管变容二极管：结电容随反向电压的增加而减小的效应显著的二极管。3.光电二极管4. 发光二极管(LED)5. 激光二极管作业： 习题集板书设计：1 半导体的基本知识1.1 半导体材料1.2 杂质半导体2 PN结的形成及特性2.1 PN结的形成：2.2 PN结的单向导电性3 半导体二极管2.3.1 半导体二极管的结构2.3.2 二极管的伏安特性4 特殊体二极管.1 稳压二极管：2 变容二极管3.光电二极管4. 发光二极管(LED)5. 激光二极管课后反思：第3.4课时教学内容：1、半导体三极管的结构及工作原理，放大电路的三种基本组态2.静态工作点Q的不同选择对非线性失真的影响教学目标：知识目标：让学生了解半导体三极管的结构、工作原理、特性曲线和主要参数技能目标：能运用常用公式解题。情感目标：1.养成良好的学习习惯 2.树立坚强乐学的意识教学重点：半导体三极管的结构及工作原理, 重点介绍三种基本组态放大电路的静态工作点、动态参数教学难点：三种基本组态放大电路的静态工作点、动态参数教学准备：教学PPT。教学过程：引述导入：今天我们来学习半导体三极管。板书课题：半导体三极管新授内容：2 半导体三极管1.结构简介：半导体三极管有两种类型:NPN型和PNP型。2.电流分配与放大原理三极管的放大作用是在一定的外部条件控制下，通过载流子传输体现出来的。外部条件：发射结正偏，集电结反偏。3. 三极管的三种组态共发射极接法，发射极作为公共电极，用CE表示。共基极接法，基极作为公共电极，用CB表示。共集电极接法，集电极作为公共电极，用CC表示。三极管的三种组态4. 放大作用综上所述，三极管的放大作用，主要是依靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到达集电极而实现的。实现这一传输过程的两个条件是：（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区杂质浓度，且基区很薄。（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反向偏置。特性曲线1. 输入特性曲线 (1) 当 时，相当于发射结的正向伏安特性曲线。vCE = 0VvCE 1V(3) 输入特性曲线的三个部分：死区；非线性区；线性区2. 输出特性曲线放大区：iC平行于vCE轴的区域，曲线基本平行等距。此时，发射结正偏，集电结反偏。截止区：iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，vBE小于死区电压，集电结反偏。饱和区：iC明显受vCE控制的区域，该区域内，一般vCE0.7V(硅管)。此时，发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。2 共射极放大电路1. 电路组成2. 简化电路及习惯画法3简单工作原理共射极基本放大电路的电压放大作用是利用了BJT的电流控制作用，并依靠Rc将放大后的电流的变化转为电压变化来实现的。作业： 习题集板书设计：略：课后反思：第56课时教学目的： 让学生了解共发射极、共集电极和共基极三种放大电路教学内容: 1、共集电极电路和共基极电路的工作原理2.三极管放大电路的频率响应教学重点：共集电极电路和共基极电路教学过程:共集电极电路和共基极电路.1 共集电极电路：该电路也称为射极输出器VCCRLReRbuiuo+-+-求静态工作点：电压增益：VCCRLReRb1Rb2Rbuiuo+-+-输入电阻：输出电阻：共集电极电路特点：电压增益接近于1；输入电阻大，对电压信号源衰减小；输出电阻小，带负载能力强：电压跟随器。共集电极电路做如何改进，既可以使其具有温度稳定性，又可以不影响其动态指标？.2 采用复合管进一步提高输入电阻电压增益： 输入电阻： 输出电阻： VCCRLReRb1Rb2Rbuiuo+-+-12由于采用复合管，使共集放大电路Ri大、Ro小的特点得到进一步的发挥。 在多级电子电路中， 因电压跟随器的输入电阻高而用作输入级； 因输出电阻低且电流增益大而用作输出级； 因输入电阻高且输出电阻低而用作缓冲级。.2 共基极电路1. 静态工作点：VCCRLRCReRb1Rb2RSuSuo+-共基放大电路直流通路与射极偏置电路相同2. 