电子技术基础与技能教案1-12全.doc

第1章 二极管及直流稳压电源
【课题】
1.1 二极管
【教学目的】
1．了解二极管的基本结构、类型和主要参数。
2．掌握二极管的主要特性。
【教学重点】
1．二极管的基本结构、特性和类型。
2．二极管的单向导电特性及伏安特性。
【教学难点】
1．二极管的主要参数。
2．二极管的单向导电特性。
【教学参考学时】
2学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法
【教学过程】
一、引入新课
1．通过实物演示及列举实例，让学生了解二极管的应用，从而激发他们的学习兴趣。
2．简单介绍本征半导体、杂质半导体等半导体的相关知识。
二、讲授新课
1.1.1 二极管的基本结构、特性和类型
1．二极管的基本结构：将一个PN结的两端各引出一个电极，外加玻璃或塑料的管壳封装而成。由P型半导体引出的电极，称为正极（或阳极）；由N型半导体引出的电极，称为负极（或阴极）。
2．二极管的单向导电性：二极管正向偏置时导通，反向偏置时截止。
3．二极管的伏安特性：通过二极管的电流和两端电压之间的对应关系，常用伏安特性曲线来描述。通过伏安特性曲线，了解死区、正向导通、反向截止、反向击穿等概念。
4．二极管的类型：二极管种类有很多，按照其内部结构的不同，可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。
1.1.2 二极管的主要参数
最大整流电流、最高反向工作电压、反向电流。
三、课堂小结
1．二极管的单向导电性。
2．二极管的伏安特性。
3．二极管的主要参数。
四、课堂思考
P4思考与练习题1、2、3。
五、课后练习
P29 一、填空题：1、2；二、判断题：1；三、选择题：2；五、综合题：1。

【课题】
1.2 特殊二极管
【教学目的】
了解几种常见的特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学重点】
特殊二极管的功能、电路符号、工作条件和特性。
【教学难点】
特殊二极管的工作条件及特性。
【教学参考学时】
1学时
【教学方法】
讲授法
【教学过程】
一、复习
1．二极管的单向导电性。
2．二极管的伏安特性。
二、引入新课
列举一些特殊二极管的应用，同时引导学生参与举例，激发学生的求知欲。
三、讲授新课
1.2.1　稳压二极管
稳压二极管利用PN结的反向击穿区具有稳定电压的特性来实现稳压功能。它工作在反向击穿状态，正向特性与普通二极管相同，反向击穿特性较陡，反向击穿电压为几～几十伏。
1.2.2　发光二极管
发光二极管简称为LED，它能把电能转换成光能，实现发光的功能。它工作在正向导通状态，具有单向导电性能，当给发光二极管加上正向电压后，根据材料的不同，它能发出红、绿、黄、蓝或白等多种颜色的可见光，有的还能发出人眼看不见的红外光。
1.2.3　光电二极管
光电二极管也称光敏二极管，是一种将光信号转变成电信号的器件。它工作在反向偏置状态，无光照时，反向电阻高达几十兆欧，有光照时，反向电阻降为几千欧～几十千欧 。
1.2.4 变容二极管
变容二极管PN结之间的电容是可变，由此可以实现改变电容的功能。它工作在反向偏置状态，正向特性与普通二极管相同，反偏时，PN结电容随外加电压升高而降低。
1.2.5　激光二极管
激光二极管是在发光二极管的PN结间安置一层具有光活性的半导体，使其能发射出单波长红外光。它工作在正向导通状态，具有单向导电性能。
四、课堂小结
稳压二极管、发光二极管、光电二极管、变容二极管、激光二极管的功能、电路符号、工作条件及应用场合。
五、课堂思考
P7 思考与练习题1、2。
六、课后练习
P29 一、填空题： 3、7；三、选择题：1。

【课题】
1.3 直流稳压电源
【教学目的】
1．掌握整流电路、滤波电路的组成结构、工作原理。
2．理解直流稳压电源的电路结构、工作原理。
3．学会估算整流、滤波电路的主要参数。
4．掌握三端集成稳压器的应用。
5．了解开关电源的工作特点。
【教学重点】
1．桥式整流电路结构及工作原理。
2．电容滤波电路结构及工作原理。
3．直流稳压电源的组成及功能。
4．三端集成稳压器的类型及应用。
【教学难点】
1．整流、滤波电路及元件的主要参数估算与选用。
2．开关电源的工作特点。
【教学参考学时】
