汽修电子第9--16次教案.doc

教学设计首页教案序号：NO.9系部电气工程系授课教师付胜利教研室教研一室授课学时2 审批人及时间授课班级02-3汽修班1班时间课题名称5-6正弦波振荡器教学目的与要求1. 知识与能力目标：了解自激振荡的工作原理变压器耦合式LC振荡器、三点式LC振荡电路的工作原理及特点2. 德育目标：参与合作学习和探究，学会自我肯定。教 学 重 点自激振荡、变压器耦合式LC振荡器、三点式LC振荡电路的工作原理及特点教 学 难 点自激振荡变压器耦合式LC振荡器、三点式LC振荡电路的工作原理及特点教 学 准 备挂图视频教学方法讲授法组织教学：查出勤，强调课堂纪律。准备多媒体教学设备和资料知识回顾：（物理课学过）自由振荡电容通过电感充放电，电路进行电能和磁能的转换过程。阻尼振荡因损耗等效电阻R将电能转换成热能而消耗的减幅振荡。等幅振荡利用电源对电容充电，补充电容对电感放电的振荡过程，这种等幅正弦波振荡的频率称为LC回路的固有频率，即 (6.2.1)图6.2.1 LC回路中的电振荡导入新课;无线电技术应用广泛。讲授新课：一、自激振荡的工作原理不需要外加信号就能自动地把直流电能转换成具有一定振幅和一定频率的交流信号的电路就称为振荡电路或振荡器。这种现象也叫做自激振荡。 一个振荡器必须包括三部分：放大器、正反馈电路和选频网络。放大器能对振荡器输入端所加的输入信号予以放大使输出信号保持恒定的数值。正反馈电路保证向振荡器输入端提供的反馈信号是相位相同的，只有这样才能使振荡维持下去 。二、 LC振荡器1、变压器耦合式LC振荡器电路特点：用变压器耦合方式把反馈信号送到输入端。常用的有以下两种。（1）共发射极变压器耦合LC振荡器电路结构工作原理交流通路如图6.2.6(b)所示。对频率f = f0的信号，LC选频振荡回路呈纯阻性，此时和vf，反相，即1 = 180。输出电压vo再通过反馈线圈L3-4，使4端为正电位，即与的2 = 180。于是，保证了正反馈，满足了相位条件。如果电路具有足够大的放大倍数，满足振幅条件，电路就能振荡。调节RP可改变输出幅度。图6.2.7 共基极变压器耦合振荡电路（2）共基极变压器耦合LC振荡器工作原理交流通路如图6.2.7(b)所示。接通电源瞬间，LC回路振荡电压加到管子基射之间，形成输入电压，经V放大后，输出信号经反馈线圈L2与L之间的互感耦合反馈到管子基射之间，若形成正反馈。在满足振幅平衡条件下，电路产生振荡。综上分析，变压器反馈电路的反馈强度，可通过L2与L1之间的距离来调节。变压器耦合振荡电路的振荡频率为 (6.2.4)若调节L、C，可改变振荡频率。2、三点式LC振荡电路电路特点：LC振荡回路三个端点与晶体管三个电极相连。 图6.2.8 电感三点式振荡器 图6.2.9 电容三点式振荡器（1）电感三点式振荡器相位条件：当线圈1端电位为“+”时，3端电位为“-”，此时2端电位低于1端而高于3端，即vf与vo反相，经倒相放大后，形成正反馈，即满足相位条件。振幅条件：适当选择2和1的比值。使，满足振幅条件。电路就能振荡。由于反馈电压vf取自2两端，故改变线圈抽头位置，可调节振荡器的输出幅度。2越大，反馈越强，振荡输出越大，反之，2越小，反馈越小，不易起振。（2）电容三点式振荡器相位条件：当线圈1端电位为“+”时，3端电位为“-”。此电压经1、2分压后，2端电位低于1端而高于3端，即vf与vo反相，经V倒相放大后，使1端获“+”电位，形成正反馈，满足相位条件。振幅条件：适当的选择1、2的数值，使电路具有足够大的放大倍数，电路可产生振荡。电路振荡频率为 而 电路特点：频率较高，可达100 MHz以上。优点：输出波形好。缺点：调节频率不方便。（3）改进的电容三点式振荡器改进的图6.2.10 改进的电容三点式振荡器电容三点式交流通路如图6.2.10(a)所示。图中，Ci和Co分别是三极管的输入和输出电容，其数值随温度而变化，直接影响LC回路的振荡频率。