动态指标电压增益： 输入电阻： 输出电阻：共基极电路的输入电阻很小，最适合用来放大何种信号源的信号？电流源。3. 三种组态的比较电压增益：输入电阻：输出电阻：小结：本节主要介绍了共集电极电路和共基极电路的工作原理。作业：习题集上第7.8课时教学目的： 让学生了解可控硅原理。教学内容: 1、可控硅的结构和特性 2可控硅的主要参数 3可控硅的测试方法教学重点：可控硅的结构和测试方法教学过程:可控硅原理可控硅也称作晶闸管，它是由PNPN四层半导体构成的元件，有三个电极，阳极A，阴极K和控制极G 。 可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不像继电器那样控制时有火花产生。可控硅动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。 可控硅分为单向的和双向的，符号也不同。单向可控硅有三个PN结，由最外层的P极和N极引出两个电极，分别称为阳极和阴极，由中间的P极引出一个控制极。 单向可控硅有其独特的特性：当阳极接反向电压，或者阳极接正向电压但控制极不加电压时，它都不导通，而阳极和控制极同时接正向电压时，它就会变成导通状态。一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用，不论有没有控制电压，也不论控制电压的极性如何，将一直处于导通状态。要想关断，只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。 双向可控硅的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列（电极引脚向下，面对有字符的一面时）。加在控制极G上的触发脉冲的大小或时间改变时，就能改变其导通电流的大小。 与单向可控硅的区别是，双向可控硅G极上触发脉冲的极性改变时，其导通方向就随着极性的变化而改变，从 而能够控制交流电负载。而单向可控硅经触发后只能从阳极向阴极单方向导通，所以可控硅有单双向之分。 电子制作中常用可控硅，单向的有MCR100等，双向的有TLC336.可控硅最主要的作用之一就是稳压稳流。 可控硅在自动控制控制，机电领域，工业电气及家电等方面都有广泛的应用。可控硅是一种有源开关元件，平时它保持在非道通状态，直到由一个较少的控制信号对其触发或称“点火”使其道通，一旦被点火就算撤离触发信号它也保持道通状态，要使其截止可在其阳极与阴极间加上反向电压或将流过可控硅二极管的电流减少到某一个值以下。 一、可控硅的结构和特性可控硅从外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三种（见图表-25）。螺旋式的应用较多。可控硅有三个电极-阳极（A）阴极（C）和控制极（G）。它有管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构，共有三个PN结。其结构示意图和符号见图表-26。从图表-26中可以看到，可控硅和只有一个PN结的硅整流二极度管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引用，为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。在应用可控硅时，只要在控制极加上很小的电流或电压，就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。可控硅为什么其有“以小控大”的可控性呢？下面我们用图表-27来简单分析可控硅的工作原理。首先，我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管，而二、三四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。这样就可画出图表-27（C）的等效电路图来分析。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压Ea，又在控制极G和阴极C之间（相当BG1的基一射间）输入一个正的触发信号，BG1将产生基极电流Ib1，经放大，BG1将有一个放大了1倍的集电极电流IC1。