模拟电路技术基础 教案 第4章 直接耦合放大器和集成运算放大器

PAGEPAGE44.1直流放大器的特殊问题教案课题名称直流放大器的特殊问题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2课时教学目标：了解直流放大器的定义；理解直流放大器的幅频特性；掌握直流放大器的两个特殊问题及解决办法。教学重点：直流放大器的幅频特性，直流放大器的两个特殊问题。教学难点：直流放大器的两个特殊问题及解决办法教学过程批注任务4.1直流放大器的特殊问题把变化极其缓慢的信号或某个直流量的变化信号统称为直流信号，用来放大直流信号的放大器称为直流放大器。也就是说，由于直流放大器必须具备下限工作频率趋于零的良好低频特性，所以只能采用直接耦合方式。直流放大器的幅频特性将放大器各级之间，以及放大器与信号源或负载直接连起来，或者将经电阻等能通过直流的元器件连接起来，这种方式称为直接耦合方式。直流放大器和阻容耦合放大器的幅频特性分别如图4-1（a）、（b）所示。然而，直接耦合方式有其特殊问题，即存在前后级静态工作点互相牵制与零点漂移问题。直流放大器只有妥善解决好这两个问题之后，才具有实用价值。直流放大器在应用中需要解决的问题2.1前后级静态工作点互相牵制【例1】在如图4-2所示的电路中，已知VCC=12V，Rb1=150kΩ，Rb2=20kΩ，Rc1=3kΩ，Rc2=2kΩ，RL=4kΩ，三极管的β1=β2=50，均为硅管。试求：（1）断开VT2的基极，求前级单独工作时的静态工作点参数。（2）两级直接耦合后，估算VC1Q、VC2Q、IC2Q、IB2Q的数值。①用抬高后级三极管发射极电位来增大前级三极管动态范围的方法；②采用NPN管和PNP管组成互补耦合的方法，如图4-3所示。2.2零点漂移（1）零点漂移的概念。（2）引起零漂的原因和零漂的危害。（3）衡量零漂的性能指标。一般都将输出零漂电压折合到输入端来衡量零漂的大小，即用输出端零漂电压除以放大器的放大倍数（），得到的数值就是等效到输入端的零漂电压，简称输入零漂。【例2】有两个直流放大器，其电压放大倍数分别为=-1000、=200。当温度变化10℃时，两个放大器输出端的零漂电压分别为uO1=1V、uO2=0.5V，请通过计算来比较两个放大器温度特性的优劣。（4）抑制零漂的措施。①选用稳定性能好的硅三极管作为放大管。②采用单级或级间直流负反馈来稳定静态工作点，利用二极管或热敏元器件进行温度补偿。③采用直流稳压电源，以减小由电源电压波动引起的零漂。④采用差动放大器抑制零漂。应知应会知识小结（1）我们把变化极其缓慢的信号或某个直流量的变化信号统称为直流信号，用来放大直流信号的放大器称为直流放大器。（2）直流放大器的特殊问题和改善方法（措施）。①采用抬高后级三极管的发射极电位来增大前级三极管的动态范围或采用NPN管和PNP管组成互补耦合电路来改善前级与后级静态工作点互相牵制的问题。②选用稳定性能好的硅三极管作为放大管、采用单级或级间直流负反馈稳定静态工作点，或者利用二极管或热敏元器件进行温度补偿、采用直流稳压电源、采用差动放大器等措施来改善零漂。课后作业：见4.7中同步练习题一、填空题1、2；二、判断题2、8；四、简答题1。课后记要：4.2差动放大器教案课题名称差动放大器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2课时教学目标：熟悉差模信号和共模信号的概念；掌握差动放大器的组成及特点，掌握差动放大器的工作原理；掌握方法。教学重点：差模信号与共模信号，差模信号的放大原理，零漂和共模信号的抑制原理，差动放大器的电路形式。教学难点：教学过程批注任务4.2差动放大器差模信号与共模信号1.1两端均不接地的信号源与放大器图4-5所示为两端均不接地的信号源与放大器示意图。分析可知，输出电压uab为后续放大器应满足如下要求。（1）放大器的放大倍数足够大，并且两个输入端均不能接地。（2）放大器的输入与输出应具有线性关系，即输出uo正比于输入uab。（3）a、b两端对地的电位Va、Vb不会影响输出uo。能满足上述要求的放大器就是差动放大器。差模信号与共模信号的概念差模信号定义为两输入信号之差，即usd=us1-us2共模信号定义为两输入信号的算术平均值，即当用差模信号和共模信号来表示两个输入电压时，运算可得2.2差动放大器的组成和特点差动放大器也叫差分或差值放大器。1．对差模信号的放大作用差动放大器的双端输出电压为双端输出时的差模电压放大倍数为2．对零漂和共模信号的抑制作用（1）对零漂的抑制作用。