为此，取C1 Co，C2 Ci，以减小Ci和Co对振荡频率的影响，提高其稳定性。由于C1 、C2的增大，会导致Q值下降，加之调节振荡频率时，必须同时改变C1、C2，实属困难。因此，在LC回路中的电感支路串入一小电容C3，得到改进的电容三点式振荡器如图)所示，交流通路如图6.2.10(b)所示，并且选取，。这样，振荡频率f0与C1、C2 、Ci、Co基本无关，只取决于C3和L，振荡频率为 (6.2.7)电路特点：振荡波形好，频率比较稳定。缺点：调节C3时，输出信号幅度会随频率增大而降低。课堂小结; 自激振荡的工作原理变压器耦合式LC振荡器、三点式LC振荡电路的工作原理及特点是什么？作业布置习题册5.6教学设计首页教案序号：NO.10系部电气工程系授课教师付胜利教研室教研一室授课学时2 审批人及时间授课班级02-3汽修班1班时间课题名称5-7直流与集成运算放大器（一）教学目的与要求【知识目标】掌握直流与集成运算放大器的工作原理【能力目标】1.直流放大器2.集成运算放大器【德育目标】培养学生对探索研究的能力教 学 重 点掌握直流与集成运算放大器的工作原理教 学 难 点掌握直流与集成运算放大器的工作原理教 学 准 备挂图视频教学方法讲授法组织教学：查出勤，强调课堂纪律。准备多媒体教学设备和资料知识回顾： 自激振荡变压器耦合式LC振荡器、三点式LC振荡电路的工作原理及特点【新课导入】 集成运算放大器是线性集成电路中最通用的一种。线性集成电路的使用范围很广，但要标准化比较困难。而集成运算放大器与整个线性集成电路相比，在使用范围上相对较窄，因而标准化比较容易。【新课讲授】1.直流放大器概念：用来放大缓慢变化的信号或某个直流量的变化（统称为直流信号）的放大电路，称为直流放大器。特点：在低频时有很好的幅频特性；前后级静态工作点相互影响；零点漂移现象。2.零点漂移 就是当放大器的输入信号为零时，输出信号得到的值不为零，即输出信号偏离输入信号而形成的上、下漂移，简称“零漂”。一、产生零点漂移的原因： 产生零点漂移的原因很多，如电源电压的波动，电路元件参数和晶体管特性参数的变化，温度的变化等等，其中影响最为严重的是温度的变化。这些变化使各级放大电路的静态工作点发生相应变动。因为各级放大电路之间没有隔直元件，前级静态工作点的微小变化将会逐级传递、放大，而在输出端产生一个缓慢变化的漂移信号电压。放大电路的级数愈多，放大倍数愈高，零点漂移就愈大。二、抑制零漂最常用的办法是：运算放大器的第一级采用差动放大电路，以实现对温度变化和电源电压波动的补偿。3.差动放大器差动放大器的特点是静态工作点稳定，对共模信号有很强的抑制能力，它唯独对输入信号的差（差模信号）做出响应，这些特点在电子设备中应用很广。集成运算放大器几乎都采用差动放大器作为输入级。这种对称的电压放大器有两个输入端和两个输出端，电路使用正、负对称的电源。根据电路的结构可分为：双端输入双端输出，双端输入单端输出，单端输入双端输出及单端输入单端输出四种接法。凡双端输出，差模电压增益与单管共发放大器相同；而单端输出时，差模电压增益为双端输出的一半，另外，若电路参数完全对称，则双端输出时的共模放大倍数=0，其实测的共模抑制比将是一个较大的数值，愈大，说明电路抑制共模信号的能力愈强。4.集成运算放大电路集成运算放大电路是一种直接耦合的多级放大电路，它是利用半导体的集成工艺，实现电路、电路系统和元件三结合的产物。由于采用集成工艺，可以使相邻元器件参数的一致性好，且采用多晶体管的复杂电路，使之性能做得十分优越。集成运算放大器的型号各异，但用得最为普遍的是通用型集成运放，其内部电路一般为差分输入级、中间级和互补输出级，并带有各种各样的电流源电路。集成电路的分类：一按功能分：模拟集成电路、数字集成电路二按电路类型分：集成运算放大器、集成功率放大器、集成电路的特点一对称性好，工作稳定。二电阻、电容一般用三极管的结电阻、结电容代替。因此,大电容、大电阻一般得另想办法。三PNP管为横向PNP管，较小。