因为BG1集电极与BG2基极相连，IC1又是BG2的基极电流Ib2。BG2又把比Ib2（Ib1）放大了2的集电极电流IC2送回BG1的基极放大。如此循环放大，直到BG1、BG2完全导通。实际这一过程是“一触即发”的过程，对可控硅来说，触发信号加入控制极，可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。可控硅一经触发导通后，由于循环反馈的原因，流入BG1基极的电流已不只是初始的Ib1，而是经过BG1、BG2放大后的电流（1*2*Ib1）这一电流远大于Ib1，足以保持BG1的持续导通。此时触发信号即使消失，可控硅仍保持导通状态只有断开电源Ea或降低Ea，使BG1、BG2中的集电极电流小于维持导通的最小值时，可控硅方可关断。当然，如果Ea极性反接，BG1、BG2由于受到反向电压作用将处于截止状态。这时，即使输入触发信号，可控硅也不能工作。反过来，Ea接成正向，而触动发信号是负的，可控硅也不能导通。另外，如果不加触发信号，而正向阳极电压大到超过一定值时，可控硅也会导通，但已属于非正常工作情况了。可控硅这种通过触发信号（小的触发电流）来控制导通（可控硅中通过大电流）的可控特性，正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征。二、可控硅的主要参数可控硅的主要参数有：1、额定通态平均电流IT在一定条件下，阳极-阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。2、正向阻断峰值电压VPF在控制极开路未加触发信号，阳极正向电压还未超过导能电压时，可以重复加在可控硅两端的正向峰值电压。可控硅承受的正向电压峰值，不能超过手册给出的这个参数值。3、反向阴断峰值电压VPR当可控硅加反向电压，处于反向关断状态时，可以重复加在可控硅两端的反向峰值电压。使用时，不能超过手册给出的这个参数值。4、控制极触发电流Ig1、触发电压VGT在规定的环境温度下，阳极-阴极间加有一定电压时，可控硅从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压。5、维持电流IH在规定温度下，控制极断路，维持可控硅导通所必需的最小阳极正向电流。近年来，许多新型可控硅元件相继问世，如适于高频应用的快速可控硅，可以用正或负的触发信号控制两个方向导通的双向可控硅，可以用正触发信号使其导通，用负触发信号使其关断的可控硅等等。三可控硅工作原理、测试方法是什么？可控硅相当于可以控制的二极管，当控制极加一定的电压时，阴极和阳极就导通了。 可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种，都是三个电极。单向可控硅有阴极（K）、阳极（A）、控制极（G）。双向可控硅等效于两只单项可控硅反向并联而成。即其中一只单向硅阳极与另一只阴极相边连，其引出端称T2极，其中一只单向硅阴极与另一只阳极相连，其引出端称T2极，剩下则为控制极（G）。 1、单、双向可控硅的判别：先任测两个极，若正、反测指针均不动（R1挡），可能是A、K或G、A极（对单向可控硅）也可能是T2、T1或T2、G极（对双向可控硅）。若其中有一次测量指示为几十至几百欧，则必为单向可控硅。且红笔所接为K极，黑笔接的为G极，剩下即为A极。若正、反向测批示均为几十至几百欧，则必为双向可控硅。再将旋钮拨至R1或R10挡复测，其中必有一次阻值稍大，则稍大的一次红笔接的为G极，黑笔所接为T1极，余下是T2极。 2、性能的差别：将旋钮拨至R1挡，对于16A单向可控硅，红笔接K极，黑笔同时接通G、A极，在保持黑笔不脱离A极状态下断开G极，指针应指示几十欧至一百欧，此时可控硅已被触发，且触发电压低（或触发电流小）。然后瞬时断开A极再接通，指针应退回位置，则表明可控硅良好。 对于16A双向可控硅，红笔接T1极，黑笔同时接G、T2极，在保证黑笔不脱离T2极的前提下断开G极，指针应指示为几十至一百多欧（视可控硅电流大小、厂家不同而异）。然后将两笔对调，重复上述步骤测一次，指针指示还要比上一次稍大十几至几十欧，则表明可控硅良好，且触发电压（或电流）小。若保持接通A极或T2极时断开G极，指针立即退回位置，则说明可控硅触发电流太大或损坏。