（2）对共模信号的抑制作用。3．共模抑制比共模抑制比（）定义为差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值，即如果用分贝表示共模抑制比，则4．对差动输入（任意输入）的放大作用根据叠加原理，差动输入时，差动放大器的双端输出电压的一般表达式为5．差动放大器的输入-输出组合方式如图4-10所示，分别为双端输入-双端输出、双端输入-单端输出、单端输入-双端输出、单端输入-单端输出。【例3】在如图4-11所示的电路中，已知VCC=VEE=10V，IS=2mA，Rc=5.1kΩ，Rb=1kΩ，rbe=2.6kΩ，三极管均为硅管且β1=β2=90，=60dB。试求：（1）电路的静态工作点参数。（2）单端从VT2的集电极输出时的差模电压放大倍数的数值。（3）双端输出时电路的差模电压放大倍数和共模电压放大倍数。（4）【例4】如图4-12所示，已知VCC=VEE=12V，Rc1=Rc2=5kΩ，Rs1=Rs2=1kΩ，Rw=100Ω，Rb1=30kΩ，Rb2=15kΩ，Re=3.3kΩ，三极管均为硅管且β1=β2=50，rbe=3kΩ，。试求：（1）电路的静态工作点参数。（2）差模电压放大倍数、差模输入/输出电阻。（3）接入RL=5kΩ的负载后，采用单端输出方式的差模电压放大倍数和输出电阻。应知应会知识小结（1）差模信号定义为两输入信号之差，是有用输入信号；共模信号定义为两输入信号的算术平均值，是放大器输入端的干扰信号。（2）差动放大器可以抑制零漂移、共模信号，放大差模信号。（3）差动放大器输入端的连接方式取决于信号源，输出端的连接方式取决于负载。（4）差动放大器有双端输入-双端输出、双端输入-单端输出、单端输入-双端输出、单端输入-单端输出4种输入-输出组合方式。课后作业：见4.7中同步练习题一、填空题3、4、5；二、判断题3、4、5、6、7；三、单项选择题1、2、3、4、5、6、7；五、计算题1、2；六、综合题1。课后记要：任务三集成运算放大器基础知识教案课题名称集成运算放大器基础知识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2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）了解集成电路的特点、种类及用途；（2）了解几种典型的集成运放的引脚图；（3）掌握集成运放在线性和非线性应用时的条件与分析方法。能力目标：（1）会集成运放的应用接线。（2）掌握集成运放在线性和非线性应用时的条件与分析方法。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）理解集成运放的组成结构框图和功能；（2）掌握理想集成运放的特性；教学难点根据理想集成运放的“虚断”和“虚短”两个重要结论。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三集成运算放大器基础知识4.3.1集成电路概述集成电路定义：在一块单晶硅片上，用光刻法制作好所需的三极管、二极管、电阻和电容元器件，按一定的要求把它们连接起来，构成完整的功能电路，即集成电路。集成电路广泛应用于各种电子设备中。1．集成电路的特点（1）对称性好。集成电路中的元器件均来自同一块硅片，故制作同类元器件的性能一致性很高。（2）用有源元器件代替无源元器件。在集成电路中，阻值小的电阻通常用硅片的体电阻制作；阻值大的电阻或用三极管（或场效应管）来代替，或外接的方法解决。因此，为减小硅片面积，尽量用有源元器（三极管或场效应管）件代替无源元器件（电阻或电容）。（3）级间耦合多采用直接耦合方式。在集成电路中，容量小的电容用PN结的结电容制作，容量大的电容只能采用外接的方法解决。因此，级间耦合多采用直接耦合方式。2．集成电路的种类及用途①按管子和元器件数量即集成度来分，可分为小规模、中规模、大规模和超大规模集成电路。②按所用器件的类型来分，可分为双极型和单极型集成电路。③按其功能来分，可分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。数字集成电路主要用于脉冲信号的处理。模拟集成电路是对模拟信号进行放大或变换的电路，它又分为集成运算放大器、宽带放大器、功率放大器、直流稳压器及各种专用集成电路等。集成运算放大器简称集成运放。它在模拟集成电路中应用极为广泛，也是我们今天学习的内容。4.3.2集成运放的构造与符号1．