功率教学设计及功放课程设计

5/19功率教案刘垓子镇中学教学分析这节要通过功、功率的教学，为学生了解“能”做铺垫，然后通过动能和势能以及机械能及其转化的内容，使学生认识力学中的功和能的关系。为后续学习内能以及能量转化和能量守恒打基础。课程标准要求知道功率的概念结合实例理解功率的概念，理解功率在实际中的应用。学情分析学生对功的概念已经建立，能够判断力是否对物体做功；并且已经学会比较物体运动快慢的常用方法，知道速度的物理意义、定义及公式。这些都对学生学习功率做了很好的铺垫，将有利于学生对功率知识的理解。教学目标1．知识与技能（1）知道功率的概念和功率是表示做功快慢的物理量。（2）结合实例理解功率的概念并用P=W/t进行解题。2．过程和方法（1）通过观察和联系生活实际了解功率的物理意义。（2）通过对功率概念的建立，让学生充分领略比值定义法在物理中的广泛应用。3．情感、态度与价值观培养学生对科学的求知欲，使同学们乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理，有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识。教学重难点重点：功率概念及相关计算。难点：对功率概念的理解。教学过程新课引入1、简单介绍胡夫金字塔，提问把一块重达2.5吨的物体提升10米，重力做功多少？2、古代想要完成这项任务，需要一天甚至几天的时间，而现在呢？塔吊可以在几十分钟内轻松完成这个任务，做功是一样多的，但是现在做功快。做功快慢的比较1、提问；谁做功快？总结：做功一样多时，用时短的做功快。2、提问；谁做功快？总结：用时一样多时，做功多的做功快。3、提问：如果时间和做功都不相同呢？回顾速度定义时的情况，我们引入了速度用以比较单位时间里物体通过的距离。而且采用比值法定义速度，其计算公式是：通过习题，复习回顾功的知识通过古代与现代的对比，理解做功不仅有多少还有快慢创设情景，回忆学习速度时，如何用比值定义法定义物理量。通过提问，使学生知识迁移。用已知物理量速度的比值定义新的物理量，是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律，培养熏陶学生举一反三，触类旁通的能力。功率1、定义：功与时间之比。通常用字母“P”表示。2、公式：P=W/t强调：理解时应注意功率中包含了两个因素，即功和时间。所以要看清做功多的物体不一定做功快，做功时间长的物体不一定做功慢。做功必定要花一定的时间，但花了时间未必做了功。3、单位：瓦特在国际单位制中，功的单位：焦耳（J）；时间的单位：秒（S）；功率的单位：瓦特（W）1瓦特=1焦/秒，功率的单位是瓦（W），含义是：一秒钟做一焦耳的功，1瓦特=1焦/秒，另外1千瓦=1000瓦特，1KW=1000W；1兆瓦=1000千瓦，1MW=1000KW。4、介绍瓦特生平5、提问：功率70W表示什么物理意义？在1s内做了70J的功拖拉机的最大功率的物理意义？通过对瓦特生平的介绍，让学生了解物理学史，进行人文教育，并学习这位伟大科学家为了科学精益求精的钻研精神练习1、使用机械做功时，下面说法正确的是()。A．功率大的机器一定比功率小的机器做功多B．功率大的机器一定比功率小的机器做功时间少C．功率小的机器一定比功率大的机器做功慢D．以上说法都不对2、大石头质量为6t，起重机的吊钩在15s内将大石头匀速提升了1m，起重机提升大石头的功率是多少？3、甲、乙两人爬楼梯，若两人重力之比7：6，从一楼跑上三楼两人所用时间之比为4：5，则甲、乙两人功率之比为。4、如图是甲乙两物体做功与所需时间的关系图象，由图可知（）Ａ．P甲＜P乙B．P甲＞P乙C．P甲=P乙D．无法确定总结本节课主要学习了功率的概念和功率是表示做功快慢的物理量。以及一些简单计算板书设计功率功率定义：功与时间之比公式单位：二、计算《课程设计报告》院系：电子信息工程学院课程名称：电工电子设计设计题目：基于LM386的音频功放系统专业班级：电子工程*班学生姓名：指导老师：课程设计时间：目录一、系统概述 3二、课程设计的目的、意义 3三、技术要求 4四、设计方案 44.1、器件介绍 54.2、电路器件 64.2.1、LM386的内部结构 64.2.2、LM386的工作原理 74.2.3、LM386的管脚分布图 84.2.4、LM386的特性及应用特点 94.3、电路原理 94.4、参数计算 10五、调试过程及解决方法 115.1、电路安装与调试过程 115.2、出现的问题及解决方法 11六、心得体会 12七、参考文献 12八、成绩评定表13

