模拟电子技术康华绪论

主讲王宗省电子技术基础（模拟部分）11绪言1.1什么是模拟电子技术1.2本课程的性质、任务和重点内容1.3本课程的特点和学习方法21电子技术1.1什么是模拟电子技术

电子技术就是研究电子器件、电子电路及其应用的科学技术。2电子器件在真空、气体或固体中，利用和控制电子运动规律而制成的器件。3

1883年爱迪生在研究白炽灯的寿命时，在灯泡的碳丝附近焊上一小块金属片。结果，他发现：金属片虽然没有与灯丝接触，但如果在它们之间加上电压，灯丝就会产生一股电流，趋向附近的金属片。这股神秘的电流是从哪里来的？爱迪生也无法解释，但他不失时机地将这一发明注册了专利，并称之为“爱迪生效应”。后来，有人证明电流的产生是因为炽热的金属能向周围发射电子造成的。第一代电子器件---电子管41904年，弗莱明利用“爱迪生效应”制成了电子二极管，并证实了电子管具有“阀门”作用，他首先被用于无线电检波。世界上第一只电子管由此诞生了。弗莱明为此获得了这项发明的专利权。弗莱明JohnAmbroseFleming

人类第一只电子管的诞生，标志着世界从此进入了电子时代。

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弗莱明同无线电的发明者、意大利发明家马可尼的合作中已经感到，要实现远距离的无线电通信，就必须有灵敏可靠的检波器。“爱迪生效应”引起了他的强烈兴趣。于是，他用一个金属圆筒代替了爱迪生所用的金属丝，套在灯丝外面，和灯丝一起封在玻璃泡里。这样，接收电子的面积大大增加了。经过实验，检波效果十分理想。由于金属筒接正电、灯丝接负电时才有电流通过，因此弗莱明将金属筒称为“阳极”，将灯丝称为“阴极”。这种新诞生的器件，其作用相当于一个只允许电流单向流动的阀门，弗莱明就干脆把它叫做“阀”。这种阀后人将其称为“真空二极管”

6李·德福雷斯特LeedeForest

李·德福雷斯特，美国科学家，被誉为电子管之父，1906年他在弗莱明的二极管中放进了第三个电极——栅极,只要把一个微弱的变化电压加在它的身上，就能在金属屏板上接收到更大的变化电流，这正是电子管的“放大”作用，“电子三极管”从此诞生，从而建树了早期电子技术上最重要的里程碑。7

德福雷斯特是一位多产的发明家，一生获得了多达300余项专利。除了电子管之外，他的发明还包括在电影胶片边缘录制声音的技术、医学上使用的高频电热理疗机等等。发明也为他赢得“无线电之父”、“电视始祖”和“电子管之父”的称号。8它用了18800只真空管，占地1500英尺，重约30吨，每小时耗电20万千瓦，价格40多万美元，运算速度只有每秒5000次。这就是人们通常所说的世界首台电子计算机。世界首台电子计算机ENIAC二战期间，美国军方要求宾州大学为它们设计一种以真空管来取代继电器来计算炮弹弹道的机器。1946年2月14日，这种机器正式投入使用了。9半个多世纪以来，电子管在电子技术中立下了很大功劳；但是电子管毕竟成本高，制造繁，体积大，耗电多，工作温度过高和寿命短的特点限制了它的使用范围。时至今日，电子管仍在发挥作用。如电视机的显像管、微波炉中产生微波的主要器件、在广播、电视、通信发射机里的大功率发射管等。技术的进步，导致电子管从兴旺走向衰败，令人大有“无可奈何花落去”之感，但电子管在人类科技发展史上所占有的地位毕竟是不容忽视的。展望未来，电子管在相当长的一段时间内还将继续发挥重要作用。10体积小小、重重量轻轻、寿寿命长长、功功耗低低；受温度度变化化的影影响较较大；；过载载能力力较差差。第二代代电子子器件件---晶晶体管管11威廉··肖克克利WilliamShockley晶体管管之父父，他他与美美国贝贝尔电电话实实验室室的巴丁、、布拉拉坦等人，，在对对半导导体性性质进进行广广泛研研究的的基础础上，，终于于在1947年11月底底发明明了点接晶晶体管管，并在在12月16日日正式式宣布““晶体体管””诞生生。1948年，他他的研研发小小组为为晶体体管技技术申请了了专利利。1949年他又又提出出了结型晶晶体管管概念（（sandwich-transistor）），那那是一一种更更小、、更易易散热热的硅硅晶片片材料料。一一年后后，结结型晶晶体管管研制制成功功，一一场电电子技技术革革命由由此爆爆发。。他不不但被被《时时代》》周刊刊评为为了““20世纪纪最伟伟大的的科学学家之之一””，也也因发发明““晶体体管””而获获得了了1956年年的的诺贝贝尔物物理学学奖。。12世界界首首台台晶晶体体管管计计算算机机1954年年，，贝贝尔尔实实验验室室研研制制出出世世界界上上第第一一台台全全晶晶体体管管计计算算机机TRADIC，，装装有有800只只晶晶体体管管，，仅仅100瓦瓦功功率率，，占占地地也也只只有有3立立方方英英尺尺。。晶晶体体管管技技术术的的优优势势非非常常的的明明显显，，它它明明显显的的降降低低了了计计算算机机的的体体积积和和功功耗耗。。这这台台计计算算机机的的出出现现也也标标志志着着第第二二代代计计算算机机的的开开始始。。131958年年，，仙仙童童公公司司RobertNoyce(罗罗伯伯特特.诺诺依依斯斯)与与德德仪仪公公司司JackKilby（（杰杰克克.基基尔尔比比））间间隔隔数数月月分分别别发发明明了了集集成成电电路路，，开开创创了了世世界界微微电电子子学学的的历历史史。。1961年年4月月25日日，，第第一一个个晶晶体体管管电电路路专专利利被被授授予予了了前前者者：：RobertNoyce。。世界界首首款款集集成成块块第三三代代电电子子器器件件---集集成成电电路路14时期规模集成度（元件数）50年代末小规模集成电路（SSI）10060年代中规模集成电路（MSI）100070年代大规模集成电路（LSI）>100070年代末超大规模集成电路（VLSI）1000080年代特大规模集成电路（ULSI）>1000001985年年，，1兆兆位位ULSI的的集集成成度度达达到到200万万个个元元件件，，器器件件条条宽宽仅仅为为1微微米米；；1992年年，，16兆兆位位的的芯芯片片集集成成度度达达到到了了3200万万个个元元件件，，条条宽宽减减到到0.5微微米米，，而而后后的的64兆兆位位芯芯片片，，其其条条宽宽仅仅为为0.3微微米米。。集成成电电路路阶阶段段15集成成电电路路制制造造技技术术的的发发展展日日新新月月异异，，其其中中最最具具有有代代表表性性的的集集成成电电路路芯芯片片主主要要包包括括以以下下几几类类，，它它们们构构成成了了现现代代数数字字系系统统的的基基石石。。可编编程程逻逻辑辑器器件件（（PLD））微控控制制芯芯片片（（MCU））数字字信信号号处处理理器器（（DSP））大规规模模存存储储芯芯片片（（RAM/ROM））16电子子线线路路是是随随着着电电子子器器件件的的发发展展而而不不断断发发展展的的，，它它与与材材料料、、生生产产工工艺艺等等技技术术密密切切相相关关。。电子子管管晶体体管管集成成电电路路电子子器器件件发发展展总总结结1904年电子管问世1947年晶体管诞生1958年集成电路研制成功173电电子子电电路路电子子器器件件与与电电阻阻器器、、电电感感器器、、电电容容器器、、变变压压器器、、开开关关等等元元件件适适当当地地连连接接起起来来所所组组成成的的电电路路就就是是电子子电电路路。。电子子电电路路的的主主要要特特点点：：控制制方方便便、、工工作作灵灵敏敏、、响响应应速速度度快快等等。。电子子电电路路与与普普通通电电路路的的主主要要区区别别：：（1））电电子子电电路路包包含含有有电电子子器器件件。。（2））电电子子器器件件的的特特性性往往往往是是非非线线性性的的。。（3））电电子子电电路路必必须须采采用用非非线线性性电电路路的的分分析析方方法法来来分分析析。。按照照处处理理的的信信号号的的不不同同电电子子电电路路分分为为模拟拟电电子子电电路路和数字字电电子子电电路路。184模模拟拟电电子子电电路路信号号的的分分类类：：根据据时时间间和和幅幅值值的的连连续续性性和和离离散散性性分分类类a.模模拟拟信信号号：：在时时间间上上和和幅幅值值上上均均是是连连续续的的，，在一一定定动动态态范范围围内内可可能能取取任任意意值值。。b.数数字字信信号号：：在时时间间和和幅幅值值上上都都是是离离散散的的信信号号。。数字字信信号号只只存存在在高高低低两两种种电电平平的的相相互互转转化化。。模拟拟（（电电子子））电电路路就就是是处处理理模模拟拟信信号号的的电电子子电电路路。。19模拟拟信信号号0f(t)t模拟拟信信号号：：200101010101010011101000101001111100011100111000001000数字字信信号号：：210f(t)tt1t3t5t2t4...几种种特特殊殊的的信信号号1.时时间间离离散散，，幅幅度度连连续续:220f(t)tt1t3t5t2t4...2.时时间间离离散散，，幅幅度度离离散散；；230f(t)tt1t3t5t2t4...3.时时间间连连续续，，幅幅度度离离散散；；241.2本本课课程程的的性性质质、、任任务务和和重重点点内内容容1．．本课课程程的的性性质质与与任任务务性质质:是电电子子技技术术方方面面入入门门性性质质的的技技术术基基础础课课。。任务务：：通过过对对常常用用电电子子元元器器件件、、模模拟拟电电路路及及其其系系统统的的分分析析和和设设计计的的学学习习，，使使学学生生获获得得模模拟拟电电子子技技术术方方面面的的基本本理理论论、基本本知知识识和基本本技技能能（简简称称““三三基基””））。。为深深入入学学习习电电子子技技术术及及其其在在专专业业中中的的应应用用打打下下基基础础。。基础础课课专业业课课技术术基基础础课课25主要要是是指指电电子子电电路路的的基基本本分分析析方方法法。。是指指基基本本的的电电子子器器件件和和电电子子电电路路的的性性能能及及其其主主要要应应用用。是指指电电子子测测试试技技术术、、电电子子电电路路的的分分析析计计算算能能力力和和识识图图能能力力。基本技技能:基本知知识:基本理理论:“三基基”:26(1)电电子子器件件，包包括集集成电电路。。b.不不深入入讨论论器件件内部部微观观的物物理过过程及及生产产工艺艺。本课程程基本本内容容：学习的的重点点:a.了了解解电子子器件件的外外部特特性。。b.了了解解电子子器件件在电电路中中的应应用。。注意的的事项项：a.本本课课程只只介绍绍常用用的半半导体体器件件。2．课程内内容的的重点点27(2)电路学习的的重点点:(a)最最基本本的电电路结结构(b)电电路的工工作原理(c)电电路的分分析方法(d)电电路的组合合规律(e)典型应用电电路28(3)器器件、电路路、应用三三者学习的的关系是：：管、路、用用结合，管管为路用，，以路为主主。(b)分分立电路仍仍然是电子子电路中最最核心的电电路。分立电路与与集成电路路的关系(a)分分立电路在在很多应用用场合已经经被集成电电路所代替替。(c)分分立电路是是集成电路路中的基本本单元电路路。(d)分分立为基础础、集成是是重点，分分立为集成成服务。291.3模模拟电子技技术基础课课的特点与与学习方法法1）.工程性实际工程需需要证明其其可行性。强调定性分分析。实际工程在在满足基本本性能指标标的前提下下总是容许许存在一定的误误差范围的的。定量分析为为“估算””。近似分析要要“合理””。抓主要矛盾盾和矛盾的的主要方面面。电子电路归