可按图2方法进一步测量，对于单向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K灯仍不息灭，否则说明可控硅损坏。 对于双向可控硅，闭合开关K，灯应发亮，断开K，灯应不息灭。然后将电池反接，重复上述步骤，均应是同一结果，才说明是好的。否则说明该器件已损坏。 第9.10课教学内容: 本节主要定义了反馈及其相关概念。教学要求： 正确理解反馈的基本概念及负反馈放大电路的类型。教学过程：3.1反馈的基本概念1.基本概念前面各章讨论放大电路的输入信号与输出信号间的关系时，只涉及到了输入信号对输出信号的控制作用，这称作放大电路的正向传输作用。然而，放大电路的输出信号也可能对输入信号产生反作用，简单地说，这种反作用就叫做反馈。 2反馈的分类：（1）按照反馈产生的途径来分，反馈分为内部反馈和外部反馈。在器件内部产生的反馈称为内部反馈。在器件外部产生的反馈称为外部反馈。具体实例：闭环情况，电路中有反馈通路：开环情况，电路中没有反馈通路：（3）按反馈信号来分，有直流反馈和交流反馈在放大电路中既含有直流分量，又含有交流分量，因而，必然有直流反馈与交流反馈之分。反馈信号中只含有直流分量的称为直流反馈。或者说存在于放大电路的直流通路中的反馈网络引入直流反馈。直流反馈影响电路的直流性能，如静态工作点。反馈信号中只含有交流分量的称为交流反馈。或者说存在于交流通路中的反馈网络引入交流反馈。交流反馈影响电路的交流性能。本章主要是研究交流反馈共集电极电路中的直流反馈和交流反馈如图：（4）按反馈的作用效果来分。有负反馈与正反馈反馈信号XF送回到输入回路与原输入信号XI共同作用后，对净输入信号XID的影响有两种结果：一种是使净输入信号XID比没有引入反馈时减小了，有XID=XI-XF,称这种反馈为负反馈；另一种是使净输入信号XID比没有引入反馈时增加了，有XID=XI-XF,称这种反馈为正反馈。在放大电路中一般引入负反馈。（5）按反馈的信号取样的方式来分，有电压反馈与电流反馈(a) 电压反馈在反馈放大电路中，反馈网络把输出电量（输出电压或输出电流）的一部分或全部取出来送回到输入回路，因此，在放大电路输出端的取样方式有两种：一种是电压取样，这时反馈信号是输出电压的一部分或全部，即反馈信号与输出电压成正比（ ），称为电压反馈，如图(a)所示。(b) 电流反馈如果反馈信号是输出电流的一部分或全部，即反馈信号与输出电流成正比（ ），称为电流反馈，如图（b）所示。(c)判断是电压反馈还是电流反馈的方法判断是电压反馈还是电流反馈时，常用“输出短路法”，即假设负载短路（RL=0），使输出电压vo=0，看反馈信号是否还反馈信号还存在。若存在，则说明反馈信号与输出电压成比例，是电压反馈；若反馈信号不存在了，则说明反馈信号不是与输出电压成比例，而是和输出电流成比例，是电流反馈。 （7）按照反馈信号与输入信号的连接方式来分，有串联反馈与并联反馈(a).串联反馈在串联反馈中，反馈信号和输入信号是在输入端以电压方式求和的。 (b) 并联反馈在并联反馈中，反馈信号和输入信号是在输入端以电流方式求和的。4.反馈电路的组态由于反馈网络在放大电路输出端有电压和电流两种取样方式，在放大电路输入端有串联和并联两种求和方式，因此可以构成四种组态（或称类型）的负反馈放大电路，即电压串联负反馈； 电压并联负反馈；电流串联负反馈； 电流并联负反馈。第11.12课时教学内容: 本节主要定义了反馈及其相关概念。教学要求： 正确理解反馈的基本概念及负反馈放大电路的类型。教学过程：3.2 四种组态的反馈放大电路1电压串联负反馈放大电路（1） 反馈元件 如书中图所示（2）反馈类型设输入信号为正弦交流信号。对交流反馈而言，图 (b)中的电阻Rf与R1组成反馈网络，R1上的电压 是反馈信号。用输出短路法判断其反馈取样方式，即令 ，则有 ，反馈信号不存在，所以是电压反馈。在放大电路的输入端，反馈网络中联于输入回路中，反馈信号与输入信号以电压形式求和，因而是串联反馈。用瞬时极性法判断反馈极性，即令 在某一瞬时的极性为（+），经放大电路A进行同相放大后， 也为（+），与 成正比的 也为（+），于是该放大电路的净输入电压 比没有反馈时减小了，是负反馈。