基于LM386的音频功放系统设计一、系统概述功率放大器的作用是给音响放大器的负载（扬声器）提供一定的输出概率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出的信号的非线性失真尽可能小，效率尽可能高。LM386是美国的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或电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地为参考，同时输出端被自动地偏置到电源电压的一半，工作电压范围宽，4~12V或5~18V，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mV，且外围元件少。二、课程设计的目的、意义目的：（1）、掌握音频功放电路的组成、工作原理。（2）、了解并掌握电路设计方法，增强动手能力。从而具备初步的独自设计能力。（3）、通过对电路的调试，累计调试电路的经验。意义：在设计的过程中锻炼动手能力，增强合作意识，加强了我们对《电工电子设计》这门课程的理解，通过设计了解自己哪方面的知识欠缺。在课堂上学的都是基础理论知识，对于如何用实际电路来描述所学知识还是有一定难度。因此通过课程设计，我们可以真正理解其内涵，锻炼我们的思维，培养我们的分析能力以及解决问题的能力。三、技术要求设计一个音频功放电路，设一个旋钮，用于调整功放声音的大小。要求音频信号通过输入端输入到LM386，LM386集成电路对音频信号进行放大，输出到扬声器上，从而实现音频功放。四、设计方案本实验要求设计一个以LM386集成电路为主的音频功放电路，它主要由音频输入，LM386集成电路和扬声器件组成，如图1：图1由LM386集成电路对音频信号进行放大，输出到扬声器上。4.1、器件介绍代号名称规格数量R1、R2电阻4.7K2R10电阻4.7K1R9滑动电阻100K1C5、C8瓷片电容1042C7电解电容10μF1C6电解电容100μF1C9电解电容1000PF1ICLM3861J1音频输入口1J2DC供电插座1D1LED灯1J4扬声器0.25W/8Ω1集成电路插座8脚1万用板1表14.2、电路器件4.2.1、LM386的内部结构图2LM386内部结构LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器，广泛应用于录音机和收音机之中。由图可知，该集成OTL型功放电路的常见类型，与通用型集成运放的特性相似，是一个三级放大电路：第一级为差分放大电路；第二级为共射放大电路；第三级准互补输出级功放电路。4.2.2、LM386的工作原理LM386内部电路原理图如图3所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；T3和T4信号从管的基极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电容的增益。第二级为共射放大电路，T7为放大管，恒流源作有源负载，以增大放大倍数。第三级中的T8和T9管复合成PNP型管，与NPN型管T10构成准互补输出级。二极管D1和D2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入了深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。图3LM386内部电路原理图图4的应用电路为增益20的情形，于pin1及pin8间加一个10μF的电容即可使增益变成200。4.2.3、LM386的管脚分布图LM386的管脚分布如图6所示。图6LM386管脚分布图引脚2为反相输入端，3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μF。4.2.4、LM386的特性及应用特点特性：静态功耗低，约为4mA，可用于电池供电；工作电压范围宽，4-12Vor5-18V；外围元件少；电压增益可调，20-200；低失真度；应用特点：LM386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。输入端以地为参考，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。4.3、电路原理电路原理图如图7所示。J3通过5VUSB电源供电，输入信号通过C5耦合，由反相输入端输入运放。当R9滑点在底端，运算放大器的输入端被短路，对低频信号来说负反馈增强，增益下降，反之亦然。同时滑动R9时还可调节输入电压，当R9滑点在底端时，输入电压为零，此时增益也最小；当R9滑点在顶端时，输入电压为输入音频交流电压，且此时增益也最大。LM386的固定增益为20，在LM386的1脚和8脚之间有一只外接电容，从而使运放的增益放大10倍，约为200。同时滑动R9还可调节输入电压，当R9滑点在底端时，输入电压为零，音量也为零；当R9滑点在顶端时，输入电压为输入音频交流电压。输出级是由LED灯及扬声器组成的。低音频信号通过C6后，流经扬声器放出声音。图7音频功放电路原理图4.4、参数计算最高放大功率：P(max)=VCC^2/R10≈5.32*10^-3W有效放大功率：P(avg)=(VCC/√2)^2/R10≈2.66*10^-3W放大倍数：R9=0时，放大倍数为20R9=100k时，放大倍数为200五、调试过程及解决方法5.1、电路安装与调试过程安装:按照图8所示电路将电路焊接在电路板上。图8音频功放电路实物图调试过程：检查电路装配无误后接通电源（Vcc=+5V），将耳机接口接到手机上，从而输入一个音频信号，此时扬声器发出声音。5.2、出现的问题及解决方法出现问题：功放的声音太小，出现干扰信号DC供电插座使用不便，喇叭声音过小解决方法：①修饰电路，解决线路虚焊问题，更换1与8之间的电容②改用USB电源线，重新换个喇叭六、心得体会LM386放大电路比较简单，不过焊接时要特别注意跳线的存在，尽量合理安排布局，减小短路断路的发生。此电路在生活中应用比较广，如收音机，助听器。应掌握并熟用。在制作过程中觉得自己还是太生疏什么都需查资料。通过这次课程设计我掌握LM386放大电路的装配和检测方法，同时也发现了自己在电子设计和装配上的不足之处。这次课程设计让我更加深刻的了解到动手实践对于一名电子专业学生的重要性。在以后的学习过程里不仅要注重理论知识，更要加强对实际动手能力的训练。七、参考文献[1]童诗白.模拟电子技术基础.北京.高等教育出版社，2000[2]童诗白.数字电子技术基础.北京.高等教育出版社，2001[3]汪学典.电子技术基础实验.武汉:华中科技大学出版社，2006[4]吕东.电工电子实验技术.南京:东南大学出版社，2004[5]杜清珍.电工电子实验技术.西安:西北工业大学出版社，2005

本科生课程设计成绩评定表姓

名**性

别男专业、班级电子信息工程电子工程*班课程设计题目：基于LM386的音频功放系统设计课程设计答辩或质疑记录：问题一：该系统中，音频放大倍数与什么有关？答：与LM386的1pin与8pin之间的电容有关，加上10μF电容，放大倍数提高10倍。问题二：该系统中，输入信号