模拟电子线路》第1章-杨凌.ppt

教材及参考书籍 1.模拟电子线路 杨凌编著 机械工业出版社，2007年第1版 2.模拟电子技术基础华成英 童诗白主编 高等教育出版社， 2006年第4版 3.电子技术基础(模拟部分) 康华光主编 高等教育出版社， 2006年第5版 4.模拟电子技术基础孙肖子 张企民 编著 西安电子科技大学出版社，2001年第1版 5. Electronic Circuit Analysis and Design ( Second Edition ) Donald A.Neamen，清华大学出版社，2000年12月第1版 模 拟 电 子 线 路 第1章 绪论 杨 凌 1.1 引 言 由于物理学的重大突破,电子技术在20世纪取得了惊人的 进步,特别是近40多年来,微电子技术和其他高技术的飞速发展 使人类生活的各个领域都发生了令人瞩目的变革。 一、电子技术发展简史 1883 年美国发明家爱迪生发现了热电子效应。 1904年弗莱明利用热电子效应制成了电子二极管，并证实 了电子管具有“阀门”作用，电子二极管首先被用于无线电检波。 1906 年美国的德弗雷斯在弗莱明的二极管中放进了第三个 1.1 引言 电极栅极而发明了电子三极管，从而建树了早期电子技术 史上最重要的里程碑。 1939年,约翰阿塔那索 夫(John Atanasoff)和克里福 德贝里(Clifford Berry)研制 制成功了世界上第一台电子 计算机ABC。它有300多 个电子管，用电容充当存储 器，采用二进制计数，每15 秒完成1个计算操作。 图1.1 ABC 1.1 引言 1946年, 约翰莫希莱(John Mauchly)和普莱斯波埃克特 (Presper Eckert)在宾夕法尼亚大学建成了当时最大且功能最强 的数字电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator)。 ENIAC使用了17468个电子管，70000个电 阻，10000个电容，1500个继电器，6000个手动开关，500万个 焊点，占地167平方米，重达30吨，耗电160千瓦，价格40多万 美元。它主要用于氢弹设计和天气预报的计算、宇宙射线和热 点火的研究、随机数的产生和风洞设计等。 1.1 引言 图1.2（a） ENAIC 1.1 引言 图1.2（b） ENAIC 1.1 引言 1947 年美国贝尔实验室的几位研究人员发明了晶体管 。 它的出现，是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩。 图1.3 William Shockley、 John Bardeen and Walter Brattain 1.1 引言 1958 年,集成电路的第一个样品见诸于世(美国德克萨斯公 司)。集成电路的出现和应用，标志着电子技术发展到了微电 子技术阶段。 图1.4 Jack Kilby 图1.5 Robert Noyce 1.1 引言 图1.4 几种集成运放的外形 1.1 引 言 集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始之一 Gordon E. Moore在1965年预言的摩尔定律，即集成电路的集 成度每3年增长4倍，特征尺寸每3年缩小2倍。微电子技术的发 展和应用使全球发生了第三次工业革命，它大大推动了航空技 术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术及家用 电器产业的迅速发展。微电子已成为衡量一个国家科技进步和 综合国力的重要标志。 1.1 引 言 随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、 移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，同时，IC的设计 与工艺水平日趋提高，目前已经可以在一个芯片上集成108 109个晶体管。正是在这种需求牵引和技术推动的双重作用下, 诞生了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（Sys- tem on Chip，简称SOC）概念。SOC技术的出现，大大促进 了软硬件协同设计及计算机系统设计自动化的发展。微电子技 术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破，同时也是技术新 发展的里程碑。 1.1 引 言 现代电子技术的发展，极大地改变了人们的生产和生活方 式，在我们的日常生活中，电子技术无处不在！在科学技术领 域,电子技术更是起着龙头作用!在今天，微电子技术已经成为 整个信息社会发展的基石。 本课程作为电子技术基础课程,将对目前常用的基本电子 电路(包括分立元件电路和集成电路)的分析与设计方法进行 讨论。 1.2 电子系统与信号 一、 电子系统 所谓电子系统,通常是指由若干相互联接、相互作用的基 本电路组成的具有特定功能的电路整体。 在许多情况下,电子系统必须与其他物理系统相结合,才能 构成完整的实用系统 。 在现代有线通信网中独具特色的传输媒介光纤,其生产过 程是由各个电子系统与机械、动力、热工、激光等多种物理系 统组合而成的(参阅图1.1) 。 1.2 电子系统与信号 1.2 电子系统与信号 图 1.2 石英预制棒加热炉温度控制系统方框图 高温计 加热炉 放大滤波取样-保持 电压/电流 转换 数模转换微处理机模数转换 1.2 电子系统与信号 二、 模拟信号和数字信号 模拟信号 时间连续,数值连续 数字信号时间离散,数值离散(A/D转换器输出信号) 时间离散,数值连续(取样信号) 时间连续,数值离散(D/A转换器输出信号 ) 处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。 1.2 电子系统与信号 v/V v/V v/V v/V 0 0 t/s (a)时间、幅值均连续 t/s (b) 时间离散、幅值连续 （取样信号） t/s (c)时间、幅值均离散 A/D转换器输出信号 t/s (d)时间连续、幅值离散 D/A转换器输出信号 图 1.3 0 1.3 课程的特点及学习方法 “模电”是一门理论性、工程性、实践性都很强的课程，与数 学、物理课程有着明显的区别，甚至与同为专业基础课的电 路课程也有着显著的区别，它与电路课程的主要区别在于: 1、采用的数学模型和分析方法不同。“电路”课程采用理想 模型和严格计算的方法，而“模电”课程则普遍采用近似模型和 工程估算的方法。有人说：“近似估算是电子线路的灵魂”，从 工程角度来看，此话并不为过。 2、“电路”课程所涉及到的元器件大都为线性的，而“模电” 课程所面对的却是非线性器件。 1.3 课程的特点及学习方法 3、“电路”课程偏重于为人们提供研究电路的理论和方法， 而“模电”课程更偏重于构造实际应用电路的理论及技术。 学习“模电”时应注意以下问题： 1、在掌握电路基本理论的同时，注意学会从工程的角度思 考和处理问题，学会使用合适的器件模型对电路进行合理的近 似分析。 2、勤于思考，注重课后习题训练。 3、注重实践训练。 4、培养全面、辨证地分析问题的能力。应该明白，对于实 1.3