（3）反馈作用电压负反馈的重要特点是具有稳定输出电压的作用。2电压并联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路的组成框图如图 (a)所示，图 (b)是它的一个实际电路。（1） 反馈元件对交流信号而言，Rf为反馈元件。流过Rf的电流 为反馈信号。 ，一般有 ，因此 。（2） 反馈类型用输出短路法，令，则 ，即反馈信号不存在，故为电压反馈。在放大电路的输入端反馈信号与输入信号接于同一节点，反馈信号与输入信号以电流形式求和，因此是并联反馈。应用瞬时极性法，设 在某一瞬时的极性为（+），则 也为（+），经反相放大后，输出电压 为（），电流 、 、 的瞬时流向如图中箭头所示。于是，净输入电流 比没有反馈时减小了，故为负反馈。综合以上分析，图 (b)是电压并联负反馈放大电路，其反馈系数 为互导反馈系数。（3） 反馈作用该电路也具有稳定输出电压的作用。3电流串联负反馈放大电路图 (a)是电流串联负反馈放大电路的组成框图，图 (b)是它的一个实际电路。（1） 反馈元件在这个电路中，对交流信号而言，Rf是反馈元件。放大电路的输出电流 流过RL及Rf，在Rf上产生的电压 是反馈信号。（2） 反馈类型用输出短路法设RL=0、 时，因 ，所以反馈信号 ，即反馈信号与输出电流成比例。可见通过Rf引入电流反馈。反馈信号 在输入回路中与输入电压 串联求和，属于串联反馈。当设 、 的瞬时极性为（+）时，经A同相放大后， 及 也为（+），使净输入电压 比没有反馈时减小了，是负反馈。综合上述分析可知，图XX_01(b)是电流串联负反馈放大电路。反馈系数 为互阻反馈系数。电流负反馈的特点是维持输出电流基本恒定，4电流并联负反馈放大电路图 (a)是电流并联负反馈放大电路的组成框图，图 (b)是它的一个实际电路。（1） 反馈元件在这个电路中，电阻Rf和R1构成交流反馈网络。（2） 反馈类型设放大电路反相输入端交流电位 的瞬时极性为（+），则输出端交流电位的极性应为（），由此可标出 、 、 及 的瞬时流向如图中所示。显然有 ，故是负反馈。反馈信号 是输出电流 的一部分，即 （因为VN很小，近似为0，Rf与R1近似于并联），所以是电流反馈。在该放大电路的输入回路中，反馈信号 与输入信号 接至同一节点，是并联反馈。因此，这是一个电流并联负反馈放大电路。 为电流反馈系数。（3） 反馈作用电流并联负反馈放大电路可以稳定输出电流，也称为电流控制的电流源。第1314课时教学目的： 让学生了解集成电路运算放大器教学内容: 1、集成电路运算放大器的组成。 2加减法电路教学重点：加减法电路主要内容: 本节主要介绍了集成电路运算放大器。基本要求：了解集成运放的内部结构及各部分功能、特点。 教学要点：简单的集成电路运算放大器教学过程: 1集成电路运算放大器的组成 集成电路运算放大器是一种高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的多级直接耦合放大电路，它的类型很多，电路也不一样，但结构具有共同之处，一般由四部分组成。（1）输入级一般是由BJT、JFET或MOSFET组成的差分式放大电路，利用它的对称特性可以提高整个电路的共模抑制比和其他方面的性能，它的两个输入端构成整个电路的反相输入端和同相输入端。（2）.电压放大级的主要作用是提高电压增益，它可由一级或多级放大电路组成（3）.输出级一般由电压跟随器或互补电压跟随器所组成，以降低输出电阻，提高带负载能力。（4）偏置电路是为各级提供合适的工作电流。此外还有一些辅助环节，如电平移动电路、过载保护电路以及高频补偿环节等1 基本运算电路引 言运算电路是集成运算放大器的基本应用电路，它是集成运放的线性应用。讨论的是模拟信号的加法、减法、积分和微分、对数和反对数（指数）、以及乘法和除法运算。为了分析方便，把集成运放电路均视为理想器件，应满足：（1）开环电压增益 Au =（2）输入电阻Ri= ，输出电阻Ro=0，（3）开环带宽 BW= （4）同相输入端端压与反相输入端端压v P = v N 时，输出电压v o =0，无温漂 因此，对于工作在线性区的理想运放应满足“虚短”：即v P = v N ；“虚断”：即i P =i N = 0 本章讨论的即是上述“虚短、”“虚断”四字法则的灵活应用。一、加减法电路1. 