集成运放的结构框图集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路4部分组成，如图4-13所示。集成运放各部分的作用描述如下。图4-13集成运放的结构框图（1）输入级：通常由具有恒流源的差动放大电路构成，目的是尽量提高共模抑制比、减小放大电路的零漂、增大输入阻抗、产生一定的电压增益。它有两个输入端。其中一端为同相输入端，当输入信号由该端输入时，输出信号与输入信号相位相同；另一端为反相输入端，当输入信号由该端输入时，输出信号与输入信号相位相反。（2）中间级：通常由2～3级共发射极放大电路构成，以获得足够大的电压放大倍数。（3）输出级：通常由三极管共集电极放大器或互补对称电路组成，这种电路类型可以减小输出电阻，增强电路的带负载能力。（4）偏置电路：一般由各种恒流源电路构成，作用是为上述各级电路提供稳定、合适的偏置电流，决定各级的静态工作点。2．集成运放的外形和符号集成运放的封装外形如图4-14（a）所示。主要有圆壳式、双列直插式和扁平式，国产集成运放的封装外形主要采用圆壳式和双列直插式。集成运放的图形符号如图4-14（b）所示。其中，“”代表信号的传输方向，“∞”代表理想情况下的开环差模增益为无穷大，左侧的“-”和“+”分别表示反相输入端与同相输入端，右侧的“+”表示输出端。集成运放的引脚有多个，在绘制其原理电路图时，通常只画输入端和输出端。图4-14集成运放的封装外形和图形符号4.3.3常用集成运放简介1．集成运放的引脚及功能图4-15所示为几种典型的集成运放的引脚图。其中，OP07为低噪声高精度单运放、LM358为通用型双运放、LM324为通用型四运放、CF747为通用型双运放。图4-15几种典型的集成运放的引脚图集成运放通常有8～14个引脚，表4-1所列为OP07的引脚符号及功能说明，对于其他集成运放的引脚符号及功能，读者可触类旁通。表4-1OP07的引脚符号及功能说明引脚符号功能引脚符号功能引脚符号功能引脚符号功能1OA调零端3IN(+)同相输入端5NC空脚7+VCC正电源端2IN(-)反相输入端4-VCC负电源端6OUT输出端8OA调零端2．集成运放的应用接线（1）国产第一代集成运放F004的外接线如图4-16（a）所示。可见，圆壳式集成运放的引脚顺序是引脚向上，序号自标志起从小到大按顺时针方向排列。引脚功能如下。7脚接正电源（+15V），4脚接负电源（-15V），6脚为输出端，1、4、8脚接调零电位器，3脚为同相输入端，2脚为反相输入端，5、6脚之间的200k电阻及RP、CP的作用是消除自激。（2）7脚接正电源（+9～+18V），4脚接负电源（-18～-9V），6脚为输出端，1、4、5脚外接调零电位器，3脚为同相输入端，2脚为反相输入端，8脚为空脚。（3）新型集成运放OP07的外接线如图4-16（c）所示。不同类型集成运放的引脚排列和引脚功能是不同的，应用时可查阅产品手册来确定。图4-16几种典型集成运放的外接线4.3.4集成运放的主要参数1．开环差模电压放大倍数Auo在未引入反馈时，集成运放的输出电压与输入差模电压之比称为开环差模电压放大倍数，记作Auo，Auo的理想值为无穷大，实际产品的典型值为105～107，即100～140dB。2．输入电阻ri和输出电阻rori是指在集成运放开环的情况下，差模输入电压与输入电流之比。它的理想值为无穷大，实际值为几百千欧到几兆欧。ri越大，对信号源的影响越小，集成运放的性能越好。ro是指在集成运放开环且不接负载的情况下，输出端对地的交流等效电阻。它的理想值为零，实际值在几十欧左右。ro越小，电路的带负载能力越强，集成运放的性能越好。3．共模抑制比KCMRKCMR用来综合衡量集成运放的放大能力和抗零漂、抗共模干扰的能力，其理想值为无穷大，实际值可达80dB以上。其值越大越好。4．开环带宽BWBW是指开环电压放大倍数随信号频率的升高而下降3dB所对应的频带宽度。BW越宽，集成运放性能越好。4.3.5集成运放的理想特性集成运放性能突出，尽管其应用十分广泛，但其工作区域只有两个，或工作在线性区，或工作在非线性区。在实际应用和分析集成运放电路时，可将实际集成运放视为理想集成运放，这样可大大简化对电路的分析过程。1．理想集成运放的特性（1）开环电压放大倍数Auo→∞。图4-17理想集成运放的等效电路（2）输入电阻ri→∞。（3）输出电阻ro→0。（4）共模抑制比KCMR→∞。（5）开环带宽BW→∞。（6）零输入、零输出，即当uI+=uI-时，uO=0。满足上述理想参数的集成运放称为理想集成运放，其等效电路如图4-17所示。2．