5学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法
【教学过程】
一、引入新课
1．通过对手机充电器输入输出电压的测量，引导学生讨论输入电压的大小、是交流电还是直流电？输出电压的大小、是交流电还是直流电？为什么交流电会变为直流电？大电压会变为小电压？
2．介绍直流稳压电源的组成框图（教材图1.10），使学生了解从交流电变换成直流电的完整过程。
二、讲授新课
1.3.1 整流电路
利用二极管的单向导电性，把交流电变换成脉动直流电的电路称为整流电路。
1．半波整流电路
电路组成：T为电源变压器，用来将220V交流市电电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离；V为整流二极管；为要求直流供电的负载等效电阻。
工作原理：当为正半周时，二极管正向导通，负载上的电压；当为负半周时，二极管反向截止，负载上的电压。
输入、输出电压波形如图1.1所示。由于输出的脉动直流电的波形是输入交流电波形的一半，故称为半波整流电路。
特点：电路结构简单，但电源利用率低，且输出电压中的脉动成分大，只能用在对直流电压波动要求不高的场合，如蓄电池的充电等。

图1.1　教材图1.12半波整流波形图 图1.2　教材图1.15桥式整流波形图
2．桥式整流电路
电路组成：由电源变压器T、四只整流二极管V1～V4 和负载电阻组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流电路。
工作原理：当为正半周时，V1、V3导通，负载上的电压，是一个正向的半波电压；当为负半周时，V2、V4导通，负载上的电压，仍然是一个正向的半波电压，这样，在负载上就得到全波脉动直流电。如图1.2所示。
特点：输出电压高，脉动较小，二极管承受的最大反向电压较低，效率较高，在半导体整流电路中得到了广泛的应用。
3．整流电路及元件的主要参数估算与选用
负载上的直流输出电压：（半波整流）、　（桥式整流）。
负载上的直流输出电流：（半波整流）、　（桥式整流）。　　
整流二极管上的平均整流电流：（半波整流、桥式整流）。
整流二极管所承受的最高反向电压：（半波整流、桥式整流）。
整流二极管的选择可以和为依据，通过查阅器件手册来选出，但要留有一定的余量，以使整流二极管能长期安全工作。
1.3.2 滤波电路
把整流电路输出电压中的波动成分尽可能地减小，改造成接近平稳的直流电的电路称为滤波电路。
1．电容滤波电路
电容滤波电路是将电容器接在整流电路后面，与负载并联。电容C的容量越大，则负载上的电压越平滑。
电容滤波电路结构简单，输出电压高，脉动小，适用于负载电流较小的场合。
2．电感滤波电路
电感滤波电路是将电感元件与负载串联，接在整流电路后面。L越大，滤波效果越好。
电感滤波的峰值电流小，输出特性较平坦，适用于低电压、大电流的场合。
3．复式滤波电路：L 型滤波电路、LC-型滤波电路、RC-型滤波电路。
4．滤波电路及元件的主要参数估算与选用
电容滤波电路的直流输出电压：～（半波整流）、 　　　（桥式整流电容滤波）；
电容滤波电路中滤波电容的选择：负载电阻越小，滤波电容的容量应相对取大。
1.3.3 稳压电路
1．集成稳压电路
固定式三端集成稳压器：常用的固定式三端集成稳压器有W78XX（正电压输出）和W79XX系列（负电压输出）。其主要特点是使用时不需外接元件。
可调式三端集成稳压器：常用的可调式三端集成稳压器有LM117/LM217/LM317系列（正电压输出）和LM137/LM237/LM337系列（负电压输出）。其主要特点是使用时输出电压连续可调。
2．开关稳压电源
开关稳压电源的调整管工作在开关状态，依靠调节其导通时间来实现稳压。了解开关稳压电源的结构框图、稳压过程和应用。
三、课堂小结
1．半波整流电路和桥式整流电路的工作原理。
2．电容滤波电路的工作原理。
3．集成稳压器的常用类型及其特点。
4．开关稳压电源的稳压过程。
四、课堂思考
P16 思考与练习题1、2、3。
P20 思考与练习题1、2。
五、课后练习
P29 一、填空题：4、5、6；二、判断题：2、3；三、选择题：4；四、技能实践题；五、综合题：2、3。

【课题】
实训项目1.1 二极管、整流桥的极性判别与质量判断
【实训目标】
1．掌握常用二极管、整流桥极性的判别方法。
