«Операционные усилители».

Конспект занятия на тему: «Операционные усилители». Цель: Познакомить учащихся с принципиальными схемами приемников прямого усиления. Задачи: Развивающие:- привить основные знания в области техники в целом и конкретно на примере ППУ; Обучающие: - рассказать о блоках приемника прямого усиления и назначении каждого блока; Воспитательные: - формировать у детей способность мыслить технически, искать ответы на поставленные вопросы, умение работать в коллективе, в одиночку и не больших группах; - Здравствуйте ребята! Я рад приветствовать вас на нашем занятии. Поднимите руку те, кто мечтает в будущем собрать самостоятельно приемник или передатчик, а может быть это будет целый комплекс приборов для приема или передачи информации? Что бы знать к чему стремиться, я хочу вас всех познакомить с основами приборостроения на примере приемника прямого усиления. Что бы в дальнейшем вы четко знали, по какому пути стоит следовать что бы осуществить свою мечту о приборостроении. 2. Основная часть. 2.1. Инструктаж по ТБ. 2.2 Принципиальная схема приемника прямого усиления Прежде чем говорить конкретно о ППУ, нам нужно в целом понять что такое приемники и для чего они нужны. Ребята как вы думаете для чего вообще нужны приемники? (Дети отвечают) Хорошо, вы все молодцы! И все вы не далеки от истины, потому что назначение приемников, заключается в его названии, то есть приемник служит для приема информации. И вот теперь стоит задать вопрос, а из чего состоит этот самый приемник, и как происходит прием и передача информации, а точнее сигнала. И на этот важный вопрос я сегодня на нашем занятии постараюсь ответить вместе с вами. Кстати ребята, а вы знаете что существуют разные виды схем, например: как вы думаете чем может отличаться схема принципиальная от схемы электрической? (дети отвечают) Хорошо, я вижу что с фантазией у вас все хорошо. На самом деле электрические схемы гораздо сложнее для восприятия чем схемы принципиальные. Потому что эти схемы более подробные и глядя на них мы можем четко определить из каких деталей состоит тот или иной блок и как следует соединять эти детали для правильной работы всего блока в целом. У структурной схемы всего этого нет и поэтому для сегодняшнего занятия я выбрала принципиальную схему приемника прямого усиления. Итак начнем… Для начала стоит сказать что структурных схем ППУ существует несколько, первой я выбрала самую простую схему по принципу простого усиления. А так же я бы хотела вас познакомить со структурной схемой приемника с супергетеродинным усилением. Но обо всем по порядку. Перед вами изображена структурная схема приемника прямого усиления (прил.1 рис. 1). В начале я расскажу как называются все эти, для вас пока что не понятные квадратики и стрелочки, а затем остановлюсь на каждом блоке отдельно. Я расскажу за что отвечает каждый блок и что будет если один из них выйдет из строя. Первым на этой схеме изображена антенна. Затем первый блок от антенны называется Входная цепь. Затем УВЧ – усилитель высоких частот, а после него блок Детектора, это очень важный блок во всей схеме, более подробно я расскажу чуть позже. Далее после блока детектора идет блок УНЧ – усилитель низких частот и завершающим блоком является УМ - усилитель мощности. На самом деле после усилителя мощности есть еще один блок, вы это можете прекрасно видеть на схеме, и называется он ОА или его еще называют ОУ – оконечный аппарат или оконечное устройство. Но по большому счету ОА очень сложно назвать блоком, потому что это громкоговоритель или динамик. В общем в формировании принимаемого сигнала ОА не принимает участие, поэтому на чертежи он выходит за пунктирную линию. 