反相输入求和电路 在反相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了反相输入求和电路，如图8.1.1所示：图8.1.1 反相输入求和电路两个输入信号电压产生的电流都流向Rf ，所以输出是两输入信号的比例和：。2.同相输入求和电路在同相比例运算电路的基础上，增加一个输入支路，就构成了同相输入求和电路，如图8.1.2所示： 图8.1.2 同相输入求和电路因运放具有虚断的特性，对运放同相输入端的电位可用叠加原理求得:而 可得： 当 第15.16课时教学目的： 让学生了解集成电路运算放大器教学内容: 1、双端输入求和电路 2加减法运算器 教学重点：积分和微分运算电路教学过程:3.双端输入求和电路 双端输入也称差动输入，双端输入求和运算电路如图8.1.3所示：其输出电压表达式的推导方法与同相输入运算电路相似。当vi1=vi2 =0时，用叠加原理分别求出vi3=0和vi4 =0时的输出电压vop。当vi3 = vi4 =0时，分别求出vi1=0，和vi2 =0时的von。先求： 式中Rp=R3/R4/R , Rn=R1/R2/Rf 图8.1.3 双端输入求和电路 再求 于是4. 加减法运算器 由差动输入放大器演变而来。由I0，有I1+I2=If I3+I4=Ip由若有更多的相加量或相减量，可以增加或减少电路的相应的输入端。 二、积分和微分运算电路1.积分运算电路 积分运算电路的分析方法与求和电路差不多，反相积分运算电路如图8.2.1图8.1.4积分运算电路当输入信号是阶跃直流电压VI时，即2.微分运算电路微分运算电路如图8.2.2所示： 图8.1.5 微分运算电路第83.84课时第3单元 检测题 （共100分，120分钟）一、填空题：（每空1分，共25分）3、理想运放工作在线性区时有两个重要特点：一是差模输入电压约等于 零 ，称为 虚短 ；二是两输入端电流约等于 零 ，称为 虚断 。4、集成运放的理想化条件是：Au0 ，ri ，ro 0 ，KCMR 。5、为获得输入电压中的高频信号，应选用 高通 滤波器。6、 同相 运算电路可实现Au1的放大器， 反相 运算电路可实现Au0的放大器， 积分 运算电路可将方波电压转换成三角波电压。三、选择题：（每小题2分，共20分）1、理想运放的开环增益Au0为（ A ），输入电阻为（ A ），输出电阻为（ B ）。A、； B、0； C、不定。2、国产集成运放有三种封闭形式，目前国内应用最多的是（ C ）。A、扁平式； B、圆壳式； C、双列直插式。3、由运放组成的电路中，工作在非线性状态的电路是（ C ）。A、反相放大器； B、积分运算器； C、电压比较器。4、理想运放的两个重要结论是（ B ）。A、虚短与虚地； B、虚断与虚短； C、断路与短路。5、集成运放一般分为两个工作区，它们分别是（ B ）。A、正反馈与负反馈； B、线性与非线性； C、虚断和虚短。6、（ B ）输入比例运算电路的反相输入端为虚地点。A、同相； B、反相； C、双端。7、集成运放的线性应用存在（ C ）现象，非线性应用存在（ B ）现象。A、虚短； B、虚断； C、虚断和虚短。8、各种电压比较器的输出状态只有（ B ）。A、一种； B、两种； C、三种。9、基本积分电路中的电容器接在电路的（ C ）。A、反相输入端； B、同相输入端； C、反相端与输出端之间。10、分析集成运放的非线性应用电路时，不能使用的概念是（ B ）。A、虚地； B、虚短； C、虚断。四、问题：（共18分）1、集成运放一般由哪几部分组成？各部分的作用如何？（4分）答：集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电压四部分组成。输入级是决定运放性能好坏的关键环节，一般采用差动放大电路，作用是使运放具有较高的输入电阻和很强的抑制零漂能力；中间级一般采用多级共发射极直接耦合放大电路，作用是获得高开环电压放大倍数（103107）；输出级常采用互补对称的射极输出器组成，作用是为了得到较低的输出电阻和较强的带负载能力，并能提供足够大的输出电压和输出电流；偏置电路一般由各种晶体管恒流源电路构成，其作用是向上述三个环节提供合适而又稳定的偏置电流，以满足电路具有合适工作点的要求。2、何谓“虚地”？