2．掌握常用二极管、整流桥的质量判断方法。
【实训重点】
1．常用二极管、整流桥的极性判别。
2．常用二极管、整流桥的质量判断。
【实训难点】
整流桥的极性判别和质量判断
【参考实训课时】
2学时
【实训方法】
讲授法、演示法、实操法
【实训过程】
一、实训任务
任务一　二极管的极性判别　
1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，用万用表红、黑表笔任意测量二极管两引脚间的电阻值。
2．交换万用表表笔再测量一次。以阻值小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为二极管的正极，红表笔所接的一端为二极管的负极。
任务二　二极管的质量判断
1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×100或×1K挡，分别测量测量二极管的正向电阻和反向电阻的大小。
2．如果正向电阻阻值为几百欧～几千欧，反向电阻阻值为几十千欧～几百千欧以上，则说明二极管质量良好。
任务三　整流桥的引脚判别
1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×1K挡，用黑表笔固定接某一引脚，红表笔分别接触其余三个引脚，如果测量出来的电阻值为一小两大，则黑表笔所接的引脚就是交流输入端；如果测得的电阻值全为大，则黑表笔所接的引脚就是直流输出端的正极；如果测得的电阻阻值全为小，则黑表笔所接的引脚就是直流输出端负极。
2．将黑表笔改换一个引脚，重复上述试步骤，直至确定出全部四个引脚为止。
任务四　整流桥的质量判断
1．将万用表欧姆挡旋钮置于R×1K挡，测量整流桥两输入端之间的正向电阻和反向电阻。
2．测量两输出端之间的正向电阻和反向电阻。
3．如果测量出来两输入端之间的正向电阻和反向电阻均为无穷大，两输出端之间的正向电阻为无穷大，反向电阻为几百欧～几千欧，则说明整流桥质量良好。
任务五　综合训练
分别对2只二极管和2只整流桥进行极性判别和质量判断。
二、实训小结
1．二极管的极性判别和质量判断。
2．整流桥的极性判别和质量判断。
三、课堂思考
1. 如果二极管、整流桥被判断为坏的，能否根据测量数据找出损坏的原因？
2. P29 三、选择题：3。
四、课后作业
1．实训报告及本次实训的体会和收获。
2．完成项目实训评价表的学生自评部分。

【课题】
实训项目1.2 集成直流稳压电源的组装与调试
【实训目标】
1．掌握集成直流稳压电源的工作原理。
2．掌握集成直流稳压电源的安装与调试。
【实训重点】
1．集成直流稳压电源电路的元器件识别和检测。
2．集成直流稳压电源的电路安装与调试。
【【实训难点】
1．集成直流稳压电源的工作原理
2．集成直流稳压电源的调试
【参考实训课时】
2学时
【实训方法】
讲授法、演示法、实操法
【实训过程】
一、实训任务
任务一　理解集成直流稳压电源的工作原理
理解整个电路的工作原理，明确各部分电压的性质(交流/直流)。
任务二　集成直流稳压电源电路的元器件识别
对集成直流稳压电源电路所包含的元器件进行识别，并了解它们在电路中的作用。
任务三　集成直流稳压电源电路元器件的检测
1．变压器的检测。
2．电解电容的检测。
3．电位器的检测。
4．电阻器的检测。
5．三端可调式集成稳压器LM317的检测。
6．整流桥的检测。
任务四　集成直流稳压电源的电路安装
利用万能板对照电路原理图进行元器件的焊接和装配。
任务五　集成直流稳压电源的调试
1．电路检查无误后，在变压器输入端加上220V交流电。
2．分别测量变压器二次绕组两端的电压、滤波电容两端的电压。
3．用螺丝刀调节的阻值，测量电路的输出电压的变化范围。
二、实训小结
1．集成直流稳压电源的工作原理。
2．集成直流稳压电源的调试过程。
三、课堂思考
通过理论计算的方法，估算出滤波电容两端的电压和电路输出电压的变化范围。
四、课后作业
1．实训报告及本次实训的体会和收获；
2．完成项目实训评价表的学生自评部分。
第3章 集成运算放大器
【课题】
3.1 概述
【教学目的】
1．了解集成运放的电路结构及电路符号。
2．了解零漂对放大电路的危害及差分放大电路抑制零漂的原理。
3．理解集成运放的主要参数。
【教学重点】
1．集成运放电路输入与输出信号之间的相位关系。
