模拟电路技术基础 教案 4.5 集成运放非线性应用电路（教案）

4.5集成运放非线性应用电路教案课题名称集成运放非线性应用电路所属科目模拟电路教学对象中职电子技术应用专业班同步教材模拟电路技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时4课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、多媒体教学课件线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）掌握运放非线性应用电路的构成原则；（2）理解运放非线性应用电路的工作原理。能力目标：（1）会分析集成运放非线性应用电路的工作原理；（2）能计算集成运放非线性应用电路的相关参数。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点（1）电压比较器的阈值电压；（2）电压比较器的电压传输特性。教学难点（1）滞回比较器阈值电压的计算；（2）非正弦波发生器的工作原理。教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务4.5集成运放非线性应用电路集成运放典型的非线性应用电路有电压比较器和非正弦波发生器。电压比较器广泛应用在模/数转换接口、电平检测及波形变换等领域。1.单限电压比较器当集成运放工作在开环状态时，只有一个门限电压的比较称为单限电压比较器。它分为非零比较器、过零比较器和限幅比较器3类。1.1非零比较器如图（a）、（b）所示。在图（a）中，当uI<UR时，uO=Uom；当uI>UR时，uO=-Uom。在图（b）中，当uI<UR时，uO=-Uom；当uI>UR时，uO=Uom。输出电压与输入电压的关系见它们的电压传输特性图。1.2过零比较器当基准电压UR=0时，输入电压uI与零电位进行比较称为过零比较器。图（a）、（b）所示分别为反相输入型过零比较器的电路和电压传输特性。1.3限幅比较器在电压比较器的输出端加接稳压二极管限幅电路，就构成了限幅比较器。【例16】分析监控报警电路的工作原理。当需要对某一参数（如封闭容器的压力、温度等）进行实时监控时，可采用如图所示的监控报警电路。其中，uI为通过传感器取得反映参数变化的监控信号，UR为基准电压信号，当uI超过报警门限电压时，报警指示灯亮。2.滞回电压比较器反相型滞回电压比较器的电路和电压传输特性分别如图（a）、（b）所示。2.2同相型滞回电压比较器相比于单限电压比较器，滞回电压比较器具有以下两个优点。（1）引入正反馈后能加速输出电压的转变过程，改善跳变时的输出电压波形。（2）提高了电路的抗干扰能力。【例17】由理想集成运放构成的电压比较器如图所示。已知集成运放的饱和输出电压Uom=10V，图（c）、（d）中的R1=Rf。基准电压UR=2V，试分别画出各电路的输出电压传输特性曲线。3.非正弦波发生器3.1方波发生器方波发生器是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦波发生器。（1）电路组成（2）电路工作原理3.2三角波发生器（1）电路组成（2）电路工作原理

知识小结（1）集成运放工作在非线性区的条件是开环或正反馈。集成运放非线性应用电路有电压比较器和非正弦波发生器。电压比较器广泛应用在模/数转换接口、电平检测及波形变换等领域。（2）集成运放工作在开环状态下为单限电压比较器，分为非零比较器、过零比较器和限幅比较器3类。（3）集成运放工作在正反馈状态下为滞回电压比较器，分为反相型和同相型两类。（4）非正弦波发生器的核心是滞回电压比较器，常见的有方波发生器和三角波发生器。课后拓展：1.完成学习通上的线上