汽車電子技術(shù)基礎(chǔ) 教案15

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1、課程教案首頁 No. 15 授課題目 集成運算放大器電路（一） 教學(xué)單元 學(xué) 時 2 [寸] 4 [] 教學(xué)目標(biāo) ［知識目標(biāo)］: 集成運算放大器的基本結(jié)構(gòu)、電路符號；集成運算放大器主要性能參數(shù)；集成運算放 大器的理想特性及反相運算放大電路的特點。 ［能力目標(biāo)］: 會分析反相運算放大電路輸出電壓、輸入電壓的關(guān)系。 ［素質(zhì)目標(biāo)］: 培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力。 重 占 難點 集成運算放大器的理想特性 虛短與虛斷 教學(xué)方法 啟發(fā)式教授法 能力訓(xùn)練 （作業(yè)） 教學(xué)體會 授課班級 授課時間及地 點 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年

2、月 日（星期 ）第 節(jié)， 樓 室 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 步驟一：以提問的形式提出放大電路中靜態(tài)工作點的作用，從而引出解決的方法。5分鐘 1. 三極管放大電路中為什么要設(shè)置靜態(tài)工作點？ 2 .溫度對放大器靜態(tài)工作點有什么影響？ 步驟二：從放大電路的失真問題聯(lián)想到怎樣解決失真問題，從而引出新課集成電路的特點、結(jié)構(gòu)、 技術(shù)指標(biāo)等。 80分鐘 一、 集成電路基礎(chǔ) 1 .集成運算放大器：是一種高放大倍數(shù)、高輸入電阻、低輸出電阻的直接耦合放大電路 2. 集成電路特點： （1） 制造

3、容量大于2000PF的電容元件很困難，如需大電容必須外接，所以集成運放都采用直 接耦合放大電路。 （2） 制造太大和太小的電阻不經(jīng)濟，占用硅面積大。一般R的范圍為100Q?30KQ,大電阻 用恒流源代替。 （3） 集成工藝是做的元件愈單純愈好做。 （4） 元件的精度低，但對稱性好，溫度特性好。 3. 分類： 按集成度分：小規(guī)模集成電路（100個元器件以下） 中規(guī)模集成電路（100-1000個元器件之間） 大規(guī)模集成電路（1000—100000個元器件之間） 超大規(guī)模集成電路（10000元器件以上） 4. 集成電路的外形 單列扁平式、圓殼式、雙列直插式、單列直插式、直插式

4、、扁平式 二、 集成運算放大器的基本結(jié)構(gòu)、電路符號 偏置電路 1. 輸入級要求：輸入電阻高，零點漂移小，采用差放 2. 中間級 一般采用共射放大電路 3. 輸出級 要求，輸出電阻低，帶載能力強，能輸出較大的電壓幅度及功率。一般都由互補對稱 電路構(gòu)成 4. 偏置電路 給前三部分提供固定的和合適的偏置電流，一般由恒流源電路構(gòu)成。 >oo OU. 符號： U?O U+o 三、 集成運放的主要技術(shù)指標(biāo) 1 .開環(huán)電壓放大倍數(shù)AuO 其數(shù)值很高，一般約為104~107。該值反映了輸出電壓匕0與輸入電壓件和》之間的關(guān)系。 2. 差模輸入電阻ri 運放的差動輸入電阻很

5、高，一般在幾十千歐至幾十兆歐。 3. 閉環(huán)輸出電阻H) 由于運放總是工作在深度負反饋條件下，因此其閉環(huán)輸出電阻很低，約在幾十歐至幾百歐之間。 4. 最大共模輸入電壓Uicmax 運放兩個輸入端能承受的最大共模信號電壓。超出這個電壓時，運放的輸入級將不能正常工作或 共模抑制比下降甚至造成器件損壞。 四、 理想集成運放及其傳輸特性 為簡化分析過程，同時又能滿足實際工程的需要，常把集成運放理想化，集成運放的理想化參數(shù) 為： ① 開環(huán)電壓放大倍數(shù)AuO二8 ② 差模輸入電阻ri=8 ③ 輸出電阻「0二0 ④ 共模抑制比KCMR=oo 1 .虛短 理想運放工作在線性區(qū)時，輸出

6、電壓￡0與輸入電壓Ui之間是線性放大關(guān)系。 因AuO=°°,所以可導(dǎo)出 u,_u Go A”。 運放工作在線性區(qū)差模輸入電壓等于零，說明〃 =u即理想運放的兩個輸入端電位相等。 + — 兩點等電位相當(dāng)于短路。理想運放的兩個輸入端并沒有真正短接，但卻具有短接的現(xiàn)象稱為 “虛短” O 2 .虛斷 又由于理想運放的差模輸入電阻ri=8,所以可近似地認為兩個輸入端均無電流流入。這種現(xiàn) 象稱為“虛斷” o “虛短”和“虛斷”是運放工作在線性區(qū)的兩個重要結(jié)論。 五、反相比例運算電路 Rf u; - u I Ri 1 Uo Rf Rf 以。 a R】 注意：雖然 "=0但不能將反相輸入端和同相輸入端直接相聯(lián)或者直接接地 + — 注意：雖然 "=0但不能將反相輸入端和同相輸入端直接相聯(lián)或者直接接地 + — 步驟三：總結(jié) 5分 1. 理想集成運放的特點； 2. 虛短與虛斷； 3. 反相比例運算電路的特點。