2．产生零漂的原因、零漂对直接耦合放大电路的危害。
3．差分放大电路的组成、特点。
4．差分放大电路放大差模信号及抑制零漂（共模信号）原理。
【教学难点】
1． 差分放大电路放大差模信号及抑制零漂（共模信号）原理。
2． 集成运放的主要参数
【教学参考学时】
1学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法
【教学过程】
一、引入新课
给学生展示几种常用的集成运算放大器，让学生认识集成运放的外形，了解目前集成运放已经成为组成电子设备的基本单元，它是利用半导体制造工艺将多级放大电路制作在同一块半导体基片上，使其具有很高放大倍数的电路单元。
二、讲授新课
3.1.1 集成运放的电路结构
1．集成运放的电路结构
集成运算放大器一般都由输入级、电压放大级、输出级和偏置电路四个部分组成。
2．集成运放的电路符号
集成运放电路符号如图3.1所示。
“”为同相输入端，“”为反相输入端；“”为输出端；“”表示运算放大器；“∞”表示开环放大倍数极高。同相输入端表示其输出信号与该输入信号相位相同，反相输入端表示其输出信号与该输入信号相位相反。　　　　 　　　　　　　　图3.1　集成运放的电路符号
3.1.2 零点漂移的抑制方法
　1．零点漂移的危害
产生零点漂移最主要的因素是温度的变化，因此，零点漂移也叫温漂。
集成运算放大器的内部电路均采用直接耦合的方式，零点漂移在第一级产生的微弱变化，会在输出级变成很大的变化，会造成测量误差、系统发生错误动作、放大电路无法正常工作等后果，因此，必须抑制零点漂移。
2．零点漂移的抑制方法
目前在集成运算放大器中最有效且广泛采用的抑制零点漂移的方法是输入级采用差分放大电路。
3．差分放大电路
（1）电路的构成及工作原理
最简单的差分放大电路见书本P76页图3.7。它由两个完全对称（所有对应元件的参数均相同）的单管放大电路连接而成，输入信号电压由两管的基极输入，输出电压从两管的集电极之间提取。
在理想情况下，由于电路的对称性，输出信号电压采用从两管集电极间提取的双端输出方式，对于无论什么原因引起的零点漂移，均能有效地抑制。
（2）差模输入
在电路的两个输入端输入大小相等但极性相反的信号电压，即 ,这种输入方式称为差模输入。大小相等、极性相反的信号，称为差模信号。
   差分放大电路对差模信号具有与单管放大电路相同的放大功能，。
（3）共模输入
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压，即，这种输入方式称为共模输入。大小相等、极性相同的信号称为共模信号。
因温度或电源电压等外界因素变化引起两管的零点漂移电压是大小相等、极性相同的。所以，零点漂移等效于共模信号作用的结果。
差分放大电路对共模信号无放大作用，即对共模信号的电压放大倍数为零，。
3.1.3 集成运放的主要参数
1．开环电压放大倍数：，一般在～之间。
2．差模输入电阻：一般在几十千欧到几兆欧。
3．输出电阻：一般在几十欧到几百欧。越小，运放带负载能力越强。
4．输入失调电压：一般为几毫伏。越小，输入级的对称性越好。
5．输入偏置电流：，一般为10nA～1mA，其值越小越好。
6．共模抑制比：。常用分贝表示，其值越大越好，一般大于80。
三、课堂小结
1．集成运放的电路结构及电路符号。
2．抑制零漂的意义及方法。
3．差分放大电路的组成、特点。
4．差分放大电路放大差模信号及抑制零漂（共模信号）原理。
5．集成运放的主要参数。
四、课堂思考
P75 思考与练习题1、2、3、4。
五、课后练习
P93 一、填空题：1、2；二、判断题：1、2、4；三、选择题：1、2。

【课题】
3.2　集成运放常用电路
【教学目的】
1．掌握理想集成运放的两个重要结论。
2．掌握集成运放反相输入电路和同相输入电路的结构、输出电压与输入电压的关系。
3．理解集成运放差动输入电路的结构、输出电压与输入电压的关系。
【教学重点】
1．理想集成运放的两个重要结论。
2．集成运放反相输入电路和同相输入电路的结构、输出电压与输入电压的
关系。
【教学难点】
1．理想集成运放的两个重要结论，“虚短”与“虚断”的含义。
2．集成运放差动输入电路的结构、输出电压与输入电压的关系。
3．由集成运放组成的运算电路的分析思路和计算方法。
【教学参考学时】