关于理想集成运放的两个重点结论（1）理想集成运放的两个输入端的电位差趋于零，即“虚短”。集成Auo即两个输入端的电位近似相等，相当于短路。但内部并没有短路，也不能人为地在外部将其短接，故称为“虚假短路”，简称“虚短”。（2）理想集成运放的输入电流趋于零，即“虚断”。理想集成运放两个输入端满足uI+≈uI-，而输入电阻ri→∞，因此必然没有电流流入集成运放内部，即即两个输入端取用的电流相等且几乎为零，相当于断路。但内部并没有真正断开，故称为“虚假断路”，简称“虚断”。3．集成运放在线性和非线性应用时的条件与分析方法集成运放的电压传输特性如图4-18所示。应用时的工作条件用实际电压传输特性曲线予以说明。图4-18集成运放的电压传输特性（1）工作在线性区（虚线部分）的条件是电路引入深度负反馈，线性区的分析依据是“虚短”和“虚断”，即uI+≈uI-，iI=0（2）工作在非线性区（实线部分）的条件是开环或正反馈状态，分析依据是“虚断”，“虚短”不再适用，即当uI>0，即uI+>uI-时，uO=+Uom；当uI<0，即uI+<uI-时，uO=-Uom。应知应会知识小结（1）集成电路具有对称性好、用有源元器件代替无源元器件、级间耦合多采用直接耦合方式的特点，分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。（2）集成运放由输入级、中间级、输出级和偏置电路4部分组成。（3）典型的集成运放有OP07、LM358、LM324、CF747等，应熟知它们的引脚符号、功能和应用接线。（4）根据理想集成运放的理想参数可得出“虚断”和“虚短”两个重要结论。课后拓展：1.完成学习通上的线上作业。2.完成线下作业。（见4.7中同步练习题）一、填空题6、8、9、10。二、判断题10、12、13、14。三、单项选择题9、12。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：4.4集成运放线性应用电路教案课题名称集成运放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）了解集成运放线性应用电路的类型；（2）掌握集成运放的比例运算、加法运算、减法运算、积分和微分运算电路的工作原理；（3）掌握集成运放应用于信号转换电路、交流耦合放大器和有源滤波器的工作原理。能力目标：（1）会分析集成运放的比例运算、加法运算、减法运算、积分和微分运算电路；（2）会分析集成运放应用于信号转换电路、交流耦合放大器和有源滤波器。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。教学重点集成运放的比例运算、加法运算（求和）、减法运算、积分和微分运算电路的工作原理。教学难点集成运放应用于信号转换电路、交流耦合放大器和有源滤波器的工作原理。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四集成运放线性应用电路集成运放线性应用电路的类型归纳：4.4.1比例运算电路1．反相比例运算电路（1）电路结构。反相比例运算电路如图4-19所示。其中，uI由反相输入端输入，经反相放大后输出；R1是输入电阻；Rf是反馈电阻；R2是平衡电阻。①反馈类型判别：②平衡电阻R2的作用：（2）输出电压与输入电压的关系。分析工作在线性区集成运放的依据是“虚短”和“虚断”。由“虚断”可知iI+=iI-≈0，可得i1=if，uI+=-R2iI+≈0。由“虚短”可知uI+≈uI-≈0。可见，反相输入端与地等电位，具有接地的特点，这一性质称为“虚地”。“虚地”是所有工作于线性区的理想集成运放在反相输入时具有的共同特性。分析过程：（3）反相比例运算电路的特例—反相器（也称倒相器）。（4）反相比例运算电路应用和分析实例。【例5】理想集成运放如图4-19所示，已知R1=25kΩ、Rf=100kΩ，集成运放的饱和输出电压Uom=12V，试求：（1）输入、输出电阻Ri和Ro，以及平衡电阻R2的大小。（2）输入uI分别为10mV、-10mV、1V、-1V、5V、-5V时对应的输出电压uO。2．同相比例运算电路（1）电路结构。同相比例运算电路图4-22所示。（2）输出电压与输入电压的关系。（3）同相比例运算电路的特例—电压跟随器。电压跟随器的电路符号如图4-23所示。（4）同相比例运算电路应用和分析实例。【例8】在如图4-25所示的电路中，已知R1=100kΩ，Rf=200kΩ，R2=100kΩ，R3=200kΩ，uI=1V，求输出电压uO。