2.3 Физминутка 2.4 Назначение основных блоков приемника прямого усиления Итак антенна. Ребята как вы думаете для чего нужна антенна? (дети отвечают) Правильно ребята, антенны бывают принимающие и передающие это зависит от типа прибора на который настроена эта антенна. Но не стоит забывать что не все приборы могут работать в режиме только на прием или только на передачу, существуют такие приборы которые могут работать в дуплексном режиме, то есть и на прием информации и на ее передачу. В нашем случае мы рассматриваем приемник, значит антенна принимающая и служит она для приема сигнала или информации. А теперь слушайте очень внимательно, и в процессе моих объяснений вы можете задать мне вопросы если вам будет что то не понятно. Первый блок от антенны это Входная цепь. Принятый антенной радиосигнал (как правило, смесь сигнала и помехи) проходит через входную цепь, задача этого блока из общего шума выделить полезный сигнал. Затем сигнал уходит на УВЧ усилитель высоких частот. Этот блок выполняет несколько функций, одна из них это то что УВЧ на ряду с входной цепью так же участвует в выделении полезного сигнала, и второе что делает УВЧ это усиление сигнала одним или несколькими каскадами. Затем усиленный сигнал с блока УВЧ поступает на вход блока Детектора иногда этот блок называют АД – амплитудный детектор. Я говорила ранее что этот блок очень важен сейчас вы поймете почему. Дело в том что Детектор преобразует высокочастотный модулированный сигнал в колебания звуковой частоты. Именно этот блок преобразует принятый сигнал в информацию воспринимаемую человеческим ухом. Далее блок УНЧ он усиливает сигнал до уровня, необходимого для нормальной работы выходного устройства (телефонов). И последний блок в Приемнике прямого усиления это УМ – усилитель мощности. Если УНЧ усилил сигнал до уровня при котором не возможна правильная работа ОА, то сигнал дополнительно усиливается в блоке УМ. Стоит отметить что в приемниках прямого усиления так же может присутствовать блок УЗЧ – это усилитель звуковой частоты. Достоинствами приемников прямого усиления являются их простота, отсутствие дополнительных ка¬налов приема. Недостатками таких приемников являются: широкая полоса пропускания на высокой частоте; низкая чувствительность из-за высокого коэффициента шума; отличие формы АЧХ, в пределах диапазона рабочих частот, от прямоугольной; сложная перестройка по частоте. 2.5 Перемена 15 мин. 2.6 Приемники прямого усиления с супергетеродином Недостатков приемника прямого усиления лишен супергетеродинный приемник (с преобразованием частоты). Перед вами изображен ППУ с супергетеродинным приемом (прил.1 рис. 2) Как вы можете видеть на принципиальной схеме, большинство блоков остались на месте, выполняют они те же функции что и в обычном приемнике прямого усиления. К уже имеющимся блокам мы добавили блок СМ – смеситель, Г – гетеродин и блок УПЧ – усилитель промежуточных частот. Смеситель и Гетеродин на схеме выделены пунктирной линией, потому что эти 2 блока выполняют функцию преобразователя частот (ПЧ) или Супергетеродина. Гетеродин - это генератор частоты. Супергетеродин - это радиоприемник с гетеродином. Блок УПЧ выполняет функцию фильтра звуковой частоты. 3. Заключительная часть. - подведение итогов занятия; - Ребята, на самом деле о ППУ можно говорить довольно много и долго. На следующих занятиях я постараюсь вам рассказать еще подробнее, каким образом происходит полный спектр преобразований сигнала во всех этих блоков. Но для начала этих знаний вполне достаточно, что бы понять что, что бы собрать приемник нужно приложить очень много знаний, навыков и умений. А сейчас я бы хотела с вами вместе подвести итог всего нашего занятия. Если в процессе моего рассказа у вас возникли, какие либо вопросы, я могу на них ответить. (Дети задают интересующие их вопросы) (Педагог отвечает). Я очень надеюсь на то, что сегодняшнее занятие было очень познавательным и интересным для вас. В дальнейшем если вам будет интересно я могу вам рассказать о каком либо блоке из перечисленных ранее, более подробно. Например, изобразить электрическую схему любого из усилителей приемника прямого усиления. - рефлексия. А сейчас я хочу узнать, понравилось ли вам наше занятие и узнали ли вы для себя что то интересное и познавательное. Я предлагаю провести опрос в форме тайного голосования. У меня на столе лежат маленькие листочки бумаги, 2 маркера один красного цвета, другой зеленого и коробка. Сейчас каждый из вас подойдет ко мне, возьмет листок бумаги и нарисует красный «смайлик» - если занятие не понравилось или зеленый «смайлик» - если занятие вам понравилось. А потом, путем подсчета мы узнаем, кому было интересно, а кому нет. Если занятие не понравилось, вы можете высказать свое мнение, почему занятие понравилось, а почему нет. - уборка рабочего места, кабинета. РИС 1. РИС. 2 