2学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法
【教学过程】
一、复习
1．集成运放的电路结构。
2．集成运放的电路符号。
二、讲授新课
在分析集成运放电路时，一般将集成运放看成是一个理想的运放，其等效电路如图3.2所示。集成运放理想状态下的参数是：
开环电压放大倍数→ ∞
差模输入电阻→ ∞
输出电阻→0
共模抑制比→ ∞　 图3.2　理想运放的等效电路
根据上述的理想条件，若运放工作在线性放大区，便可得出如下两个重要结论：
（1）理想运放两输入端电位相等，即
集成运放同相输入端和反相输入端电位相等，相当于同相与反相输入端之间短路，但不是实际短路，故称为虚假短路，简称“虚短”。
（2）理想运放输入电流等于零，即
集成运放同相和反相输入端的净输入电流都为零，好像电路断开一样，但又不是实际断路，故称为虚假断路，简称“虚断”。
3.2.1 反相输入电路
1．电路结构与特点
反相输入电路的特点如书P79页图3.9所示，输入电压经电阻从集成运放的反相输入端加入，同相输入端经电阻接地，在输出端与反相输入端之间接有负反馈电阻。
2．输入、输出电压关系：　，电压放大倍数为：
输出电压的大小与输入电压的大小成正比例关系，负号表示输出电压与输入电压相位相反。因此，反相输入电路又称作反相比例运算电路。
3．举例说明反相输入电路的分析思路和计算方法。
3.2.2 同相输入电路
1．电路结构与特点
同相输入电路的特点如书P80页图3.10所示，输入电压经电阻从同相输入端加入，输出端与反相输入端之间接有负反馈电阻。
2．输入、输出电压关系：　，电压放大倍数为：。
同相输入电路中输出电压的大小与输入电压的大小成正比例关系，且输出电压与输入电压相位相同。因此，同相输入电路又称作同相比例运算电路。
3．举例说明同相输入电路的分析思路和计算方法
*3.2.3 其他形式的电路
1．加法运算电路
加法运算电路的特点如书P81页图3.12所示，在反相输入电路的基础上，增加二个输入端。
输出电压为：
如果取，则　。
输出电压是三个输入电压、、之和，实现了三个信号的加法运算。式中的负号表出输出电压与输入电压之和的相位相反。
2．减法运算电路
减法运算电路的特点如书P82页图3.13所示，在电路同相输入端和反相输入端均有输入信号。
当电路满足，且时，输出电压与输入电压的关系为：。　
输出电压与两个输入电压、之差成正比，实现了两个信号的减法运算。
三、课堂小结
1．理想集成运放的两个重要结论，“虚短”与“虚断”的含义。
2．反相输入电路的结构特点及输入、输出电压关系。
3．同相输入电路的结构特点及输入、输出电压关系。
四、课堂思考
P79 思考与练习题1、2。
五、课后练习
P93 一、填空题：3、4；四、技能实践题：1；五、综合题：1、2。

【课题】
3.3 负反馈放大电路
【教学目的】
1．理解负反馈的定义，了解负反馈放大电路的组成结构。
2．掌握负反馈放大电路的类型和分析方法。
3．了解负反馈对放大电路性能的影响。
【教学重点】
1．负反馈放大电路的组成结构。
2．负反馈类型的判别方法。
3．负反馈对放大电路性能的影响。
【教学难点】
1．负反馈类型的判别。
2．负反馈对放大电路性能的影响。
【教学参考学时】
3学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法、案例分析法
【教学过程】
一、引入新课
分析一个带反馈的放大电路，使学生了解反馈的初步概念，了解正反馈和负反馈的含义。
二、讲授新课
3.4.1 负反馈放大电路的组成与分类
1.负反馈放大电路的组成
负反馈放大电路由基本放大电路和反馈电路两部分组成。结合书本P85页图3.16负反馈放大电路的组成框图介绍负反馈放大电路各组成部分。
2.负反馈放大电路的分类
负反馈放大电路有4种类型：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。
（1）直流反馈和交流反馈
根据反馈量是交流量还是直流量判断。反馈到输入端的信号是直流电压或电流，称为直流反馈；反馈到输入端的信号是交流电压或电流，称为交流反馈。
（2）电压反馈和电流反馈
根据反馈电路与基本放大电路的输出端的接法不同判断。反馈电路与基本放大电路的输出端并联，反馈信号取自基本放大电路的输出电压，为电压反馈；反馈电路与基本放大电路的输出端串联，反馈信号取自基本放大电路的输出电流，为电流反馈。
