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模擬電子技術課程大綱 課程名稱:模擬電子技術 一、課程概況 所屬專業: 自動化 開課單位: 物理與電子信息學院 課程類型: 專業基礎課程 課程代碼: 1343010 開課學期: 3 學分: 3.5 學時: 60 核心課程: 是 擬使用教材: 楊素行:《模擬電子技術基礎簡明教程(第三版)》,高等教育出 版社,2006 年 5 月 國內(外)現有教材: 童詩白,華成英:《模擬電子技術基礎(第四版)》,高等教育出 版社, 2006.5 學習參考資料 康華光:《電子技術基礎·模擬部分(第五版)》,高等教育出版 社,2006.1 謝嘉奎:《電子線路(線性部分)第四版》,高等教育出版社,2013.1 二、課程描述(300 字以內) 本課程對于電子信息工程專業是第一門最基礎的電子技術類課 程。電子技術是研究電子器件(主要是半導體器件)、電子電路和系 統的應用技術?,F代電子技術已深入到通信、控制、計算機和生物醫 學工程等領域。這些領域使用的大量電子電路涵蓋了從模擬信號到數 字信號,從低頻電路、射頻電路到微波毫米波電路。學生通過《模擬 電子技術》課程學習各種電子電路的核心器件 ? 半導體器件的原理 及其最基本的應用。因此,該課程的重要性是不言而喻的。 三、課程目標 模擬電子技術為專業電子電路的分析和設計提供了理論依據與方 法。通過對本課程的學習,要求正確掌握半導體器件的外特性和主要 參數,正確理解半導體器件的工作原理。熟練掌握各種形式的基本電 子電路的組成原則及其定性分析、定量計算方法。能熟練運用電子技 術的基本分析和設計方法指導實踐,同時完成習題也作為本課程的一 種重要的實踐環節。 四、教學要求 授課教師將按照學校本科教學工作有關要求做好課程教學各項 工作,嚴格按照課表規定的時間、地點上課,不遲到、不早退,將根 據本大綱要求,認真備課完成教案與講稿編寫等各項課前準備工作; 授課過程力求內容充實、概念準確、思路清晰、詳略得當、邏輯性強、 重難點突出,力戒平鋪直敘、照本宣科,同時重視對學生的學習方法 指導和課堂教學效果信息的反饋,實現教與學的雙向互動;同時將結 合課程目標要求,做好考核內容設計,并嚴格按照本大綱要求做好出 勤率統計、作業評價等各項工作。 學習是大學生自己的責任和義務,學生應根據課程大綱要求制定 本門課程學習計劃,加強學業管理,嚴格自我要求,提升自主學習能 力,主動適應課程學習要求。參與課堂教學活動不遲到、不早退,無 正當理由不請假,上課認真聽講,不做任何與課堂教學無關事宜,不 使用手機,積極與授課教師進行教學互動,同時利用課余時間做好預 習、復習、課外書籍閱讀等工作,主動與同學開展合作學習,認真完 成任課教師布置的課程作業。 五、考核方式及要求 為實現課程教學目標,本門課程考核方式及要求為:本課程采取 筆試(閉卷,占 60%)、實驗操作(占 20%)、期中測試(占 10%)、 平時成績(占 10%)來評定學生的成績。 六、課程內容 第一章:半導體器件 (授課時間:第一學期第一,二周) 教學目標: 1.掌握半導體二極管的單向導電作用;穩壓二極管的穩作用; 普通二極管和穩壓管的外特性;半導體三極管和場效應管的放大作 用、外特性。 2.熟悉各種半導體器件的主要參數、使用方法、注意事項及選 管原則。 3.了解 PN 結的形成;三極管的電流分配關系;場效應管導電溝 道的基本概念。 教學重點: PN 結、二極管、三極管、場效應管。PN 結的形成;三極管的 電流分配關系;場效應管導電溝道預夾斷概念。 教學難點:PN 結的形成;三極管內部載流子的運動。 學 時:課堂教學 5 學時,課外自主學習時間不少于 6 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 半導體的特性 第二節 半導體二極管 半導體的基本概念和基本原理:兩種載流子,擴散和漂移,PN 的 形成,耗盡層,半導體二極管的單向導電作用,穩壓管的作用。 二 極管的外特性和主要參數及選擇管子的基本原則。 第三節 雙極型三極管 三極管的結構、工作原理、特性曲線和主要參數及選擇管子的基 本原則。 第四節 場效應三極管 場效應三極管的結構、工作原理、特性曲線和主要參數。 學習方法:小組討論 課后作業:完成教材第 34 頁練習題 1-4,7,13-15.每次作業下周上課提 交 第二章:放大電路的基本原理和分析方法 (授課時間:第一學期第二,五周) 教學目標: 1.掌握各種組態放大電路的結構和分析方法;估算靜態工作點、 放大倍數、輸入和輸出電阻等參數。 2.熟悉共射、共集放大電路的直流負載線;共基放大電路與共 射、共集放大電路的性能比較;場效應管共源放大電路的性能。 3.了解溫度對靜態工作點的影響;共漏放大電路的工作原理; 多級放大電路的分析方法。 教學重點: 靜態工作點及其穩定;微變等效電路分析法;共射電路、共集電路、 共源電路。交流負載線;交流通路;放大電路參數計算。 教學難點:微變等效電路法,放大電路的圖解法。 學 時:課堂教學 12 學時,課外自主學習時間不少于 12 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 放大的概念 第二節 單管共發射極放大電路 放大電路的組成和工作原理。 第三節 放大電路的主要技術指標 第四節 放大電路的基本分析方法 放大電路的基本三種分析計算方法:近似估算法、圖解法、微變 等效電路法。 第五節 靜態工作點的穩定問題 溫度變化對三極管參數的影響,分壓式工作點穩定電路的工作原 理和靜態工作點分析計算、動態分析計算。 第六節 雙極性三級管放大電路的三種基本組態 共射極、共集電極和共基極放大電路的工作原理、特點和用途及 靜態工作點分析計算、動態分析計算。 第七節 場效應管放大電路 共源極、共漏極放大電路的工作原理、特點和用途及靜態工作點 分析計算、動態分析計算。 第八節 多級放大電路 多級放大電路的特點與用途;三種耦合方式,多級電壓放大電路 的靜態工作點分析計算、動態分析計算。 學習方法:小組討論,實驗操作 課后作業:完成教材第 101 頁練習題 1-5,10,14-1725。每次作業下周 上課提交 第三章:放大電路的頻率響應 (授課時間:第一學期第五,六周) 教學目標: 1.掌握頻率響應的概念;以及含有一個時間常數的單管共射放 大電路中 fL 和 fH 的估算方法。 2.熟悉波特圖的意義和畫法。 3.了解頻率失真、增益帶寬積和三極管頻率參數的含義 教學重點: 頻率響應的分析方法。放大電路的幅頻和相頻特性。 教學難點:幅頻特性分析 學 時:課堂教學 4 學時,課外自主學習時間不少于 6 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 頻率響應的一般概念 第二節 三極管的頻率參數 第三節 單管共射放大電路的頻率響應 頻率響應概念;單管共發射極放大電路的頻率響應表達式,計算 含一個時間常數的單管共發射極放大電路中上限頻率和下限頻率,畫 波特圖。 第四節 多級放大電路的頻率響應 學習方法:小組討論 課后作業:完成教材第 141 頁練習題 1-5。每次作業下周上課提交 第四章:功率放大電路 (授課時間:第一學期第六,七周) 教學目標: 1.掌握 OTL、OCL 功率放大電路的工作原理、輸出功率和效率的 估算。 2.熟悉集成功放的使用方法。 3.了解交越失真;功放管選取用原則、散熱問題;集成功放電 路的組成和特點。 教學重點: 功放的效率、最大輸出功率的計算;互補對稱功放。功放電路參 數估算。 教學難點:圖形法分析功放電路的各項特性 學 時:課堂教學 4 學時,課外自主學習時間不少于 5 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 功率放大電路的主要特點 功率放大電路的主要特點及主要技術指標,最大輸出功率和效率 的定義。 第二節 互補對稱式功率放大電路 互補對稱式功率放大電路(OTL 和 OCL 型)的工作原理,最大輸 出功率、效率和管耗等技術指標的計算。 第三節 實際的功率放大電路 第四節 集成功率放大器 學習方法:小組討論,實驗操作 課后作業:完成教材第 172 頁練習題 1,2,7,8,10。每次作業下周上課 提交 第五章:集成運算放大電路 (授課時間:第一學期第七,八,九周) 教學目標: 1.掌握共模信號、差模信號和理想運放的概念;雙端輸入差動 電路靜態與動態分析;理想運放在線性工作區和非線性工作區的特點 及“虛斷”、“虛短”的含義。 2.熟悉運算放大電路的主要技術指標的含義及電流源的工作原 理。 3.了解共模抑制比的計算,集成運放主要組成部分及工作原理。 教學重點: 運算放大電路的結構特點和性能指標,共模、差模、虛斷、虛短 等概念。 教學難點:長尾式和差分式運放電路的原理和計算 學 時:課堂教學 8 學時,課外自主學習時間不少于 9 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 集成放大電路的特點 第二節 集成運放的基本組成部分 集成運放的基本組成特點,電流源的工作原理,差分放大電路的 三種電路形式以及四種不同輸入、輸出方式時的性能特點(基本形式、 長尾巴和恒流源式);靜態工作點計算、動態分析計算(差模電壓放 大倍數,差模輸入和輸出電阻)。 第三節 集成運放的典型電路 第四節 集成運放的主要技術指標 第五節 理想運算放大器 理想運算放大器的概念:理想運算放大器工作在線性區時的二個 重要特點,“虛短”和“虛斷”。 理想運算放大器工作在非線區時的 特點,輸出電壓只有兩種可能的狀態。 第六節 各類集成運放的性能特點 第七節 集成運放使用中的幾個問題 學習方法:小組討論,實驗操作 課后作業:完成教材第 217 頁練習題 4-6,9,10,14。每次作業下周上課 提交 第六章:放大電路中的反饋 (授課時間:第一學期第九,十,十一周) 教學目標: 1.掌握反饋類型和極性的判斷;深度負反饋放大電路的電壓放 大倍數的估算方法。 2.熟悉負反饋對放大電路性能的影響;放大倍數一般公式意義 和自激條件。 3.了解在負反饋電路中接入校正網絡以消除振蕩的方法。 教學重點: 反饋的概念及分類;開/閉環的概念;反饋類型的快速判別;負反 饋放大器的計算。反饋類型的判別方法。 教學難點:反饋種類的判斷和反饋的計算 學 時:課堂教學 8 學時,課外自主學習時間不少于 9 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 反饋的基本概念 建立反饋的基本概念;負反饋放大電路的四種基本類型,負反饋 的作用,閉環放大倍數。 第二節 負反饋對放大電路性能的影響 引入負反饋后可改善放大電路的各種性能;提高放大倍數的穩定 性,減小非線性失真和抑制干擾,擴展通頻帶,改變輸入、輸出電阻。 第三節 負反饋放大電路的分析計算 計算負反饋放大電路的閉環電壓放大倍數、輸入電阻和輸出電 阻。 第四節 負反饋放大電路的自激振蕩 負反饋放大電路產生自激振蕩的條件:自激振蕩的幅值條件和相 位平衡條件,消出振蕩的措施。 學習方法:小組討論,實驗操作 課后作業:完成教材第 268 頁練習題 1,2,8,9,12-14。每次作業下周上 課提交 第七章:模擬信號運算電路 (授課時間:第一學期第十一,十二周) 教學目標: 1.掌握比例、求和及積分三種基本運算電路的工作原理和輸入、 輸出關系。 2.了解微分電路、對數與指數以及模擬乘法器等的工作原理與 用途。 教學重點: 比例、求和及積分三種基本運算電路的輸入、輸出關系。比例、 求和及積分三種基本運算電路的輸入、輸出關系。 教學難點:理想集成運放的特性 學 時:課堂教學 4 學時,課外自主學習時間不少于 5 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 比例運算電路 比例運算電路的三種輸入方式的性能和特點;反相輸入、同相輸 入、和差分輸入的工作原理和輸入、輸出關系及用途。 第二節 求和電路 反相輸入求和電路是利用“虛短”和“虛斷”的特點,通過將各 輸入回路的電流求和的方法實現各路輸入電壓求和。 第三節 積分和微分電路 積分和微分電路構成特點、輸入和輸出的關系表達式及用途;在 比例電路的基礎上分別將反饋回路中的電阻換為電容而構成,并利用 電容兩端的電壓與流過電容的電流之間存在著積分關系。 第四節 對數和指數電路 對數和指數電路構成特點:在比例電路的基礎上將反饋回路或輸 入回路中的電阻換為二極管而組成,并利用半導體二極管的電流與電 壓之間存在指數關系。 第五節 乘法和除法電路 乘法和除法電路可以利用對數和指數電路構成。 