РИС. 3 РИС. 4Конспект занятия на тему: «Операционные усилители». Цель: Познакомить учащихся с принципиальными схемами приемников прямого усиления. Задачи: Развивающие:- привить основные знания в области техники в целом и конкретно на примере ППУ; Обучающие: - рассказать о блоках приемника прямого усиления и назначении каждого блока; Воспитательные: - формировать у детей способность мыслить технически, искать ответы на поставленные вопросы, умение работать в коллективе, в одиночку и не больших группах; - Здравствуйте ребята! Я рад приветствовать вас на нашем занятии. Поднимите руку те, кто мечтает в будущем собрать самостоятельно приемник или передатчик, а может быть это будет целый комплекс приборов для приема или передачи информации? Что бы знать к чему стремиться, я хочу вас всех познакомить с основами приборостроения на примере приемника прямого усиления. Что бы в дальнейшем вы четко знали, по какому пути стоит следовать что бы осуществить свою мечту о приборостроении. 2. Основная часть. 2.1. Инструктаж по ТБ. 2.2 Принципиальная схема приемника прямого усиления Прежде чем говорить конкретно о ППУ, нам нужно в целом понять что такое приемники и для чего они нужны. Ребята как вы думаете для чего вообще нужны приемники? (Дети отвечают) Хорошо, вы все молодцы! И все вы не далеки от истины, потому что назначение приемников, заключается в его названии, то есть приемник служит для приема информации. И вот теперь стоит задать вопрос, а из чего состоит этот самый приемник, и как происходит прием и передача информации, а точнее сигнала. И на этот важный вопрос я сегодня на нашем занятии постараюсь ответить вместе с вами. Кстати ребята, а вы знаете что существуют разные виды схем, например: как вы думаете чем может отличаться схема принципиальная от схемы электрической? (дети отвечают) Хорошо, я вижу что с фантазией у вас все хорошо. На самом деле электрические схемы гораздо сложнее для восприятия чем схемы принципиальные. Потому что эти схемы более подробные и глядя на них мы можем четко определить из каких деталей состоит тот или иной блок и как следует соединять эти детали для правильной работы всего блока в целом. У структурной схемы всего этого нет и поэтому для сегодняшнего занятия я выбрала принципиальную схему приемника прямого усиления. Итак начнем… Для начала стоит сказать что структурных схем ППУ существует несколько, первой я выбрала самую простую схему по принципу простого усиления. А так же я бы хотела вас познакомить со структурной схемой приемника с супергетеродинным усилением. Но обо всем по порядку. Перед вами изображена структурная схема приемника прямого усиления (прил.1 рис. 1). В начале я расскажу как называются все эти, для вас пока что не понятные квадратики и стрелочки, а затем остановлюсь на каждом блоке отдельно. Я расскажу за что отвечает каждый блок и что будет если один из них выйдет из строя. Первым на этой схеме изображена антенна. Затем первый блок от антенны называется Входная цепь. Затем УВЧ – усилитель высоких частот, а после него блок Детектора, это очень важный блок во всей схеме, более подробно я расскажу чуть позже. Далее после блока детектора идет блок УНЧ – усилитель низких частот и завершающим блоком является УМ - усилитель мощности. На самом деле после усилителя мощности есть еще один блок, вы это можете прекрасно видеть на схеме, и называется он ОА или его еще называют ОУ – оконечный аппарат или оконечное устройство. Но по большому счету ОА очень сложно назвать блоком, потому что это громкоговоритель или динамик. В общем в формировании принимаемого сигнала ОА не принимает участие, поэтому на чертежи он выходит за пунктирную линию. 