（3）串联反馈和并联反馈
根据反馈电路与基本放大电路的输入端的接法不同判断。反馈电路与基本放大电路的输入端串联，反馈信号以电压的形式出现在输入回路，为串联反馈；反馈电路与基本放大电路的输入端并联，反馈信号以电流的形式出现在输入回路，为并联反馈。
3.4.2 负反馈对放大器性能指标的影响
1．降低放大倍数。
2．提高放大倍数的稳定性。
3．减小非线性失真。
4．展宽通频带。
5．改变输入、输出电阻。
3.4.3 负反馈放大电路分析
对于负反馈放大电路的分析，主要包括3方面的工作：一是找出反馈元件，确定反馈去路；二是判别反馈极性，确定是正反馈还是负反馈；三是判断反馈的类型。
1．判别电路是否存在反馈：找出连接输出回路与输入回路之间的反馈元件，有反馈元件，电路就存在反馈。
2．判别是正反馈还是负反馈：采用瞬时极性法。反馈信号极性与输入信号极性相反，为负反馈；反馈信号极性与输入信号极性相同，则为正反馈。
3．判别反馈类型：在输入端判别是串联反馈还是并联反馈，在输出端判别是电压反馈还是电流反馈。
四、课堂小结
1．负反馈放大电路的组成结构。
2．负反馈类型的判别方法。
3．负反馈对放大电路性能的影响。
五、课堂思考
P86 思考与练习题1、2、3。
六、课后练习
P93 一、填空题：5、6、7；二、判断题：3、5；三、选择题：3、4；四、技能实践题：2。

【课题】
实训项目3.1集成运放常用电路的测量
【实训目标】
掌握集成运放电路的测量方法。
【实训重点】
1．反相输入电路的测量。
2．同相输入电路的测量。
【实训难点】
集成运放的调零。
【参考实训课时】
2学时
【实训方法】
讲授法、演示法、实操法
【实训过程】
一、实训任务
任务一　集成运放的调零
按照书本P91页的操作步骤，通过外接电路对集成运放LM741进行调零。
任务二　反相输入电路的测量
1．利用模拟电子技术实验箱连接LM741集成运放的反相输入电路。
2．在反相输入端加入直流电压 ，依次将调到-0.8V、-0.4V、+0.4V、+0.8V，用万用表测量出每次对应的输出电压。
任务三　同相输入电路的测量
1．利用模拟电子技术实验箱连接LM741集成运放的同相输入电路。
2. 在同相输入端加入直流电压 ，依次将调到-0.8V、-0.4V、+0.4V、+0.8V，用万用表测量出每次对应的输出电压。
二、实训小结
1．集成运放LM741的调零方法。
2．反相输入电路的连接与测量。
3．同相输入电路的连接与测量。
三、课堂思考
输入电压调到-0.8V、-0.4V、+0.4V、+0.8V时，分别计算反相输入电路与同相输入电路对应的输出电压值。
四、课后作业
1．实训报告及本次实训的体会和收获。
2．完成项目实训评价表的学生自评部分。

【课题】
实训项目3.2 集成运放常用电路的安装和调试
【实训目标】
1．掌握集成运放组成的两级放大电路的工作原理。
2．掌握集成运放组成的两级放大电路的安装与调试方法。
【实训重点】
1．集成运放组成的两级放大电路的工作原理。
2．由原理图设计电路连接图。
3．集成运放组成的两级放大电路的测量。
【实训难点】
1．由原理图设计电路连接图。
2．集成运放组成的两级放大电路的测量。
【参考实训课时】
2学时
【实训方法】
讲授法、演示法、实操法
【实训过程】
一、实训任务
说明：由于学时的原因，可根据学生的实际情况，将实训任务的部分内容安排在课余时间完成。
任务一　理解电路的工作原理
由集成运放组成的两级放大电路见书本P95图3.41所示。、、分别为第一级放大电路的输入、平衡和反馈电阻；、、分别为第二级放大电路的输入、反馈和平衡电阻；为电路输出负载电阻。
第一级放大倍数为：，第二级放大倍数为：，总电压放大倍数为。
任务二　元器件识别
在集成运放组成的两级放大电路中，主要的元器件有集成运放TL082和电阻，了解它们在电路中的作用，并在安装之前对它们进行检测，以确保元器件是好的。
任务三　电路安装
利用万能板对照电路连接图进行元器件的焊接和装配。
任务四　电路调试
1．检查电路连接无误后，接通±12V直流电源。
2．由信号发生器输出一个20、的正弦信号，加到放大电路的输入端。
3．用示波器分别测量、、的值。
二、实训小结
1．集成运放组成的两级放大电路的工作原理。
2．集成运放组成的两级放大电路的调试过程。
三、课堂思考