可见，图4-25所示的电路也是一种同相比例运算电路。【例8】重要结论：在同相比例运算电路中，当同相输入端采用电阻分压输入方式时，uI+≠uI，公式不再适用。此时，输出电压的通用公式应为。4.4.2加法运算电路输出电压与若干输入电压之和成比例的电路称为加法运算电路，也称求和电路。它有反相输入和同相输入两种接法。1．反相输入加法运算电路（1）电路结构。（2）输出电压与输入电压的关系。2．同相输入加法运算电路（1）电路结构。（2）输出电压的计算。3．反相输入加法运算电路应用和分析实例。【例11】由理想集成运放构成测量电压的电路中如图4-30所示。已知集成运放的输出端接有满量程为5V、满度电流为500μA的直流电压表，若想得到25V、15V、10V、1V、0.5V几种不同的量程，试求Ri1～Ri5。4.4.3减法运算电路输出电压与若干输入电压之差成比例的电路称为减法运算电路。可以用加法器构成减法运算电路，或者利用差动式电路实现减法运算。1．利用反相信号求和实现减法运算图4-31所示为用加法器构成减法电路。其中，第一级为反相比例放大器，若Rf1=R1，则uO1=-uI1；第二级为反相加法器。2．利用差动式电路实现减法运算（1）电路结构。（2）输出电压与输入电压的关系。3．差动式电路实现减法运算应用和分析实例。【例13】如图4-34所示，求uO与uI1、uI2的关系。4.4.4积分和微分运算电路积分运算和微分运算互为逆运算，它们被广泛应用于波形的产生和变换中。以集成运放作为放大器，以电阻和电容作为反馈网络，可以实现这两种运算。1．积分运算电路（1）电路结构。积分运算电路如图4-37所示。（2）输出电压与输入电压的关系。（3）积分运算电路的波形变换作用。2．微分运算电路（1）电路结构。（2）输出电压与输入电压的关系。4.4.5集成运放的其他线性应用电路1．信号转换电路（1）电压/电流转换电路。电压/电流转换电路的作用是把输入电压转换为与之成比例的输出电流，有同相输入式和反相输入式两种电路结构，如图4-40所示。（2）电流/电压转换电路。电流/电压转换电路的作用是把输入电流转换为与之成比例的输出电压。电流/电压转换电路如图4-41所示。2．交流耦合放大器交流耦合放大器如图4-42所示。其中，图4-42（a）所示为反相交流耦合放大器，对输入交流信号而言，构成了反相比例放大器；图4-42（b）所示为同相交流耦合放大器，对输入交流信号而言，构成了同相比例放大器。3．有源滤波器（1）滤波器的概念与分类。滤波器的概念：能使有用的频率信号顺利通过而同时抑制无用频率信号的功能电路。滤波器的分类：①按构成器件的不同，可分为无源滤波器和有源滤波器；②按频率特性的不同，可分为低通、高通、带通和带阻4类滤波器；③按电感、电容选频元器件的个数，可分为一阶、二阶和高阶3类滤波器。图4-43所示为4类滤波器的频率特性。（2）有源滤波器简介。由集成运放构成一阶滤波器的类型有多种。信号既可以由同相输入端输入，也可以由反相输入端输入；既可以由输入端实现对滤波特性的控制，也可以通过控制负反馈量的方法来实现对滤波特性的控制。①一阶低通滤波器。同相输入型一阶低通有源滤波器电路如图（a）、（b）所示，滤波特性如图（c）所示。②一阶高通滤波器。同相输入型一阶高通有源滤波器如图4-45所示，读者可自行分析其滤波工作原理。利用上述原理，可构成反相输入型低通/高通滤波器，也可构成带通/带阻滤波器。由于篇幅所限，此处不再赘述。应知应会知识小结（1）集成运放电路有比例运算电路、加法运算（求和）电路、减法运算电路、积分运算电路、微分运算电路。（2）集成运放的其他线性应用电路有信号转换电路、交流耦合放大器和有源滤波器。课后拓展：1.完成学习通上的线上作业。2.完成线下作业。（见4.7中同步练习题）一、填空题14、15。二、判断题10、13、16。三、单项选择题14、15、16、17、19、20。四、计算题13、14。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：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作业。2.完成线下作业。（见4.7中同步练习题）一、填空题13。二、判断题15。三、单项选择题25。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：任务4.6集成运放使用常识教案课题名称集成运放使用常识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