何谓“虚短”？在什么输入方式下才有“虚地”？若把“虚地”真正接“地”，集成运放能否正常工作？（4分）答：电路中某点并未真正接“地”，但电位与“地”点相同，称为“虚地”；电路中两点电位近似相同，并没有真正用短接线相连，称为“虚短”，若把“虚地”真正接“地”，就等于改变了电路结构，如反相比例运放，把反相端也接地时，就不会有ii=if成立，反相比例运算电路也就无法正常工作。3、集成运放的理想化条件主要有哪四个？（3分）答：集成运放的理想化条件是：Au0 ，ri ，ro 0 ，KCMR 。4、在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中，单门限电压比较器和滞回比较器的输出电压各变化几次？（4分）答：在输入电压从足够低逐渐增大至足够高的过程中，单门限电压比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。5、集成运放的反相输入端为虚地时，同相端所接的电阻起什么作用？（3分）答：同相端所接电阻起电路平衡作用。1MU010V图3.41 检测题5.2电路图RxV五、计算题：（共27分）1、图3.41所示电路为应用集成运放组成的测量电阻的原理电路，试写出被测电阻Rx与电压表电压U0的关系。（8分）解：从电路图来看，此电路为一反相比例运算电路，因此：2、图3.42所示电路中，已知R12K，Rf5K，R22K，R318K，Ui1V，求输出电压Uo。（9分）解：此电路为同相输入电路。图3.423、图3.43所示电路中，已知电阻Rf 5R1，输入电压Ui5mV，求输出电压U0。（10分）图3.43解：A1为输出跟随器，U01=Ui1=5mV；第二级运放A2为差分减法运算电路，所以： 第17.18课时教学目的： 让学生了解整流电路教学内容: 1、单相桥式整流电路 2单相半波整流电路教学重点：单相桥式整流电路教学过程:1 单相整流电路一、引言整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。 稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。直流电源的方框图如图10.1.1所示。如图10.1.1二、单相桥式整流电路1.工作原理单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，其电路如图10.1.2所示。图10.1.2单相桥式整流电路（a）整流电路 (b)波形图在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图10.1.2(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。 当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.1.2(b)。2.参数计算根据图10.1.2（b）可知，输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为流过负载的平均电流为流过二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。此时谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。3.单相桥式整流电路的负载特性曲线单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系曲线 该曲线如图10.1.3所示。曲线的斜率代表了整流电路的内阻。图10.1.3 负载特性曲线三、单相半波整流电路单相整流电路除桥式整流电路外，还有单相半波和全波两种形式。单相半波整流电路如图10.1.4(a)所示，波形图如图10.1.4(b)所示。图10.1.4 单相半波整流电路 (a)电路图 (b)波形图根据图10.1.4可知，输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波。负载上输出平均电压为流过负载和二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压四、单相全波整流电路单相全波整流电路如图10.1.5(a)所示，波形图如图10.1.5(b)所示。图10.1.5 单相全波整流电路 (a)电路图 (b)波形图根据图10.1.5（b）可知，全波整流电路的输出，与桥式整流电路的输出相同。输出平均电压为流过负载的平均电流为 二极管所承受的最大反向电压单相全波整流电路的脉动系数S与单相桥式整流电路相同。单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源之中。第19.20课时教学目的： 让学生了解数制和码制教学内容: 1、十进制、二进制、八进制和十六进制 2不同数制间的转换3BCD码教学重点：不同数制间的转换教学过程:1.2 数制和码制通常，一个数值可用两种不同的方法表示：即按“值”表示和按“形”表示。按“值”表示要求在选定的进位制中表示出正确的数值，如对于数值“正十五点三”和“负四点八”，在十进制中可分别表示为 +15.3和 4.8。按“形”表示则是按照一定的编码方法形式地表示出数值，如用ASCII码表示数值“正十五点三”，其形式为2B 31 35 2E 33由上例不难看出，采用按“值”表示的方法时，需要解决三个问题：一是恰当地选用“数字符号”（或称数码）及其组合规则；二是正确地给出小数点的位置；三是正确地表示出数的正、负符号。采用按“形”表示时，先要确定编码规则，然后按此规则编出所需代码。一、 进位计数制（1）进位制：顾名思义，就是一种按进位方式实现计数的制度。表示数时，仅用一位数码往往不够用，必须用进位计数的方法组成多位数码。多位数码每一位的构成以及从低位到高位的进位规则称为进位计数制，简称进位制。（2）基 数：进位制的基数，就是在该进位制中可能用到的数码个数。（3）位 权（位的权数）：在某一进位制的数中，每一位的大小都对应着该位上的数码乘上一个固定的数，这个固定的数就是这一位的权数。权数是一个幂。常用的进位制有十进制、二进制、八进制和十六进制。表一 不同基数的进位制数数值十进制二进制八进制十六进制数值十进制二进制八进制十六进制零0000000八81000108一1000111九91001119二2001022十10101012A三3001133十一11101113B四4010044十二12110014C五5010155十三13110115D六6011066十四14111016E七7011177十五15111117F二、不同数制间的转换1、 非十进制数转换为十进制数多项式替代法原理：任何一个数都可以用其按权展开式表示。具体方法：将一非十进制数按权展开成一多项式，每项是该位数码与相应权值之积，把此多项式中的数码和权用等值十进制数表示，所得结果就是转换后该数的十进制数。例：将二进制数1011.101转换为十进制数。即 将二进制数的并列表示法转换为多项式表示法，则得 （式1）将等式右边的所有十进制数转换为等值的十进制数，则得在十进制中计算等式右边之值，则得实际上，这一方法可推广到任何两个，进制数之间的转换。在这里，需指出的是，在转换时（式1）通常会被省去。2、十进制数转换为非十进制数十进制数转换为非十进制数时，要将其整数部分和小数部分分别转换，再将结果合并为目的数制形式。（1）整数部分的转换整数部分的转换采用基数除法。即用目的数制的基数去除十进制整数，第一次除得的余数为目的数的最低位，所得到的商再除以该基数，所得余数为目的数的次低位，依次类推，继续上面的过程，直到商为0时，所得余数为目的数的最高位。此法称为除基取余法。（2）小数部分的转换小数部分的转换采用基数乘法进行的。即用该小数乘目的数制的基数，第一次乘得的结果的整数部分为目的数小数的最高位，其小数部分再乘基数，所得的结果的整数部分为目的数小数的次最高位，依次类推，继续上面的过程，直到小数部分为0或达到要求精度为止。此法称为乘基取整法。例：将十进制数23.59375转换为八进制数、二进制数和十六进制数。解： 故 （23.59375）10 = (27.46) 8又 (27.46) 8 = （10111.10011）2 = (17.98)16因此 （23.59375）10 = （10111.10011）2 = (17.98)16二、 二进制代码数字系统只能识别0和1，怎样才能表示更多的数码、符号、字母