通过理论计算的方法，估算出集成运放组成的两级放大电路第一级、第二级和总输出电压的值，并与实训测量值进行比较。
四、课后作业
1．实训报告及本次实训的体会和收获；
2．完成项目实训评价表的学生自评部分。

第4章 低频功率放大器
【课题】
4.1低频功率放大器概述
【教学目的】
1．了解低频功率放大器基本要求。
2．掌握功率放大器的三种工作状态。
3．了解功率放大器的常用耦合方式。
【教学重点】
1．低频功率放大器基本要求。
2．低频功率放大器的分类。
【教学难点】
1．低频功率放大器基本要求。
2．功率放大器的三种工作状态。
【教学参考学时】
1学时
【教学方法】
讲授法
【教学过程】
一、引入新课
1．复习电压放大器主要任务。
2．列举低频功率放大器的应用：如扩音系统或收音机电路中的功放电路。
二、讲授新课
4.1.1低频功率放大电路的基本要求
功率放大器作为放大电路的输出级, 具有以下几个特点和基本要求：
1．能向负载输出足够大的不失真功率
由于功率放大器的主要任务是向负载提供不失真的信号功率，因此，功率放大器应有较高的功率增益，即应有较高的输出电压和较大的输出电流。
2．有尽可能高的能量转换效率
功率放大器实质上是一个能量转换器，它将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载，因此，要求其转换效率高。
3．尽可能小的非线性失真
由于输出信号幅度要求较大，功放管（三极管）大都工作在饱和区与截止区的边沿，因此，要求功放管的极限参数ICm、 PCm、 V（BR）CEO等除应满足电路正常工作外还要留有一定余量，以减小非线性失真。
4．功放管散热性能要好
直流电源供给的功率除了一部分变成有用的信号功率以外，还有一部分通过功放管以热的形式散发出去（管耗），因此，降低结温是功率放大器要解决的一个重要问题。
4.1.2低频功率放大器的分类
1．按电路工作状态分类
（1）甲类功放电路
甲类功放电路中的功放管始终工作在三极管输出特性曲线的线性部分如图4.1（a）所示，即在输入信号的整个周期内，功放管始终导通，故电路输出波形失真小，但因静态时，功放管处于导通状态，且静态电流（ICQ）较大，电路转换效率较低，理想情况下最大效率达50%。
（2）乙类功放电路
乙类功放电路在静态时，功放管处于截止状态，如图4.1（b）所示，即在输入信号的整个周期内，功放管只在输入信号的半个周期内导通的。因此，电路需用两只参数基本一致的功放管轮流工作（推挽）才能输出完整的波形信号。由于静态电流为零，电路转换效率较高，理想情况下可达78.5%，但因电路输出波形存在交越失真（注：该内容将在4.2 常用低频功率放大器中学习），需解决失真问题。
（3）甲乙类功放电路
甲乙类功放电路在静态时，功放管处于微导通状态，如图 4.1（c）所示，即在输入信号的整个周期内，功放管只在输入信号的大半个周期内导通。与乙类功率放大器电路一样，需用两只参数基本一致的功放管轮流工作（推挽）才能输出完整的波形信号。由于静态时管子仍然处于导通状态，因此，在输入信号很小时，两个功放管同时都工作，克服了交越失真。电路转换效率略低于乙类，原因是静态时电路中仍有很小的电流，电路会消耗部分电源功率。
图4.1 功放管的三种工作状态
2．按耦合方式分类
（1）阻容耦合功放电路——功放电路输出端通过耦合电容连接负载，如：OTL功放电路。
（2）变压器耦合功放电路——功放电路输出端通过变压器连接负载。变压器具有阻抗变换作用，可使负载获得最大功率，但由于有变压器体积大、损耗大、频率特性差等不足之处，目前应用不多。
（3）直接耦合功放电路——功放电路输出端无需通过任何元件而直接与负载相连，如：OCL功放电路及集成功放电路。
三、课堂小结
1．低频功放电路的基本要求。
2．低频功放电路的分类。
四、课堂思考
P97思考与练习题1、2、3。
五、课后练习
P108 一、填空题：1~4；二、判断题：2；三、选择题：1~4。

【课题】
4.2常用低频功率放大器
【教学目的】
1．会识读OTL、OCL功放电路的电路图。
2．理解OCL和OTL功放电路的工作原理。
3．理解产生交越失真原因、掌握消除交越失真的方法。
4．会计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。
5．了解功放器件的选用及安全使用常识。
【教学重点】
