9.2 模数转换电路（教案）《电子技术基础与技能》上好课（苏教版·凤凰职教）

《电子技术基础与技能》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 9.2 模数(A/D)转换电路 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 二、设计意图 学情分析 职高电子专业学生已掌握基础电路知识，初步认识常用电子元器件，具备简单电路实操能力，但抽象思维较弱，对A/D转换原理、量化编码、技术指标等抽象概念理解困难，易混淆不同类型ADC的工作过程与适用场景。学生对数字万用表、图像采集等生活与实训应用兴趣浓厚，喜欢通过实物辨识、电路连接、芯片实操验证理论，但学习主动性不足，难以将取样、保持、量化、编码等理论步骤与实际转换过程关联。教学需结合生活化案例、实物芯片演示与分步实操，简化理论表述，强化直观对比与动手实践，帮助学生理解模数转换流程与典型芯片应用。 背景分析 模数转换是电子技术中连接模拟世界与数字系统的核心环节，是学习信号采集、数据处理、测控电路等内容的重要基础，其转换原理与芯片应用是读懂数字仪表、图像采集、工业检测等电路的关键。随着电子信息、智能制造、物联网等产业快速发展，模数转换在消费电子、仪器仪表、汽车电子、智能传感等领域应用无处不在，熟练掌握A/D转换过程、转换器选型与集成芯片应用，已成为职高电子专业学生从事设备调试、电路检测、系统集成等岗位的必备职业技能。本节课系统讲解A/D转换流程、典型转换器类型、主要技术指标与常用集成ADC芯片，既衔接前期模拟与数字电路知识，又为后续信号处理、单片机接口等内容搭建桥梁，紧密对接岗位需求，帮助学生建立理论与工程应用的联系，提升专业实践能力与就业竞争力。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 1. 激发对信号转换技术的兴趣与探究意识 2. 树立规范操作、严谨求实的电子专业素养 1. 掌握A/D转换取样、保持、量化、编码四个基本过程 2. 熟记双积分与逐次逼近型ADC的特点及典型芯片 1. 能根据应用场景合理选择A/D转换器类型 2. 会识读AD7892引脚并完成基本应用接线 学习任务 描述 1. 掌握模数转换完整流程，区分两类ADC核心特性 2. 识读AD7892芯片引脚，理解其应用与技术指标 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 1. 掌握A/D转换取样、保持、量化、编码四个步骤 2. 理解双积分与逐次逼近型ADC的结构及特点 教学难点 1. 理解量化编码原理与ADC技术指标的实际含义 2. 掌握AD7892芯片引脚功能与典型应用方法 教学难点突破方法 1. 用天平称重类比逐次逼近过程，直观理解量化编码原理 2. 结合芯片引脚图与实操演示，掌握AD7892应用方法 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《电子技术基础与技能》，主编：李传珊 陈正版；江苏凤凰教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入（2分钟） [引入主题]（2分钟） 同学们，数字万用表一测就显数值、手机拍照秒变高清图像，这些神奇变化藏着同款秘密——模数转换。模拟信号怎么变成0和1的数字信号？芯片如何快速完成转换？今天我们就一起解锁A/D转换的奥秘，揭开电子设备“翻译官”的工作真相！ 以数字万用表、手机拍照等生活化案例提问，引出模数转换概念，用“电子翻译官”做形象比喻，明确本节课学习任务，引导学生思考模拟信号与数字信号的转换过程，激发探究兴趣。 结合生活经验积极思考、主动回答问题，初步感知A/D转换在电子产品中的作用，明确本节课学习方向，快速进入课堂学习状态。 借助学生熟悉的电子设备创设情境，降低抽象知识理解难度，激发学习兴趣与好奇心，自然引出课题，帮助学生建立知识与生活应用的联系。 探索 新知（20分钟） 一、A/D 转换的基本过程 （一）A/D 转换基本概念与原理 A/D 转换即模数转换，它的核心作用是把时间连续、幅值连续的模拟信号，转换成时间离散、幅值也离散的数字信号，并且让输出的数字量与输入的模拟量保持正比关系。实现这一转换功能的电路被称为A/D 转换器，简称 ADC，是连接模拟电路与数字系统的关键器件。 （二）A/D 转换的四个完整步骤 1.取样 按照固定的频率对连续变化的模拟信号进行抽取，把时间上连续不断的信号，转变为时间上间断、离散的信号，为后续数字化处理做准备。 2.保持 由于 A/D 转换需要一定时间，取样完成后必须将取样电压保持稳定，直到下一次取样开始。在实际电路中，取样与保持通常合并在一个电路内同步完成。 3.量化 将取样保持后的电压值，归化为最小量化单位的整数倍，把连续的电压值转变为有限个离散电平，这是模拟量转为数字量的核心步骤。 4.编码 把量化后得到的离散数值，用二进制代码形式表示出来。在实际电路中，量化与编码通常同步完成，最终输出标准数字信号。 （三）常用 A/D 转换器类型与工作特性 1.双积分型 A/D 转换器 采用间接转换方式，先将输入模拟电压转换成与之成正比的时间信号，再在固定时间内对时钟脉冲计数。结构简单、工作稳定、抗干扰能力强、转换精度高，但转换速度较慢，广泛用于低速测量仪表。 2.逐次逼近型 A/D 转换器 工作原理类似天平称重，由高位到低位依次用参考电压与输入信号比较、逐次逼近。