集成运放电路的组成若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为一个双端输入、单端输出的差分放大电路。集成运放电路四个组成部分的作用偏置电路：为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad大， Ac小，输入端耐压高。中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最大不失真输出电压尽可能大。集成运算放大器的主要技术指标1.开环差模电压增益Aod 2.差模输入电阻rid: 3.共模抑制比KCMR: 4.输入偏置电流IIB: 【课堂小结】直流放大器是用来放大缓慢变化的信号或某个直流量的变化（统称为直流信号）的放大电路。它的特点是在低频时有很好的幅频特性；前后级静态工作点相互影响。就是当放大器的输入信号为零时，输出信号得到的值不为零，即输出信号偏离输入信号而形成的上、下漂移，简称“零漂”。 集成运算放大电路是一种直接耦合的多级放大电路，它是利用半导体的集成工艺，实现电路、电路系统和元件三结合的产物。【布置作业】习题册5.7教学设计首页教案序号：NO.11系部电气工程系授课教师付胜利教研室教研一室授课学时2 审批人及时间授课班级02-3汽修班1班时间课题名称5-7直流与集成运算放大器（二）教学目的与要求【知识目标】掌握直流与集成运算放大器的工作原理【能力目标】1.直流放大器2.集成运算放大器【德育目标】培养学生对探索研究的能力教 学 重 点掌握直流与集成运算放大器的工作原理教 学 难 点掌握直流与集成运算放大器的工作原理教 学 准 备挂图视频教学方法讲授法组织教学：查出勤，强调课堂纪律。准备多媒体教学设备和资料知识回顾：直流与集成运算放大器的工作原理。讲授新课;集成运放的图形符号： 图(a)是国家新标准(GB4728.131996)规定的图形符号；图(b)是曾用过的图形符号二、集成运放的参数 1、两种放大倍数 （1）开环放大倍数：无反馈时集成运放的放大倍数 （2）。闭环放大倍数：有反馈时集成运放的放大倍数称为闭环放大倍数2、集成运算放大器的主要参数 （1）输入偏置电流 : 一般为微安数量级，越小越好。 （2）开环电压放大倍数 : 越大，集成运放运算精度越高 (3) 开环输入阻抗 : 越大，运放性能越好 (4) 开环输出阻抗: 越小，运放性能越好。一般在几百欧左右。 (5) 共模抑制比电路开环情况下，差模放大倍数与共模放大倍数之比。越大，运放性能越好。一般在80dB以上。三、集成运放的理想特性1输入信号为零时，输出端应恒定为零；2输入阻抗 ；3输出阻抗=0；4频带宽度BW应从；5开环电压放大倍数=。在实际应用和分析集成运放电路时，可将实际运放视为理想运放，以简化分析。四、集成运放应用举例 (1) 反相输入比例运算电路是电压并联负反馈放大电路。 所以 故反相输入比例运放的闭环放大倍数为：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与之比，与开环放大倍数无关；输出电压与输入电压成反相比例关系。由于，即A端的电位接近于零电位，但实际并没有接地，所以通常把A端称为“虚地”。(2) 同相输入比例运算电路是电压串联负反馈放大电路。，而又为有限值。得 ，因此，输入电压为：故同相输入比例运放的闭环放大倍数为（3）、减法比例运算电路 ， （4）、加法比例运算电路 (5) 反相器如果令图中的=，则，即输出电压与输入电压在数值上相等且相位相反，称为“反相器”(6) 电压跟随器如果令图5.2.7同相输入比例运放中的= 0，即输出电压全部反馈到输入端，而且同相。如图5.2.11所示，则 于是= ，即输出电压与输入电压数值相等且同相，称为电压跟随器。【布置作业】习题册5.7教学设计首页教案序号：NO.12系部电气工程系授课教师付胜利教研室教研一室授课学时2 审批人及时间授课班级02-3汽修班1班时间课题名称5-8功率放大器放大器教学目的与要求【知识目标】了解单管功率放大器的电路组成及工作原理学会分析单管功率放大器的功率及效率【能力目标】学会分析单管功率放大器的功率及效率【德育目标】培养学生对探索研究的能力教学重点功率放大器的电路组成及工作原理教学难点功率放大器的电路组成及工作原理教学准备挂图视频教学方法讲授法组织教学：查出勤，强调课堂纪律。准备多媒体教学设备和资料知识回顾：直流与集成运算放大器的工作原理。讲授新课一、电路组成及工作原理1、电路组成图7.2.1所示。V为功率放大管，Rb1、Rb2和Re为分压式电流负反馈偏置电路，Ce为射极旁路电容，RL为负载电阻，T1和T2为输入、输出变压器，统称为耦合变压器。图7.2.1 单管变压器耦合功放电路耦合变压器的作用，一是隔断直流耦合交流信号，二是阻抗变换，使功率管获得最佳负载电阻RL，以便向负载RL提供最大功率。最佳负载电阻为式中，是变压器的匝数比。合理选择n，可得管子最佳负载电阻RL。变压器推挽功率放大器的缺点：体积大、不利集成等缺点 OCL、OTL电路组成特点及工作原理二、 互补对称功率放大器（OCL电路）1、 电路基本构成2、 工作原理在ui正半周，V1导通、V2截止，+UCC通过V2向RL供电，在RL上获得跟随ui的正半周信号电压uo，即（uou i）； 在ui负半周，V1截止，V2导通，-UCC通过V3向RL供电，在RL上获得跟随ui的负半周信号电压uo 。由上分析可知：输出电压uo虽未被放大，但 由于iL= ie=（1+）ib，具有电流放大作用，因此具有功率放大作用。3、 存在问题 交越失真-输入电压必须大于三极管发射结的导通电压时，管子才会导通。而小于导通电压时无电流输出。这样，在输出波形正负半周交界处将造成波形失真。通常把这种失真叫做交越失真。解决办法呢？4、 实用OCL 电路电路组成输出功率及效率1、输出功率图解分析如图（1）作直流负载线：过VG点作直流负载线，与IBQ之交点，得静态工作点Q。（2）作交流负载线：过Q点，作交流负载线AB。（3）画vCE、iC波形。得正弦信号的最大值分别为Icm和Vcem，则功放管集电极输出功率为 可见，输出信号越强，输出功率Po越大。为不产生饱和失真和截止失真，忽略VCES和ICEO时，则功放管不失真条件为 Icm ICQ Icem IG 在输出信号最大且不失真时，有，。于是功放管不失真最大输出功率为 2、效率（1）电源供给功率为 可见，电源供给功率与信号无关。（2）功放管最大效率为即 h = 50% 可见，最大不失真输出功率仅为电源供给功率的一半，效率很低。若考虑VCES和ICEO，则功率管的效率 h 仅为40% 45%，如果再考虑变压器的效率 hT(0.75 0.85)，则甲类功放总效率为 h = h hT 通常只有30% 35%。结论，甲类功放电路优点是输出波形失真小；缺点是无信号时，电源供给功率全部转换成热能，因此效率低。布置作业：习题册5. 教学设计首页教案序号：NO.13系部电气工程系授课教师付胜利教研室教研一室授课学时2 审批人及时间授课班级02-3汽修班1班时间课题名称习题课教学目的与要求【知识目标】复习放大器的电路组成及工作原理学会分析放大器的功率及效率【能力目标】第五章习题解答【德育目标】培养学生对探索研究的能力教学重点放大器的电路组成及工作原理教学难点放大器的电路组成及工作原理教学准备挂图视频教学方法讲授法答：饱和状态发射结正偏，集电结正偏；集电极电流大；管压降UCE0。放大状态发射结正偏，集电结反偏；集电极电流随基极电流变化（ic=iB）;管压降在0至VCC间可变。截止状态发射结反偏，集电结反偏；集电极电流0；管压降等于直流电源电压VCC 。2.1. 三极管放大电路中，基极电流增大，集电极电流跟着增大，但集电极电流达到某值后不能再增大，这时三极管进入什么状态？这时小功率三极管UCE约为多少？答：饱和状态；UCE约为0.2.2. NPN三极管放大电路，基极电流减小，集电极电流跟着减小，最后减小到多少？（会减小成负值吗？），集电极电流最小时，管子是何状态？这时UCE约为多少？答：减小到ICEO（近似为0）；（不会为负）；截止；VCC。2.3. 在三极管共射基本放大电路中，如果调节RB使基极电位VB升高，此时集电极电流IC和集电极电位VC将如何变化？答：VB升高，IB增大，IC增大，VC减小。2.6. 电压放大器输入电阻高好还是低好？输出电阻呢？具体要求是什么？答：输入电阻越大越好，要求：RiRs；输出电阻越小越好，要求RoUC，所以三极管集电结处于正向偏置，三极管处于饱和状态。工作点不合适。19、电路如图所示,=12，=3, ，be=1.6，电容C1、C2足够大。(1)要使静态时6V，的阻值大约是多少？(2)计算空载时的电压放大倍数；解：(1)C=2，B20，B=565(或B600K)(2)20射极输出器的直流通路如图所示，已知，UCC=6V，=49，C2k，B=100k，取V。试计算：各静态值、； 解：（mA）（mA）(V) 教学设计首页教案序号：NO.14系部电气工程系授课教师付胜利教研室教研一室授课学时2 审批人及时间授课班级02-3汽修班1班时间课题名称6.1硅稳压管稳压电路教学目的与要求【知识目标】掌握硅稳压管稳压电路的原理【能力目标】1. 硅稳压管稳压电路2.稳压电路的特性3.选取稳压管得原则【德育目标】培养学生对探索研究的能力教学重点硅稳压管稳压电路教学难点硅稳压管稳压电路特点教学准备挂图视频教学方法讲授法【新课导入】 在带滤波器的整流电路中，脉动的直流电经过滤波后，变成了比较平滑的直流输出，但是输出的直流中还有交流成分，且当电网电压变化或负载变化时输出直流电压也随之变化，而电子设备工作时，要求电源电压非常稳定，因此在整流和滤波之后，还需稳压，以得到稳定的直流电压【新课讲授】1.稳压电路稳压二极管稳压电路中，稳压二极管与负载并联，在输入电压UI与负载RL之间串联一个起调节作用的稳压电阻R ，该电阻同时起限流保护稳压二极管的作用。其中：IR= IZ+ IO2.硅稳压管稳压电路的特性引起稳压电路输出电压变化的因素，主要是输入电压UI的变化和负载电流IO的变化，(即负载电阻RL改变)。 一、 若输入电压UI 发生变化，负载电流Io不变： 设UI UO=VZ， 于是IZ，因 IR= IZ+ IO 故IR IR RUO二、 若负载电流Io变化，输入电压UI 不变： 设IO，由IR= IZ+ IO ，可知IR IRRUO=VZ，导致电流IZ IRIRR，根据UI= IRR +UO，输出电压有所上升 UO，使输出电压基本稳定。 3.选取稳压管得基本原则基本原则是：第一:因IO增加，会使IZ减小(或反之)，以使IR趋于不变，考虑到负载开路时负载电流将全部流入稳压管，故选取稳压管的电流的IzmaxIOmax+Izmin。第二:当输入电压变化10%时，考虑稳压管电流不超出上下限。最不利的情况是IOmin， Izmax时，若输入电压又变化到1.1UI，Iz有可能超出Izmax；当IOmax， Izmin时，若输入电压又变化到0.9UI，稳压管的电流有可能小于Izmin。可以将稳压管的电流选大10%，并留有一些余量，按增加20%选稳压管第三是选取稳压管的稳定电压等于输出电压的数值。【课堂小结】今天我们学习了硅稳压管稳压电路，稳压二极管稳压电路中，稳压二极管与负载并联，在输入电压UI与负载RL之间串联一个起调节作用的稳压电阻R ，该电阻同时起限流保护稳压二极管的作用。同时我们学习了硅稳压管稳压电路的工作特性，引起稳压电路输出电压变化的因素，主要是输入电压UI的变化和负载电流IO的变化。对于硅稳压管稳压电路，我们要注意选取稳压管得基本原则 【布置作业】习题册6.1教学设计首页教案序号：NO.15系部电气工程系授课教师付胜利教研室教研一室授课学时2 审批人及时间授课班级02-3汽修班1班时间课题名称6.2晶体管串联稳压电路教学目的与要求【知识目标】掌握晶体管串联型稳压电路的原理【能力目标】