學習方法:小組討論 課后作業:完成教材第 310 頁練習題 1-3,8,11。每次作業下周上課提 交 第八章:信號處理電路 授課時間:第一學期第十二,十三周) 教學目標: 1.掌握各種電壓比較器的工作原理和傳輸特性。 2.熟悉二階低通濾波電路的工作原理及其對數幅頻特性。 3.了解其他各種濾波電路的特點及工作原理。 教學重點: 電壓比較器的工作原理和傳輸特性。電壓比較器的傳輸特性。 教學難點:濾波電路的分類原理,滯回比較器原理 學 時:課堂教學 6 學時,課外自主學習時間不少于 7 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 有源濾波器 濾波電路的作用和類型;二階有源濾波電路的工作原理及其對數 幅頻特性。 第二節 電壓比較器 電壓比較器的工作原理、傳輸特性、閾值和用途。 學習方法:小組討論 課后作業:完成教材第 347 頁練習題 2-4,10-11。每次作業下周上課提 交 第九章:波形發生電路 (授課時間:第一學期第十三,十四周) 教學目標: 1.掌握正弦振蕩電路的振蕩條件;文氏電橋式 RC 振蕩電路。 2.熟悉各種振蕩電路頻率的確定及起振條件;RC 串聯網絡與 LC 并聯回路的選頻特性。 3.了解石英晶體振蕩電路的特點及工作原理。 教學重點: 振蕩的判斷;文氏電橋 RC 振蕩器、三點式振蕩器。判斷各種振 蕩電路是否滿足振蕩的相位條件。 教學難點:振蕩電路的條件判斷 學 時:課堂教學 5 學時,課外自主學習時間不少于 6 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 正弦波振蕩電路的分析方法 產生正弦振蕩的條件:相位平衡條件和幅度平衡條件。 第二節 RC 正弦波振蕩電路 RC 振蕩電路的組成特點及常用的 RC 振蕩電路類型的工作原理; 文氏電橋式 RC 振蕩電路的組成特點及工作原理、振蕩頻率、起振條 件。 第三節 LC 正弦波振蕩電路 LC 振蕩電路的組成特點及常用的 LC 振蕩電路類型的工作原理; 變壓器反饋式、電感三點式、電容三點式以及電容三點式改進型振蕩 電路的振蕩頻率計算,判斷電路能否產生正弦波振蕩。 第四節 石英晶體振蕩器 石英晶體振蕩電路的特點及工作原理;串聯型和并聯型石英晶體 正弦波振蕩電路。 第五節 非正弦波發生電路 非正弦波發生電路組成和工作原理:矩形波、三角波和鋸齒波發 生電路及輸出波形。 學習方法:小組討論 課后作業:完成教材第 381 頁練習題 1-4,9-13。每次作業下周上課提 交 第十章:直流電源 (授課時間:第一學期第十五周) 教學目標: 1.掌握整流電路、濾波電路和穩壓電路的工作原理。 2.熟悉橋式整流電路、電容濾波電路和穩壓電路的主要參數計 算。 3.了解集成穩壓器及其應用。 教學重點: 整流管與濾波電容的計算、穩壓的分析、集成穩壓器的應用。整 流電路、電容濾波電路和穩壓電路的主要參數計算。 教學難點:整流電路,穩壓電路的原理和計算 學 時:課堂教學 4 學時,課外自主學習時間不少于 4 學時 教學方法:講授法、多媒體演示法 主要內容: 第一節 直流電源的組成 第二節 單相整流電路 利用二極管的單向導電性組成整流電路;單相半波、單相全波、 單相撟式整流電路的工作原理,輸出電壓與變壓器副邊電壓的關系表 達式。 第三節 濾波電路 濾波電路的作用及組成,輸出電壓與變壓器副邊電壓的關系表達 式。 第四節 倍壓整流電路 第五節 硅穩壓管穩壓電路 硅穩壓管穩壓電路的工作原理:穩壓系數和內阻的估算,限流電 阻的選擇。 第六節 串聯型直流穩壓電路 串聯型直流穩壓電路的組成、穩壓原理以及輸出電壓調節范圍的 估算。 第七節集成穩壓器 三端集成穩壓電路的工作原理和使用方法。 第八節 開關型穩壓電路 第九節 可控整流電路 學習方法:小組討論 課后作業:完成教材第 444 頁練習題 1,2,5。每次作業下周上課提交 【課程考試】 本課程采取筆試(閉卷,占 60%)、實驗操作(占 20%)、期中 測試(占 10%)、平時成績(包括課堂作業、提問和點名)(占 10%) 來評定學生的成績。
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