2.3 Физминутка 2.4 Назначение основных блоков приемника прямого усиления Итак антенна. Ребята как вы думаете для чего нужна антенна? (дети отвечают) Правильно ребята, антенны бывают принимающие и передающие это зависит от типа прибора на который настроена эта антенна. Но не стоит забывать что не все приборы могут работать в режиме только на прием или только на передачу, существуют такие приборы которые могут работать в дуплексном режиме, то есть и на прием информации и на ее передачу. В нашем случае мы рассматриваем приемник, значит антенна принимающая и служит она для приема сигнала или информации. А теперь слушайте очень внимательно, и в процессе моих объяснений вы можете задать мне вопросы если вам будет что то не понятно. Первый блок от антенны это Входная цепь. Принятый антенной радиосигнал (как правило, смесь сигнала и помехи) проходит через входную цепь, задача этого блока из общего шума выделить полезный сигнал. Затем сигнал уходит на УВЧ усилитель высоких частот. Этот блок выполняет несколько функций, одна из них это то что УВЧ на ряду с входной цепью так же участвует в выделении полезного сигнала, и второе что делает УВЧ это усиление сигнала одним или несколькими каскадами. Затем усиленный сигнал с блока УВЧ поступает на вход блока Детектора иногда этот блок называют АД – амплитудный детектор. Я говорила ранее что этот блок очень важен сейчас вы поймете почему. Дело в том что Детектор преобразует высокочастотный модулированный сигнал в колебания звуковой частоты. Именно этот блок преобразует принятый сигнал в информацию воспринимаемую человеческим ухом. Далее блок УНЧ он усиливает сигнал до уровня, необходимого для нормальной работы выходного устройства (телефонов). И последний блок в Приемнике прямого усиления это УМ – усилитель мощности. Если УНЧ усилил сигнал до уровня при котором не возможна правильная работа ОА, то сигнал дополнительно усиливается в блоке УМ. Стоит отметить что в приемниках прямого усиления так же может присутствовать блок УЗЧ – это усилитель звуковой частоты. Достоинствами приемников прямого усиления являются их простота, отсутствие дополнительных ка¬налов приема. Недостатками таких приемников являются: широкая полоса пропускания на высокой частоте; низкая чувствительность из-за высокого коэффициента шума; отличие формы АЧХ, в пределах диапазона рабочих частот, от прямоугольной; сложная перестройка по частоте. 2.5 Перемена 15 мин. 2.6 Приемники прямого усиления с супергетеродином Недостатков приемника прямого усиления лишен супергетеродинный приемник (с преобразованием частоты). Перед вами изображен ППУ с супергетеродинным приемом (прил.1 рис. 2) Как вы можете видеть на принципиальной схеме, большинство блоков остались на месте, выполняют они те же функции что и в обычном приемнике прямого усиления. К уже имеющимся блокам мы добавили блок СМ – смеситель, Г – гетеродин и блок УПЧ – усилитель промежуточных частот. Смеситель и Гетеродин на схеме выделены пунктирной линией, потому что эти 2 блока выполняют функцию преобразователя частот (ПЧ) или Супергетеродина. Гетеродин - это генератор частоты. Супергетеродин - это радиоприемник с гетеродином. Блок УПЧ выполняет функцию фильтра звуковой частоты. 3. Заключительная часть. - подведение итогов занятия; - Ребята, на самом деле о ППУ можно говорить довольно много и долго. На следующих занятиях я постараюсь вам рассказать еще подробнее, каким образом происходит полный спектр преобразований сигнала во всех этих блоков. Но для начала этих знаний вполне достаточно, что бы понять что, что бы собрать приемник нужно приложить очень много знаний, навыков и умений. А сейчас я бы хотела с вами вместе подвести итог всего нашего занятия. Если в процессе моего рассказа у вас возникли, какие либо вопросы, я могу на них ответить. (Дети задают интересующие их вопросы) (Педагог отвечает). Я очень надеюсь на то, что сегодняшнее занятие было очень познавательным и интересным для вас. В дальнейшем если вам будет интересно я могу вам рассказать о каком либо блоке из перечисленных ранее, более подробно. Например, изобразить электрическую схему любого из усилителей приемника прямого усиления. - рефлексия. А сейчас я хочу узнать, понравилось ли вам наше занятие и узнали ли вы для себя что то интересное и познавательное. Я предлагаю провести опрос в форме тайного голосования. У меня на столе лежат маленькие листочки бумаги, 2 маркера один красного цвета, другой зеленого и коробка. Сейчас каждый из вас подойдет ко мне, возьмет листок бумаги и нарисует красный «смайлик» - если занятие не понравилось или зеленый «смайлик» - если занятие вам понравилось. А потом, путем подсчета мы узнаем, кому было интересно, а кому нет. Если занятие не понравилось, вы можете высказать свое мнение, почему занятие понравилось, а почему нет. - уборка рабочего места, кабинета. РИС 1. РИС. 2 РИС. 3 РИС. 4