转换速度较快、分辨率较高、误差小、电路简单、成本低，是目前应用最广的 ADC 结构，典型芯片有 ADC0809、AD7892。 （四）A/D 转换器主要技术指标 1.分辨率：表示 ADC 能分辨的最小输入电压变化，常用位数表示，位数越高精度越高。 2.量化误差：由有限分辨率造成的固有误差，四舍五入量化法误差为 ±1/2LSB。 3.转换时间：从启动转换到输出稳定数字量所需时间，一般为微秒级。 4.绝对精度：实际输入值与理论输入值之间的差值。 5.相对精度：实际转换特性与理想直线的偏差，即非线性误差。 分步讲解A/D转换概念、四步流程、两类转换器特性与技术指标，用天平称重类比逐次逼近原理，结合图示与实例拆解难点，适时提问并梳理知识框架，强化重点内容。 跟随教师思路听讲、记录要点，积极思考并回应提问，对比理解双积分型与逐次逼近型ADC的差异，熟记转换步骤与核心指标，构建完整知识体系。 由浅入深推进教学，用形象类比降低抽象理解难度，突出重点、突破难点，帮助学生扎实掌握理论知识，建立模数转换的完整认知。 学 习 新 知（20分钟） 二、集成模数转换器 （一）集成 ADC 芯片的分类 目前常用集成 ADC 按位数可分为 8 位、12 位、16 位、20 位等；按转换原理可分为并行比较型、逐次逼近型、双积分型、∑-Δ 型；按输出方式可分为并行输出和串行输出，可根据速度、精度、接口需求灵活选用。 （二）典型集成 ADC：AD7892 1.芯片核心特点 AD7892 是12 位逐次逼近型高速 ADC，单 + 5V 电源供电，内部集成采样保持放大器，具备高速串行与并行两种接口，可方便与单片机、DSP 等数字系统直接连接，应用十分广泛。 2.子型号与电气参数 AD7892-1：输入范围 ±10V/±5V，转换速率 500kSPS，过压保护 ±17V AD7892-2：输入范围 0~+2.5V，转换速率 500kSPS AD7892-3：输入范围 ±2.5V，转换速率 600kSPS，过压保护 ±7V 3.主要引脚功能 CONVST：转换启动端，低变高时启动转换 EOC：转换结束标志，转换完成输出短脉冲 CS：片选信号，低电平有效 RD：读控制信号，与 CS 配合读取转换结果 MODE：模式选择，控制串行 / 并行输出方式 REFOUT/REFIN：2.5V 内部基准电压输出 / 外部基准输入 AGND、DGND：分别为模拟地与数字地 4.典型应用场景 主要用于数字万用表、智能仪表、CCD 图像采集系统、工业数据采集等设备，将位移、电压、电流、压力等模拟信号精准转换为数字信号，实现测量、显示与处理。 讲解集成ADC的分类方式，结合参数介绍AD7892芯片特点、子型号、引脚功能与典型应用，展示引脚图并强调关键引脚用法，结合实例说明选型与使用要点。 认真听讲并记录芯片参数与引脚功能，区分不同子型号差异，理解芯片应用场景，跟随教师梳理集成ADC的选用思路。 对接职业岗位需求，强化理论与实操结合，让学生掌握常用ADC芯片知识，提升器件识别与应用能力。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本节课我们系统学习了模数转换两大核心内容，明确A/D转换是将模拟量转为数字量的关键过程，掌握了取样、保持、量化、编码四大基本步骤，认识了双积分型与逐次逼近型两类转换器的结构、原理及应用特点，理解了分辨率、量化误差、转换时间等核心技术指标的含义，熟悉了集成ADC的分类方式与AD7892芯片的特性、引脚功能及典型应用，通过原理讲解、芯片识读与特性对比，建立起转换流程、器件类型、芯片应用的关联认知，为后续信号采集、单片机接口等实用电路学习夯实基础，也提升了电子器件选型与模数转换应用的职业技能。 布置下节课任务（1分钟） 布置下节课任务（1分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（1分钟） 1. 简述A/D转换中取样、保持、量化、编码的具体含义。 2. 写出A/D转换器四个常用主要技术指标的名称。 3. 说出两种常用ADC类型及AD7892芯片的主要特点与应用。 板书 设计 一、A/D 转换的基本过程 1.概念 模拟量 → 数字量（ADC） 2.四大步骤 取样 → 保持 → 量化 → 编码 3.典型转换器 · 双积分型：抗干扰强、精度高、速度慢 · 逐次逼近型：速度快、分辨率高、应用广 4.主要技术指标 分辨率、量化误差、转换时间、精度 二、集成模数转换器 1.集成 ADC 分类 位数：8/12/16 位 原理：逐次逼近型、双积分型等 输出：并行、串行 2.典型芯片：AD7892 · 类型：12 位逐次逼近型 · 特点：+5V 供电、内置采样保持、串 / 并行接口 · 引脚：CONVST、EOC、CS、RD、MODE 3.应用 数字仪表、CCD 图像采集、工业数据采集 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本节课围绕A/D转换基本过程与集成模数转换器展开教学，通过生活实例导入，有效激发学生学习兴趣。教学中采用天平称重类比逐次逼近原理，将抽象的量化、编码过程直观化，帮助学生突破理解难点。整体上学生能掌握转换四步骤、两类ADC特点及AD792芯片核心知识，但部分学生对量化误差、分辨率等指标理解仍不扎实，对芯片引脚应用不够熟练。后续教学应增加实物观察与简易实操环节，强化理论与实践结合，多采用对比、图示加深记忆，提升学生对器件选型与实际应用的能力，让知识更贴合岗位需求。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $