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文档简介
四川理工学院课程实施大纲
课程名称:模拟电子技术基础
授课班级:应用物理201501班、02班
任课教师:刘杰
工作部门:物理与电子工程学院
联系方式:
四川理工学院制
2017年2月
《模拟电子技术基础》课程实施大纲
基本信息
课程代码:
课程名称:模拟电子技术基础
学分:3.5
总学时:56
学期:4
上课时间:2016-2017学年2期,1T3周
上课地点:N1-312
答疑时间和方式:课前、课后周三下午;面对面解答、邮件、网络答疑
答疑地点:汇南312、新3实验楼913室
授课班级:应用物理201501、02班
任课教师:刘杰
学院:物理与电子工程学院
邮箱:
联系电话:
目录
1.教学理念......................................
1.1关注学生的发展...........................
1.2关注教学的有效性..........................
1.3关注教学的策略............................
1.4关注教学价值观...........................
2.课程描述.......................................
2.1课程的性质................................
2.2课程在学科专业结构中的地位、作用.........
2.3课程的历史与文化传统.....................
2.4课程的前沿及发展趋势......................................5
2.5课程与经济社会发展的关系.................................5
2.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题.......................6
2.7学习本课程的必要性........................................7
3.教师简介......................................................7
3.1教师的职称、学历..........................................7
3.2教育背景.................................................7
3.3研究兴趣(方向)..........................................7
4.先修课程......................................................7
5.课程目标......................................................7
6.课程内容......................................................8
7.课程实施......................................................16
7.1教学单元一...............................................16
7.2教学单元二...............................
7.3教学单元三...............................................22
7.4教学单元四...............................................26
7.6教学单元六...............................................32
7.7教学单元七...............................................35
7.8教学单元八...............................................37
7.9教学单元九...............................................40
7.10教学单元十..............................................44
7.11教学单元十一............................................46
7.12教学单元十二............................................48
7.13教学单元十三............................................52
7.14教学单元十四............................................57
7.15教学单元十五............................................60
7.16教学单元十六............................................65
7.17教学单元十七............................................70
7.18教学单元十八............................................73
7.19教学单元十九............................................80
7.20教学单元二十............................................86
7.21教学单元二T-一..........................................94
7.22教学单元二十二.........................................100
7.23教学单元二十三.........................................105
7.24教学单元二十四.........................................109
7.25教学单元二十五..........................................114
7.26教学单元二十六.........................................120
7.27教学单元二十七.........................................122
8.课程要求....................................................123
9.课程考核....................................................123
9.1出勤(迟到、早退等)、作业、报告等的要求..............123
9.2成绩的构成与评分规则说明...............................123
9.3考试形式及说明..........................................124
10.学术诚信...................................................124
11.课堂规范...................................................124
12.课程资源...................................................125
13.教学合约...................................................126
14.其他说明...................................................128
1.教学理念
模拟电子技术基础的特点是理论性和应用性强,对于应用物理专业的学生,需要一
定的电路知识和高等数学基砒。因此课程安排在第四个学期教授。在讲授过程中,应该
突出理论和实际的联系,强调技术发展中的更替,做到基础与前沿、经典与现代、理论
与应用相结合,尽可能激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性和主动性,一定要
用最前沿的电子技术发展来提高学生的兴趣。
1.1关注学生的发展
第一,提高学习能力,增强自身素质。学生不仅要深入学习业务知识,用专业知识
武装头脑,厚积薄发。在学习中,要有目的,有方向,要进行系统思考、统筹安排。要
有一种学习的危机感、紧迫感,把学习知识、提高素质作为生存和发展的紧迫任务,把
学习当作一种追求,牢固树立终身学习的观念,不断提高理论水平,提高知识层次。
第二,提高创新能力,增强自身的综合素质。在学习工作方面,要进行多方位思考,
多角度解决问题,提高学习和工作的效率,提高洞察力,努力把课堂上学到的知识进行
补充和延伸,充实自己的头脑,提高自己的能力,做一个全面、协调发展的人。
第三,提高自律能力,健全完善自己的人格。学生的一言一行,不仅代表着个人,
而且代表着党的形象。我们一定要珍惜党的政治声誉,堂堂正正做人,走好人生之路,
树立良好的形象。使学生正确认识自我,培养高尚的人格,始终保持谦虚谨慎、戒骄戒
躁的良好作风,以高度的自觉自律精神培养自己的集体主义感、敬业奉献和诚实信用品
历、强烈的社会责任感和历史使命感,讲求团结合作,不断超越自我,实现同学间竞争
求胜求发展的“双赢
第四,不断完善学生自身的人格,建立健全的人格。人格健全的大学生能够积极的
开放自我,正确地认识自己,坦率地接受自己的缺点并对生活持乐观向上的态度;心胸
开阔,善解人意,宽容他人,尊重自己也尊重他人,对不同的人际交往对象表现出合适
的态度,既不狂妄自大,也不妄自菲薄,在人际关系中具有吸引人,深受大家的喜欢;
人生态度乐观向上,生活态度积极热情,有正确的人生观与价值观,能够用理性分析生
活事件,头脑中非理性观念较少;人格独立、自信自尊,并具有自我发展、自我塑造与
自我完善的能力,更重要的是能够充分开发自身的创造力,创造性地生活,发现生命的
意义并选择有意义的生活。
1.2关注教学的有效性
确立学生在教学中的主体地位,可以从以下三个方面实施:
首先,通过实际应用例证激发学生的兴趣,告诉学生学有所用,使学生产生主动学
习的意识。
其次,把学生的学习主动性权交给学生。课程标准中渗透着以人为本和以学生发展
为本的新理念,以学生发展为本就是要真正认识学生是学习的主人的观点。课堂教学中
要把学习的主动性权交给学生,让他们按自己的爱好选择学习内容。
最后,让学生参与教学活动。让学生参与教学活动是真正体现学生主体地位的策略。
学生在课堂上不再是旁观者,被动接受者,他们的智慧得到启迪,能力得到发展,创新
意识得到培养。
①激发学生兴趣,调动积极主动性。
②学生参与教学设计。
③让学生参与课堂互动与讲解。
1.3关注教学的策略
■以问题为核心驱动学习,问题可以是项目、案例或实际生活中的矛盾。
■强调以学生为中心,各种教学因素,包括教师只是作为一种广义的学习环境支持
学习者的自主学习,诱发学习者的问题并利用它们刺激学习活动,或确认某一问
题,使学习者迅速地将该问题作为自己的问题而接纳。
■学习问题必须在真实的情景中展开,必须是一项真实的任务。
■强调学习任务的复杂性,反对两者必居其一的观点和二者择一的环境。
■强调协作学习的重要性,要求学习环境能够支持协作学习。
■强调非量化的整体评价,反对过分细化的标准参照评价。
■设计学习任务展开的学习环境,提供学习资源、认知工具和帮助等,以反映学习
环境的豆杂性。
■应设计多种自主学习策略,使得学习能够在以学生为主体中顺利展开。
1.4关注教学价值观
注重在传授知识的同时组织学生的认知活动,掌握自我学习、自我发展的本领。
2.课程描述
2.1课程的性质
本课程是应用物理学本科专业的一门基础专业必修课程,涵盖了半导体以及模拟电
路的分析和应用内容。它的产生和发展标志着人类对自然的认识实现了从宏观世界向微
观世界的重大飞跃。
2.2课程在学科专业结构中的地位、作用
本课程是一门电子技术方向基础课程,在半导体材料的基础上开设的。是学好数字
电路、传感器原理的重要基础。该课程自身体系完整,课程中的基本知识将在后续课程
中得到应用,为后续专业课程的学习及日后从事工程技术工作、科学研究奠定坚实基础。
2.3课程的历史与文化传统
第一代电子产品以电子管为核心(1904年),其特点是:体积大、耗电、寿命短(灯
丝寿命)第一台电子计算机重30吨,用18000个电子管,功耗25千瓦。上世纪40年代
末诞生了第一支半导体三极管。特点:小巧、轻便、省电、寿命长。上世纪50年代末
期第一-块集成电路问世。特点:在一小块硅片上集成了许多晶体管,更省电,便于电子
产品的小型化。随后集成电路从小规模集成电路发展到大规模和超大规模集成电路,从
而使电子产品向着高效能地低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。由于,电子
计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电/技术发展的四个阶段的特性,所以下
面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点:体积大、耗
电、寿命短(灯丝寿命)。
世界上第一台电子计算机于1946年在美国研制成功,取名EN1AC(Electronic
NumericalIntegratorandCcilcukitor)o这台计算机使用了18800个电子管,占地170
平方米,重达30吨,耗电140千瓦,价格40多万美元,是一个昂贵耗电的〃庞然大物〃。
由于它采用了电子线路来执行算术运算、逻辑运算和存储信息,从而就大大提高了运算
速度。EN1AC每秒可进行5000次加法和减法运算,把计算一条弹道的时间短为30秒。
它最初被专门用于弹道运算,后来经过多次改进而成为能进行各种科学计算的通用电子
计算机电子技术的发展历史电子技术的发展历史。从1946年2月交付使用,到1955年
10月最后切断电源,EN1AC服役长达9年。尽管EN1AC还有许多弱点,但是在人类计算
工具发展史上,它仍然是一座不朽的里程碑。它的成功,开辟了提高运算速度的极其广
阔的可能性。它的问世,表明电子计算机时代的到来。从此,电子计算机在解放人类智
力的道路上,突飞猛进的发展。电子计算机在人类社会所起的作用,与第一次工业革命
中蒸汽机相比,是有过之而无不及的.ENIAC问世以来的短短的四十多年中,电子计算
机的发展异常迅速。迄今为止,它的发展大致已经了下列四代:
第一代(1946—1957年)是电子计算机,它的基本电子元件是电子管,内存储器采用
水银延迟线,外存储器主要采用磁鼓、纸带、卡片、磁带等电子技术的发展历史文章电
子技术的发展历史出自,转载请保留此链接!。由于当时电子技术的限制,运算速度只
是每秒儿千次~儿万次基本运算,内存容量仅几千个字。程序语言处于最低阶段,主要
使用二进制表示的机器语言编程,后阶段采用汇编语言进行程序设计。因此,第一代计
算机体积大,耗电多,速度低,造价高,使用不便;主要局限于一些军事和科研部门进
行科学计算。
第二代(1958—1970年)是晶体管计算机。1948年,美国贝尔实验室发明了晶体管,
10年后晶体管取代了计算机中的电子管,诞生了晶体管计算机。晶体管计算机的基本电
子元件是晶体管,内存储器大量使用磁性材料制成的磁芯存储器。与第一代电子管计算
机相比,晶体管计算机体积小,耗电少,成本低,逻辑功能强,使用方便,可靠性高。
第三代(1963—1970年)是集成电路计算机。随着半导体技术的发展,1958年夏,
美国德克萨斯公司制成了第一个半导体集成电路。集成电路是在几平方毫米的基片,集
中了几十个或上百个电子元件组成的逻辑电路。第三代集成电路计算机的基本电子元件
是小规模集成电路和中规模集成电路,磁芯存储器进一步发展,并开始采用性能更好的
半导体存储器,运算速度提高到每秒几十万次基本运算电子技术的发展历史电子技术。
由于采用了集成电路,第三代计算机各方面性能都有了极大提高:体积缩小,价格降低,
功能增强,可靠性大大提高。
第四代(1971年一日前)是大规模集成电路计算机。随着集成了上千其至上万个电子
元件的大规模集成电路和超大规模集成电路的出现,电子计算机发展进入了第四代。第
四代计算机的基本元件是大规模集成电路,甚至超大规模集成电路,集成度很高的半导
体存储器替代了磁芯存储器,运算速度可达每秒几百万次,甚至上亿次基本运算。电子
元器件是电子电路(系统)的最基本单元:电路的正常运行(合理功能)是从每个器件的正
常运行开始的。电子元器件在电子技术的发展中其关键作用:元器件的发展推动了技术
的革新,新技术的发展有进一步给元器件的发展提出了新要求和空间。
2.4课程的前沿及发展趋势
电子技术是根据电子学的原理,运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解
决实际问题的科学,是其他高新技术发展的基础和龙头。电子技术包括模拟电子技术和
数字电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术,处理的方式主要有:信号的发
生、放大、滤波、转换。二十一世纪,人类进入信息时代,信息社会中信息的生产、存
储、传输和处理等过程一般均由电子电路来完成,因此电子技术在国民经济各方面占有
至关重要的作用。尤其是近年来,随着计算机技术、通信技术和微电子技术等高新科技
的迅猛发展,大量的生产实践和科学技术领域都存在着大量与电子技术有关的问题,目
前,电子技术的应用极其广泛,涉及计算机产业、通讯、科学技术、工农业生产、医疗
卫生等各个领域,如电视信号传播、无线电通信、光纤通信、军事雷达、医疗X射线透
视等,所有这些方面均与电子科学与技术学科息息相关,密不可分。因此它成为近代科
学技术发展的一个重要标志。
2.5课程与经济社会发展的关系
电子工业是在电子科学技术发展和应用的基础上发展起来的。20世纪以来,电子工
业发展很快,由于生产技术的提高和加工工艺的改进,集成电路差不多每三年就更新一
代;大规模集成电路和计算机的大量生产和使用,光纤通信、数字化通信、卫星通信技
术的兴起,使电子工业成为一个迅速崛起的高技术产业。电子工业的发展及其产品的广
泛应用,对军事领域产生了深刻的影响:改进了作战指挥系统。第一次世界大战以来,
无线电通信成为军事通信的基本手段,被称作军队的“神经”系统。利用电子技术,通
过由通信、雷达、计算机等电子设备组成的指挥自动化系统,改变了传统的通信、侦察
和情报处理手段,大大提高了军队指挥在现代战争条件下的效能。改进了武器装备系统。
电子技术的发展和电子产品的应用,大大提高了现代武器的威力和命中精度;电子器件
成了现代武器装备的重要组成部分,电子技术是导弹、军事卫星及其他高技术武器装备
制导和控制的核心,无论是战略武器,还是战术武器,其性能高低都同电子技术有密切
关系。使电子战发展成为独立的作战手段。电子侦察、电子干扰、电子摧毁等形式的电
子对抗,在现代战争中越来越重要。
电子科技已有80多年的历史,但在20世纪40年代前发展较慢。自从发明晶体管
和计算机之后,电子工业才成为新兴工业,发展很快,成为当今世界发展最快的高新技
术产业,在各国国民经济中的作用日益突出。
电子工业是国民经济支柱产业之一,也是新兴科学技术发展产业。在《中华人民共
和国国民经济和社会发展“九五”和2010年远景目标纲要》中确定了中国电子工业的
远景目标一一重点发展集成电路、新型元器件,计算机和通信设备。
电子工业在20世纪90年代得到了迅速的飞跃发展,已逐步形成了经济信息化为核
心的电子信息产业,以微电子为基础的计算机、集成电路、半导体芯片、光纤通信、移
动通信、卫星通信等产品为发展主体的产品生产格局。同时,也迅速发展了微波、电
磁波、遥感、激光、家电和“金卡”工程等迅速拓宽了电子工业发展的空间。
电子工业产品的高新技术不断地发展,促使电子产品生命周期正在进一步缩短,加
速了电子产品的更新换代。有的电了•产品制造商以适应新的发展思路,将分散的设计、
开发、制造、装配进行革新和整合,使电子产品更趋向于使用标准的零部件组合产品,
向以较低的价格提供更多不同的产品。
2.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题
教学过程和科学研究鼓展自由探索,但却不能没有科学伦理的规范。从事学习和做
科学研究的人一定要守住伦理道德底线,绝对不能为了某些私利而危害人类健康和公共
安全。如果研究的成果是为人类所用,至少应遵守两点:一是学习和研究本身不能弄虚
作假;二是成果的使用不能危害人类和自然生态。于此,在模拟电子技术基础的学习和
研究过程中师生务必恪守以上两个基本原则,坚决杜绝任何触及上述两基本原则的行为
和思想。
2.7学习本课程的必要性
本课程是一门承前启后的物理专业入门课程,将使学生学习后续课程有坚实的理论
基础。
3.教师简介
3.1教师的职称、学历
授课教师:刘杰;职称:讲师:学历:博士研究生
3.2教育背景
2002年-2006年,廊坊师范学院,物理系,物理学专业,理学学士
2006—2014年,大连理工大学,物理科学与光电工程学院,理论物理专业,理学博士
3.3研究兴趣(方向)
理论物理、中高能核物理、HBT强度干涉学
4.先修课程
《高等数学》,《半导体材料》,《电磁学》,《电路基础》
5.课程目标
模拟电子技术基础课程的目标是:使学生了解半导体器件及其主要参数,掌握组成
电子线路的各种单元电路的工作原理、特点和技术性能。掌握电子线路的基本分析方法
和计算方法。掌握电子技术中的基本概念。通过实验掌握电子线路常用测试仪器的使用
方法与基本测试技术,掌握试验电路的设计、安装和调试的能力。了解电子技术的最新
发展概况,提高理论水平与综合素质,培养创新能力、科学研究能力和应用物理知识解
决实际问题能力,通过这门课的学习,使学生具备学习《数字电子技术基础》、《高频
电子线路》等后续相关专业课的能力,使学生获得可持续发展的潜力。
6.课程内容
知识单元1:绪论电信号、电子信息系统、模拟电子技术基础课程介绍
教学内容:
1、电信号
2、电子信息系统
3、模拟电子技术基础课程以及设计软件介绍
重点:电信号、电子信息系统
参考学时:2学时
知识单元2:半导体基础知识、半导体二极管
教学内容:
1、半导体的种类
2、PN结定义和性质分析
3、二极管的种类和性质
4、二极管的主要参数
5、二极管的等效电路
6、稳压二极管
重点:PN结、二极管主要参数和等效电路
灌点:PN结、二极管的等效电路
参考学时:2学时
知识单元3:晶体三极管、场效应管
教学内容:
1、品体管的结构和种类
2、品体管的作用、特性曲线
3、品体管的参数、光电三极管
4、场效应管介绍
5、场效应管的主要参数
重点:三极管的特性、主要参数和种类;场效应管的特性、主要参数
难点:三极管和场效应管的主要特性和参数及其比较
参考学时:2学时
知识单元4:放大电路定义和工作原理
教学内容:
1、放大的概念和放大电路的主要性能指标
2、基本共射放大电路的工作原理
重点:放大电路的工作原理及波形分析
参考学时:2学时
知识单元5:放大电路分析方法和工作特点
教学内容:
1、放大电路的分析方法
2、放大电路静态工作特点
重点:放大电路图解法、等效电路法、静态工作特点
难点:放大电路图解法、等效电路法
参考学时:2学时
知识单元6:晶体管放大电路的三种组态和场效应管放大电路
教学内容:
1、晶体管单管放大电路的三种基本接法
2、场效应管放大电路
重点:品体管单管放大电路的三种组态、场效应管放大电路
难点:场效应管放大电路动态分析
参考学时:2学时
知识单元7:基本放大电路的派生电路
教学内容:
1、复合管放大电路
2、派生电路举例
3、相对论的时空理论
重点:复合管放大电路
参考学时:2学时
知识单元8:多级放大电路概述
教学内容:
1、多级放大电路的一般问题
2、多级放大电路的结构和特点
3、多级放大电路的传输特性
重点:多级放大电路的特点和传输特性
难点:多级放大电路的传输特性
参考学时:2学时
知识单元9:集成运放电路简介
教学内容:
1、集成运放电路的单元格
2、集成运放电路结构
重点:差分放大电路、电流源电路、单级和双级集成运放电路
雉点:集成运放电路的组成和特点
参考学时:2学时
知识单元10:集成运放的性能和种类
教学内容:
1、集成运放的主要性能
2、集成运放的低频等效电路
3、集成运放的种类和选择
重点:集成运放的主要性能和等效电路
难点:集成运放的主要性能
参考学时:2学时
知识单元11:集成运放的使用
教学内容:
1、集成运放的使用
2、集成运放的保护措施
重点:集成运放的保护措施
参考学时:2学时
知识单元12:频率响应和晶体管高频模型
教学内容:
1、研究放大电路频率响应的必要性及其基本概念
2、晶体管高频等效模型
重点:频率响应的基本概念、品体管等效模型
灌点:品体管等效模型
参考学时:2学时
知识单元13:放大电路的频率响应
教学内容:
1、多级放大电路频率响应特性
2、截止频率估算
重点:频率响应特性
参考学时:2学时
知识单元14:反馈的基本概念和反馈电路的四种基本组态
教学内容:
1、反馈的概念
2、反馈的判断方法
3、负反馈基本电路
4、负反馈电路的四种基本组态
重点:反馈的概念和判断方法、负反馈电路的四种基本组态
难点:负反馈电路的四种基本组态
参考学时:2学时
知识单元15:负反馈电路表述和分析
教学内容:
1、负反馈放大电路表述
2、四种基本组态的表述
3、负反馈的一般表达式
4、深度负反馈的实质和分析
5、负反馈放大系数及其分析
重点:负反馈放大电路表述、一般表达式和深度负反馈的实质和分析
难点:深度负反馈的实质和分析
参考学时:2学时
知识单元16:反馈对放大电路性能的影响
教学内容:
1、稳定放大倍数
2、输入和输出电阻
3、展宽频带和非线性失真
4、负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件
5、负反馈放大稳定性分析
6、负反馈放大电路自激振荡的消除
重点:负反馈放大电路的稳定性、干扰的消除和补偿
难点:负反馈放大电路的稳定性
参考学时:2学时
知识单元17:其他形式反馈
教学内容:
1、放大电路中的正反馈
2、电流反馈运算放大器
重点:放大电路的正反馈
参考学时:2学时
知识单元18:信号的运算和史理
教学内容:
1、基本运算电路
2、模拟乘法器及其在运算电路中的应用
重点:各种运算电路、模拟乘法器的应用
难点:模拟乘法器的应用
参考学时:2学时
知识单元19:有源滤波电路和电子信息系统中的放大电路
教学内容:
1、滤波电路基础知识
2、低通滤波器
3、其他滤波电路
4、仪表放大器
5、电荷放大器
6、隔离放大器
7、放大电路中的干扰和噪声及其抑制措施
重点:滤波电路、放大电路中的干扰和噪声及其抑制措施
难点:干扰和噪声及其抑制措施
参考学时:2学时
知识单元20:波形发生
教学内容:
1,正弦波振荡电路
2、电压比较器
重点:正弦波振荡电路
参考学时:2学时
知识单元21:信号转换
教学内容:
1、非正弦波发生电路
2、信号转换电路
重点:信号转换电路
参考学时:2学时
知识单元22:功率放大电路概述、互补功率放大电路
教学内容:
1、功率放大电路的特点和组成
2、OCL电路的组成和工作原理
3、OCL电路输出功率和效率
4、OCL电路中品体管的选择
重点:OCL组成和工作原理、功率和效率、品体管的选择
难点:0CL电路组成和工作原理
参考学时:2学时
知识单元23:直流电源和整流电路
教学内容:
1、直流电源的组成
2、整流电路的分析方法和基本参数
3、单项桥是整流电路
重点:直流电源的结构、整流电路的基本参数
灌点:整流电路的基本参数
参考学时:2学时
知识单元24:滤波电路和稳压电路
教学内容:
1、电容滤波电路
2、倍压整流电路
3、其他整流电路
4、稳压电路组成
5、稳压电路原理和性能指标
6、电路参数选择
重点:稳压电路原理和性能指标、电路参数选择
难点:稳压电路原理和性能指标
参考学时:2学时
知识单元25:串联型稳压电路,开关型稳压电路
教学内容:
1、串联型稳压电路工作原理
2、集成稳压电路
3、开关型稳压电路发展及分类
4、申联开关型稳压电路
5、并联开关型稳压电路
重点:串联型稳压电路工作原理、串联开关型稳压电路、并联开关型稳压电路
湾点:串联型稳压电路工作原理
参考学时:2学时
知识单元26:模拟电路读图
教学内容:
1、读图的思路和步骤
2、基本电路和基本分析方法
3、读图举例
重点:读图的思路和步骤、基本电路的分析方法
难点:基本电路的分析方法
参考学时:4学时
7.课程实施
7.1教学单元一
学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期
模拟电子2015-2016
理学院刘杰3.5/56专业必修1/2
技术基础/2
教学目标:
了解电信号概念、掌握电子信息系统结构图、了解电子技术发展历程、了解常用模拟
电子技术设计软件
教学内容:
1、电信号
2、电子信息系统
3、模拟电子技术基础课程以及设计软件介绍
重点:电信号、电子信息系统
教学实施过程及教学方法
模拟电子技术基础是应用物理专业本科生在电子技术方面入门性质的技术基础课,具有自身的
体系和很强的实践性。本课程通过对常用电子器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习,使学
生获得模拟电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能,为深入学习电子技术及其在专业中的
应用打下基础。通过本课程的学习,使学生具备应用电子技术的能力,为学习后续课程和电子技术
在专业中的应用打好基础。
第0章绪论(引导法)
引导:起源于20世纪初,20世纪三十年代达到了鼎盛时期。第一代电子技术的核心是
电子管。1904年,弗莱明制成了第一只电子二极管用于校测电波,标志着电子时代的
到来。过了不久,美国的德福雷斯特(LeedeForest)在灯丝和极板之间加人了栅极,
从而发明了三极管,并于1906年申请了专利。比起二极管,三极管有更高的敏感度,
而且集检波、放大和振荡三种功能于一体。1925年,苏格兰的贝尔德公开展示了他制
造的电视,成功地传送了人的面部活动。
然而,电子管体积大、笨重、能耗大、寿命短的缺点,使得人们迫切需要一种新
的电子元件来替代电子管。飞速发展的半导体物理为新时代的到来铺平了道路。二十
世纪二十年代,理论物理学家们建立了量子物理,1928年普朗克应用量子力学,提出
了能带理论能带理论(Energybandtheory)是讨论晶体(包括金属、绝缘体和
半导体的晶体)中电子的状杰及其运动的一种重要的近似理论。它把晶体中每个电子
的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动,即是单电子近似的理论;对于晶体中
的价电子而言,等效势场包括原子实的势场、其他价电子的平均势场和考虑电子波函
数反而称而带来的交换作用,是一种晶体周期性的势场的基本思想,1931年英国物理
学家威尔逊在能带理论的基础上,提出半导体的物理模型,1939年肖特基、莫特和达
维多夫,建立了扩散理论。这些理论上的突破,为半导体的问世提供了理论基础。
1947年12月23日,贝尔实验室的巴丁和布拉顿制成了世界上第一个晶体管一一
点接触三极管,这是世界上第一只品体三极管,它标志着电子技术从电子管时代进入
到晶体管时代迈开第一步。此后不久,贝尔实验室的肖克利乂于1948年11月提出一
种更好的结型晶体管的设想。到了1954年,实用的晶体管开发成功,并由贝尔实验室
率先应用在电子开关系统中。与以前的电子管相比,品体管体积小、能耗低、寿命长、
更可靠,因此,随着半导体技术的进步,晶体管在众多领域逐步取代了电子管。更重
要的是,体积微小的晶体管使集成电路的出现有了可能。
1952年,英国雷达研究所的一个著名科学家达默提出能否将晶体管等元件不通过
连接线而直接集成在一起从而构成一个有特定功能的电路。之后,美国得克萨斯仪器
公司的基比尔按其思路,于1958年制成了第一个集成电路的模型,1959年德州仪器公
司宣布发明集成电路,从此,电子技术进入集成电路时代。同年,美国著名的仙童电
子公司也宣布研究成功集成电路,该公司赫尔尼等人发明的一整套制造微型晶体管的
“平面工艺”被移用到集成电路的制作中,集成电路很快就由实验室试验阶段转入了
工业生产阶段。1959年,德州仪器公司建成世界上第一条集成电路生产线。1962年,
世界上第一块集成电路正式商品问世。与分立元件的电路相比,集成电路体积重量都
大大减小,同时,功耗小,更可靠,更适合大批量生产。集成电路发明后,其发展非
常迅速,其制作工艺不断进步,规模不断扩大。
1958年,贝尔实验室制造出金属一氧化物一半导体场效应晶体管(MOSFET),尽
管它比双极型晶体管晚了近十年,但由于其制造工艺简单,为集成化提供了有利条件。
随着硅平面工艺技术的发展,MOS集成电路遵循Moore定律,即一个芯片上所集成的器
件,以每隔18个月提高一倍的速度向前飞速发展。至今集成电路的集成度已提高了500
万倍,特征尺寸缩小200倍,单个器件成本下降100万倍。
20世纪80年代开通数字网络的公用业务、个人计算机和计算机局域网出现、网络
体系结构国际标准陆续制定;
提问:常见电信号来引入电信号的两种形式:(1)模拟信号1(2)数字信号。
(图例法)
图例法:图例方式讲解电子系统的构成
讲述法:讲述模拟电子技术基础课程特点
(1)T程件
(2)实践性
讲述法:讲述学习模拟电子技术基础的学习方法
(1)掌握基本概念
(2)分析电路分体
(3)主义基本定理、定律在模拟电路中的应用
举例法:介绍电子电路的计算机辅助软件和设计软件
PSpicc,EDA软件;Multisim,基于PC平台的电子设计软件。
相关阅读材料及页码;
童诗白《模拟电子技术基础》P1-P7
作业安排:
童诗白《模拟电子技术基础》;复习相关内容
7.2教学单元二
学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期
模拟电子2015-2016
理学院刘杰3.5/56专业必修2/2
技术基础/2
教学目标:
掌握本征半导体、杂志半导体、载流子、空穴、电子、PN结的定义;PN结的伏安特
性、半导体二极管的构成
教学内容:
1、半导体的种类
2、PN结定义和性质分析
3、二极管的种类和性质
4、二极管的主要参数
5、二极管的等效电路
6、稳压二极管
重点:PN结、二极管主要参数和等效电路
难点:PN结、二极管的等效电路
教学实施过程及教学方法
上次课重要知识点回顾:
提问;1、电子信号的种类?
2、矢电子线路系统的组成部分?
第一章常见半导体器件
§1半导体基础(问答法)
提问:什么是本征半导体?本征半导体中的载流子种类?
一、本征半导体
1、半导体
2、本征半导体的晶体结构
3、本征半导体中的载流子
4、半导体中的载流子浓度
二、杂志半导体(类比讲授法)
1、N、P半导体的区分
2、PN结
参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同,达到动态
平衡,就形成了PN结。
PN结的形成、单向导电性、电流方程、伏安特性、电容效应
三、知习(提问法)
1、如何改变半导体器件的性能?
2、半导体器件中载流子的种类?
3、PN结形成条件?
§2半导体二极管
一、半导体二极管的几种常见结构(举例讲述法、图标展示法、例题讲解法)
点接触型二极管、面接触型二极管、平面二极管
二、二极管的伏安特性(讲述法、图标展示法)
1、二极管的伏安特性(讲述法、图标展示法)
2、温度对二极管的影响
3、二极管的主要参数(讲述法)
4、介绍二极管的主要参数
5、二极管的等效电路(图标展示法、例题讲解法)
P18例题1.2.1,1.2.2
5、二极管微变等效电路
三、稳压二极管(举例讲述法、例题列举法)
P21例题1.2.3
四、其他类型二极管(举例讲述法、例题列举法)
1、发光二极管(举例讲述法)
2、光电二极管(举例讲述法、例题列举法)
P23例题1.2.4
相关阅读材料及页码:
童诗白《模拟电子技术基础》P8-P24
作业安排:
童诗白《模拟电子技术基础》;复习相关内容,p53,习题1.1,1.1,1.3,
1.5.
7.3教学单元三
学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期
模拟电子2015-2016
理学院刘杰3.5/56专业必修3/2
技术基础/2
教学目标:
掌握晶体三极管的结构和类型、参数、伏安特性、光电晶体三极管;场效应管的种类、
参数和伏安特性
教学内容:
1、晶体管的结构和种类
2、晶体管的作用、特性曲线
3、晶体管的参数、光电三极管
4、场效应管介绍
5、场效应管的主要参数
重点:三极管的特性、主要参数和种类;场效应管的特性、主要参数
难点:三极管和场效应管的主要特性和参数及其比较
教学实施过程及教学方法
上次课重要知识点回顾:
提问:1、PN的形成原理?
2、二极管的主要参数?
§3晶体三极管(图标举例法、问答法、讲授法、举例法)
提问:从生活中举一些常见的晶体管?
一、晶体三极管的结构和类型(图标举例法)
二、晶体管的放大作用(图标讲授法)
1、晶体管内部载流子运动
2、晶体管的电流分配关系
电流分配:IE=IB+IC
IE一扩散运动形成的电流
IB—复合运动形成的电流
IC-漂移运动形成的电流
因集电区面积大,在外电场作用下大
部分扩散到基区的电子漂移到集电区
因基区薄且多子浓度低,使极少
数扩散到基区的电子与空穴复合
因发射区多子浓度高使大量
电子从发射区扩散到基区
三、品体管的共射特性发达曲线(图标讲授法、提问法)
1、输入特性曲线
为什么像K结的伏安特性葭
为什么增大曲线右移?
I为什么UcE增大到二定值曲线右
移就不明显了?
(问答法):为什么基极开路集电极回路会有穿透电流?
2、输出特性曲线
(问答法):B是常数吗?什么是理想晶体管?什么情况下B=B?
四、晶体管的主要参数(讲授法)
1、直流参数
2、交流参数
3、极限参数
五、温度对晶体管特性及参数的影响(讲授法、举例法)
1、温度的影响(讲授法)
2、温度对输入特性的影响(讲授法)
3、温度对愉出特性的影响(讲授法)
4、例题p31例题1.3.1(讲授法、举例法)
六、光也三极管(举例法)
§4场效应管(讲授法、举例法)
引入:场效应管(FieldEffectTransistor简称FET)是一种电压控制器件(uGS〜iD),
工作时.,只有一种载流子参与导电,因此它是单极型器件。FET因其制造工艺简单,
功耗小,温度特性好,输入电阻极高等优点,得到了广泛应用
一、结型场效应管(讲授法)
1、场效应管的工作原理
2、场效应管的特性曲线
二、绝缘栅型场效应管(讲授法)
1、N沟道增强型MOS管
2、N沟道耗尽型MOS管
3、P沟道MOS管
4、VMOS管
三、场效应管的主要参数(举例法)
直流参数、交流参数、极限参数
四、例题P43例题1.4.1,1.4.2
五、场效应管与晶体管的比较
六、思考题(举例法)
1、P45,1.4.1,1.4.2,1.4.3
§5集成电路中的电路元件(略)
本章小结
1、半导体材料中有两种载流子:电子和空穴。电子带负电,空穴带正电。在纯
净半导体中掺入不同的杂质,可以得到N型半导体和P型半导体。
2、采用一定的工艺措施,使P型和N型半导体结合在一起,就形成了PN结。
PN结的基本特点是单向导电性。
3、二极管是由一个PN结构成的。K特性可以用伏安特性和一系列参数来描述。
在研究二极管电路时,可根据不同情况,使用不同的二极管模型。
4、BJT是由两个PN结构成的。工作时,有两种载流子参与导电,称为双极性
晶体管。BJT是一种电流控制电流型的器件,改变基极电流就可以控制集电极电流。
BJT的特性可用输入特性曲浅和输出特性曲线来描述。其性能可以用一系列参数来表
征。BJT有三个工作区:饱和区、放大器和截止区。
5、FET分为JFET和MOSFET两种。工作时只有一种载流子参与导电,因此称
为单极性晶体管。FET是一种电压控制电流型器件。改变其栅源电压就可以改变其漏
极电流。FET的特性可用转移特性曲线和输出特性曲线来描述。其性能可以用一系列
参数来表征。
相关阅读材料及页码:
童诗白《模拟电子技术基础》P24-P51
作业安排:
童诗白《模拟电子技术基础》;复习相关内容,P53,习题1.4,1.6,1.11.
7.4教学单元四
学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期
模拟电子2015-2016
理学院刘杰3.5/56专业必修4/2
技术基础/2
教学目标:
掌握放大的概念及其主要性能指标、基本共射放大电路的工作原理
教学内容:
1、放大的概念和放大电路的主要性能指标
2、基本共射放大电路的工作原理
重点:放大电路的工作原理及波形分析
教学实施过程及教学方法
上次课重要知识点回顾;
提问:1、晶体管和场效应管的区别?
2、晶体管的主要参数?
第二章基本放大电路
§1放大的概念和放大电路的主要性能指标(引入、举例、图标法)
一、放大的概念(引入法)
引入法:利用简单易懂的放大镜原理,引入放大的概念,突出放大的潜力以及放大的
作用。
二、放大电路的性能指标(举例、图标法)
1、放大倍数
0.I
A”,=A;=m#
2、输入电阻
3、输出电阻
R:
凡"-U4U)L
%
4、通频带(图标法)
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。
5、非线性失真系数
6、最大不是真输出电压
7、最大输出功率与效率(举例)
§2基本共射放大电路的工作原理(讲述、举例、图标法)
一、基本共射放大电路的组成及各元件作用(讲述法)
动态信号条件下:
△%->4->4->A以->AWCE(人)
二、静态工作点的必要性(讲述法、图标法)
1、静态工作点的定义(讲述法)
2、静态工作点设置的必要性(讲述法、图标法)
三、基本共射放大电路的工作原理及波形分析(讲述法、图标法)
四、放大电路的组成原则
1、静态工作点合适:合适的直流电源、合适的电路参数。
2、动态信号能够作用于晶体管的输入回路,在负载上能够获得放大了的动态信号。
3、对实用放大电路的要求:共地、直流电源种类尽可能少、负载上无直流分量。
4、两种实用的共射放大电路
举例法:P67,例题2.2.1
相关阅读材料及页码:
童诗白《模拟电子技术基础》P58-P67
作业安排:
童诗白《模拟电子技术基础》;复习相关内容,P116,习题2.1,2.2.
7.5教学单元五
学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期
模拟电子2015-2016
理学院刘杰3.5/56专业必修5/2
技术基础/2
教学目标:
掌握直流和交流电路及等效电路分析、图解法、波形的非线性失真分析、直流和交流
负载、放大电路静态工作点的稳定
教学内容:
1、放大电路的分析方法
2、放大电路静态工作特点
重点:放大电路图解法、等效电路法、静态工作特点
难点:放大电路图解法、等效电路法
教学实施过程及教学方法
上次课重要知识点回顾:
提问:1、放大电路中输入和输出电压的关系?
2、PNP管共射放大电路的输出电压与输入电压的关系?
引入:通常,放大电路中直流电源的作用和交流信号的作用共存,这使得电路的分析
复杂化。为简化分析,将它们分开作用,引入直流通路和交流通路的概念。
§3放大电路的分析方法(讲授法、图标法、举例法)
一、直流通路与交流通路
1、直流通路:①Us=O,保留Rs;②电容开路;③电感相当于短路(线圈电
阻近似为0)
2、交流通路:①大容量电容相当于短路;②直流电源相当于短路(内阻为0)
二、图解法(图标法、讲授法)
1、静态工作点分析
2、电压放大倍数分析
三、波形非线性失真的分析(图标法、讲授法)
1、截止失真
消除方法:增大VBB,即向上平移输入回路负载线。
2、饱和失真
消除方法:增大Rb,减小Rc,减小B,减小VBB,增大VCC。
提问引导:减小Rb能消除截止失真吗?
四、直流负载线与交流负载线(讲授法)
五、等效电路法(图标法.讲授法、举例法)
1、晶体管的直流模型及静态工作点的估算法(讲授法)
2、晶体管共射h参数等效模型(图标法、讲授法)
3、共射放大电路动态参数的分析(举例法)
p81,例题2.3.2
提问复习:P83,2.3.1,2.3.2?
§4放大电路静态工作点的稳定(讲授法、举例法)
一、静态工作点的必要性(讲授法)
二、典型的静态工作点稳定电路
1、电路组成和Q点稳定原理
为了稳定Q点,通常11>>IB,即II、12;因此
基本不随温度变化
设UBEQ=UBE+AUBE,若UBQ-UBE»AUBE,则IEQ稳定。
2、静态工作点的估算
3、动态工作点的估算
P87例题2.4.1
三、稳定静态工作点的措施
(讲授法)
引入直流负反馈
温度补偿:利用对温度敏感的元件,在温度变化时直接影响输入回路。
相关阅读材料及页码:
童诗白《模拟电子技术基础》P68-P89
作业安排:
童诗白《模拟电子技术基础》;复习相关内容,P117,2.3,2.4.
7.6教学单元六
学院教师姓名课程名称学分/学时课程性质课次/学时学年/学期
模拟电子
理学院刘杰3.5/56专业必修6/22015-2016/2
技术基础
教学目标:
掌握电路组成、静态和动态分析,基本的放大电路、场效应管放大电路、场效应管放
大电路动态分析
教学内容:
1、晶体管单管放大电路的三种基本接法
2、场效应管放大电路
重点:晶体管单管放大电路的三种组态、场效应管放大电路
难点:场效应管放大电路动态分析
教学实施过程及教学方法
上次课重要知识点回顾:
提问:1、静态工作点的必要性?
2、复习放大电路分析方法?
§5晶体管单管放大电路的三种基本方法(讲述法)
引入:上一节中已经学习了放大电路的分析方法和静态工作点稳定的必要性,本节学
习晶体管单管放大电路的三种基本接线方法。
一、基本共射放大电路
1、电路组成
2、静态分析
j_匕B——BEQ
BQ4+(1+⑨凡
自二(1+夕)1
“CEQ=匕C一4
3、动态分析
输入电阻
用=}=}=%+几+(1+夕)凡
输出电阻
R_U°_U
八八一o
/。%+4
二q
区十(1+0—-
凡&+&
=/?〃4+%
01+夕
二、基本共基放大电路
A=〃=-
5+(1+06
Ap--_A».T।弓忙
'c1+B
凡=必
P93,例题2.5.2
三、三种接法比较
接法共射共集共基
&大小于1大
AB1+Ba
R中大小
大小大
频带窄中宽
§6场效应管放大电路(讲述法、图标法、举例法)
一、场效应管放大电路的三种基
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