中职教育二年级上学期装备制造大类《乙类和甲乙类功率放大器》教学设计

乙类和甲乙类功率放大器教学设计学校名称：重庆市科能高级技工学校部门：智能工程系课题名称项目七安装调试音响功率放大器任务二乙类和甲乙类功率放大器所属课程模拟电子技术基础教材版本《模拟电子技术基础》刘晓书王毅主编北京理工大学出版社教学对象机电类专业二年级学生学时2-4学时一、教学主要内容认识乙类功率放大器（二）认识甲乙类功率放大器（三）仿真检测甲乙类功率放大器（四）认识集成功率放大器二、教学目标素质目标1.养成安全的行为规范，注重人身安全和设备安全；2.注重职业责任心、职业情感、纪律意识的养成，逐步养成学生职业素养；3.培养学生相互协作的团队意识，解决操作过程遇到的随机问题。知识目标1.了解乙类功率放大器种类、电路结构、特点、输出功率及效率；2.掌握甲乙类功放种类、电路结构、原理、特点、输出功率及效率；3.了解常用集成功放电路型号。技能目标1.会区分OTL、OCL功放电路结构及特点；2.会仿真检测OTL、OCL功放电路的工作点及效率。三、教学重难点（一）教学重点：理解OTL、OCL功放电路组成与工作原理。（二）教学难点：调节OTL、OCL功放电路工作点。四、教法与学法本着以“行动为导向，工学一体”的设计理念，采用“教学做一体”的教学形式。课堂采用行动导向六步法的项目教学法和仿真实验法，学法才用了自主探究法、分组实验法和任务驱动法。教法：行动导向法、仿真实验法学法：自主探究法、分组实验法、任务驱动法五、教学资源及手段本课程资料较完备，动画，作业，测试等模块均已实际运用；同时通过学习通进行课堂教学的应用，及新教学资源的生成；引导学生使用Multisim14仿真软件，进行电路仿真。大力推荐学生主动利用发达的网络资源，获取更多的优质信息，如技工教育网，微信公纵平台等。设备工具：电脑、手机，Multisim14仿真软件学习平台：在一体化教室进行，老师使用多媒体讲解，学生分组使用电脑进行仿真操作和实际操作六、课程思政1.考虑问题要有实际意义，不能太理想化；2培养学生节能减排的意识。七、教学内容上一节课，我们学习了什么是功率放大器，以及甲类功率放大器的特点，本堂课我们主要来学习乙类和甲乙类功率放大器。知识回顾：1.功率放大器主要任务是什么？2.功率放大器技术要求是什么？3.功率放大器一般分为哪三类？4.甲类功放的优缺点新课引入：任务一认识乙类功率放大器乙类功率放大器可以解决甲类功率放大器效率低的问题。它有单管、双管乙类功率放大器。单管乙类功率放大器又有NPN型、PNP型两种。一、认识单管乙类功放电路如图7.7（a）所示，将甲类功放的基极偏置电阻去掉，就构成了单管乙类功放，静态截止，功放管与电阻无消耗，因此效率最高可到达78%。正弦波信号正半周到来时，为克服晶体管的死区电压，信号不会被全部放大，导致输出正半周信号部分损失；正弦波信号负半周到来时，晶体管截止无输出，如图7.7（b）所示。这种乙类功放电路没有实际意义。（a）单管乙类功放电路（b）单管乙类功放输出电流波形7.7单管乙类功放电路及输出波形二、认识双管互补对称乙类功放电路双管互补对称乙类功放电路采用两个特性相同、类型不同的功放管构成，双电源供电，如图所示，一只功放管在正半周导通，另一只在负半周导通，两管交替导通的推挽工作方式，并在负载上将它们的集电极电流波形合成为完整的正弦波，即乙类推挽具有“两管交替工作”和“输出波形合成”两个功能。（a）互补对称乙类功放电路图（b）互补对称乙类功放输出波形图图双管互补对称乙类功放电路及输出波形双管互补对称乙类功放电路基极是零配置，而晶体管VT1、VT2都存在死区电压，因此在正、负半周输入信号低于死区电压时，两只晶体管是截止的，此时无输出电压，这样就在输出电压的正、负半周交界处产生失真。由于这种失真发生在两管交替工作的时刻，故称为交越失真。三、认识双管互补对称乙类功放特点1.双管互补对称乙类功放电路由一对对称的异型晶体管构成，两只功放管与负载RL组成射极跟随器。2.双管互补对称乙类功放电路采用±VCC两组电源供电。3.双管互补对称乙类功放电路中两个管子在信号周期内交替工作，一只在输入信号正半周导通，另一只在负半周导通，犹如一推一挽，各自产生半个周期的信号波形，合成完整的波形。4.双管互补对称乙类功放的每只功放管子只有半个周期内导通管子的导通角为180°，静态电流等于0，效率远远高于甲类功放。5.双管互补对称乙类功放虽然管耗小，效率高，但存在严重的交越失真，使得输入信号的一部分波形被削掉了。在作为音响功率放大时使输出音质严重失真，不能成为实用的功放电路。任务二认识甲乙类功率放大器一、认识甲乙类功率放大器结构甲乙类功率放大器就是在双管乙类功率放大器基础上，给两功放管的基极之间加一个很小的正向偏置电压，克服死区电压，当无信号时，两功放管处于微导通的工作状态，产生很小的静态电流，电流大小相等方向相反，无信号输出；当有信号时，两管在正负半周轮流导通，输出一个周期完整的波形，从而有效的消除了交越失真，其效率接近乙类功放。课程思政：提高效率，避免电能的浪费，一定要有节能减排的意识。二、甲乙类功率放大器分类常用甲乙类功率放大器电路有OTL功放、OCL功放、BTL功放等类型。下面重点介绍常用的OTL功放和OCL功放两类电路。三、OTL功放没有输出变压器的互补对称功率放大器称为OTL功率放大器。OTL功率放大器工作原理与甲乙类功放相同，采用单电源供电，但输出耦合电容C2实际上与电源一起相当于双电源供电。OTL功率放大器接成射极跟随器形式，RP2和VD给功放管提供偏置电压，使功放管静态时工作于微导通状态，从而有效消除交越失真，RP1给激励管VT1提供偏置，同时用于调节功放电路中点电压，使中点电位VA为电源电压的一半，C2为输出耦合电容，一方面耦合信号输出，另一方面又充当功放管VT3工作时的电源，输出信号通过C2耦合送到负载RL上。OTL功率放大器最大输出功率为:POTL功放效率和双管乙类功率放大器一样最高可达78.5%。四、OCL功放这种没有输出电容器的互补对称功率放大器称为OCL功率放大器。OCL功率放大器与OTL功放相似，不同是电路采用双电源±Vcc供电，输出无电容耦合，采用直接耦合输出，为防止电流过大烧坏负载，常在负载支路串接熔断器FU作保护。OCL功率放大器由于是双电源供电，其最大输出功率和双管乙类功率放大器的输出功率相同，即为POCL功率放大器工作在甲乙类状态，克服了交越失真，效率和双管乙类功率放大器一样最高可达78.5%。任务三仿真检测甲乙类功率放大器一、仿真检测OTL功率放大器RP1调中点电位，RP2调静态电流；静态调整好后，输入信号观察输出波形，分析效率。二、仿真检测OCL功率放大器R3调中点电位为零，静态调整好后，输入信号观察输出波形，分析效率。任务四认识集成功率放大器一、集成功率放大器常见型号前面介绍的是采用分立元件的功率放大器，其电路结构复杂、调试检修困难，而集成功率放大器是一种制作简单、免调试、成本低的功率放大器，集成功率放大器电路有模拟电路，也有数字集成电路(也称Ｄ类功率放大器)，功率放大器集成电路型号很多，常用的有：8002B、LM386、ZTDA2030、LM1876、LM4766、TDA7293、LM3886等。二、认识功放集成电路LM386LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考。同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，使得LM386特别适用于电池供电的场合。

LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。其外形和引脚功能如图所示。LM386的1与8脚为增益调整端，当两脚开路时，电压放大数为20倍，当两脚间接10uF电容时，电压放大倍数为200倍；2脚为反相输入端；3脚为同相输入端；4脚为地端；5脚为输出端；6脚为电源正端；7脚为旁路端；6脚与地之间接10uF电容可消除可能产生的自激