1．OCL和OTL功放电路组成、主要元件的作用及工作原理。
2．消除交越失真的方法。
3．计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。
4．功放器件的选用及安全使用常识。
【教学难点】
1． 产生交越失真的原因及消除方法。
2． OCL功放电路主要元件的作用及工作原理。
3． OTL功放电路主要元件的作用及工作原理。
【教学参考学时】
4学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法。
【教学过程】
一、引入新课
复习低频功率放大器的分类。
二、讲授新课
4.2.1 OCL功率放大器
一、未设偏置电路的OCL功放电路
1．电路组成特点
（1）由一对特性参数基本相同，导电类型不同的功放管V1（NPN管）和V2（PNP管）组成的射极输出器构成，如图4.2所示。
（2）电路输出端采用直接耦合。
（3）电路采用双电源供电。
Vcc
（4）电路未设置偏置电路，静态时两功放管均处于截止状态，即电路工作在乙类状态。
2．电路工作原理
Vcc
（1）静态时，由于V1和V2特性相同，供电电源对称，使功放管发射极到地的电压，即中点电位VA=0，功放管V1、V2均截止，电路中无功率损耗。
交越失真
图4.3
（2）当输入交流信号vi为正半周期时, V1正偏导通，V2反偏截止, 信号经V1管放大，V1管集电极电流ic1流经负载RL，在RL上形成输出电压vo的正半周，如图4.3（教材图4.6）所示，其电流方向如图4.2中箭头所示。
（3）当vi为负半周时,V1反偏截止,V2正偏导通, 信号经V2管放大，V2管集电极电流ic2流经RL，在RL上形成输出电压vo的负半周，电流方向与正半周相反。
因此，在输入信号变化一个周期内，V1、V2交替半周导通，犹如一推一挽，在负载上合成完整的信号波形。
3．电路存在交越失真
（1）交越失真
输出波形在正、负半周的交替处产生失真称为交越失真，如图4.3所示。
（2）产生交越失真的原因
电路未设置偏置电路，功放管因静态电流为零，处于截止状态。在输入信号vi 小于死区电压时，三极管不能导通，造成两功放管在输出信号的正、负半周交接处（零点附近）电压为零，产生波形失真。
（3）克服交越失真的方法：给功放管设置适当的直流偏置，使其静态时处于微导通状态，即工作于甲乙类状态，如图4.4（教材图4.7）所示。电路中接入二极管V3和V4的目的就是给功放管V1和V2加入直流偏置，消除电路的交越失真。
二、加有偏置电路的OCL功放电路
1．电路组成特点
在图4.3所示电路的基础上增加了：
（1）激励管（推动管）V5——起电压放大作用，推动功放管工作。
（2）R1——V5管的集电极电阻，可将V5放大的电流信号转换为电压信号。
（3）V3、V4、R1和R2——构成V1、V2的偏置电路，使电路工作于甲乙类状态，其目的是克服交越失真。
（4）R2——V1管的发射极负反馈电阻，起稳定静态工作点和改善输出信号失真的作用。
2．工作原理
（1）在vi的正半周（瞬时极性见图），V5输出负极性信号，V1反偏截止，V2正偏导通，信号经V2放大后，形成信号电流iC2，并在RL两端产生负半周输出信号电压vo，V2的直流电源由–Vcc提供。
（2）在vi 的负半周，V5输出正极性信号，V1正偏导通，V2反偏截止，信号经V1放大后形成信号电流iC1，在RL两端产生正半周输出信号电压vo，V1的直流电源由Vcc提供。
3．OCL功放电路的输出功率和效率
（1）OCL功放电路最大输出功率
（2）由于功放管静态时有微小的偏置电流，所以其最大效率略低于乙类。
4.2.2 OTL功率放大器
OCL功放电路具有低频响应好、便于集成化的优点，但需要两个独立的电源，在实际应用中不太方便。OTL功放电路采用单电源供电，是一种常用的功放电路。
1．电路组成
OTL功放电路如图4.5所示，其组成特点及元件的主要作用如下：
（1）V1、RP1、R1、R2、R3、R5和C2组成激励级：起电压放大作用，推动功放管工作。其中C2是中和电容，防止电路产生高频自激。
（2）可调电阻RP1作用：①给激励管V1发射结提供正向偏置电压；②调节电路中点电压，使两功放管发射极公共点（A点）电位为电源电压的一半，即为 ；③起电压并联负反馈作用，既可稳定静态工作点又能稳定输出信号的幅度。
（3）V3和V4：起