电路分析与电子线路教学大纲(64+16)20180116.pdf

电路分析与电子线路电路分析与电子线路课程教学大纲课程教学大纲 课程英文名称课程英文名称：Circuits Analysis and Electronics Illustrated 课程课程代码代码：学学 时时 数数：64(课堂)+16（工程素质培养）学学 分分 数数：4 课程类型课程类型：学科基础课 适用适用学科学科专业：专业：电子信息工程等电子信息工程等 先修课程：先修课程：高等数学，大学物理 执执 笔笔 者：者：何松柏 编写日期：编写日期：2017.10 审审 核核 人人：一、一、课程课程简介简介 本课程是电子信息工程大类等系统专业的一门学科基础课程，是信号获取、信号传输、信号放大等处理所需技术手段的入门课程。本课程以电子元器件-基本电子线路分析方法-电子线路系统设计应用为主线，通过课程学习，掌握电子电路基本特性及其原理，电子电路基本分析方法，典型基本电子电路分析及应用，建立初步电路综合应用设计能力，为后续课程学习奠定基础。二、二、课程目标课程目标 本课程通过对基本电子元器件及其构成的基本电子线路分析和设计学习，掌握电子线路基本概念和电路特点，掌握电路基本分析方法和半导体器件等效电路模型分析方法，学会使用电路仿真软件分析和设计电路，结合课程内容展开实验验证和电路设计，使学生获得电子线路基本理论和建立工程概念，为深入学习电子技术及其在专业领域中的分析应用打下基础。三三、课程内容课程内容安排安排和要求和要求（一）教学内容、要求及教学方（一）教学内容、要求及教学方法法 本课程设计 7 个大的板块，根据版块内容总的要求撰写相应教案。7 个版块分别为基本元器件及器件模型、电阻网络、网络定理、非线性电阻电路基本分析方法、放大电路基本概念及分析、动态电路及瞬态分析、电路频率特性。在教学中建议（1）以典型电子电路案例案例贯穿整个教学过程，鼓励学生结合创新设计完成电路设计实践，并给出设计报告；（2）使用数学分析软件（如 Matlab）以及电路仿真软件（如 Multisim 或 Pspice 等）应用于电路分析和辅助设计；（3）利用阅读材料或互联网+资源，扩展学生视野；（4）结合课程实验、课程外实践和挑战性课程（创新工程设计）提高电路分析设计能力。第第 1 章章 基本元器件及器件模型基本元器件及器件模型(建议讲授建议讲授 8 学时学时+2 学时讨论学时讨论)A 本部分要解决的问题本部分要解决的问题 掌握电路元件和元件模型，掌握元件约束，理解分布参数和集总参数关系，理解场到路的简化。B 学生需自学的内容和准备学生需自学的内容和准备 复习麦克斯韦方程，了解实际器件，了解电路电子学相关历史（包括著名科学家、重大历史事件等）。C 要讨论解要讨论解决的知识点决的知识点 1、集总假设 理解集总假设条件，理解电压、电流、功率定义 2、线性元件及模型 理解 R、L、C 模型，了解实际元件 3、非线性元件及模型 理解二极管、N 沟道增强型 MOSFET、集成运放模型，了解实际元件 4、源 理解独立源，理解受控源（非线性电阻）5、信号表示 理解时域信号（直流、交流），了解周期信号的傅里叶级数展开，掌握正弦信号参数 D 工程案例工程案例 掌握电路基本测试工具 第第 2 章章 电阻网络电阻网络(建议讲授建议讲授 8 学时学时+2 学时讨论学时讨论)A 本部分要解决的问题本部分要解决的问题 掌握拓扑约束，掌握电阻电路基本分析方法。B 学生需自学生需自学的内容和准备学的内容和准备 自学工程数学软件 Matlab 的使用，电路设计软件 Multisim 的使用，仪表设备（包括万用表，示波器，函数发生器等）的使用 C 要讨论解决的知识点要讨论解决的知识点 6、拓扑约束 理解电路图中的术语，掌握 KVL、KCL 定律 7、电路方程 掌握 2B 分析法，掌握能量守恒定理 8、等效变换 掌握串并联等效 D 工程案例工程案例 掌握电路基本测试工具 第第 3 章章 网络网络定理定理(建议讲授建议讲授 8 学时学时+2 学时讨论学时讨论)A 本部分要解决的问题本部分要解决的问题 掌握拓扑约束，掌握电阻电路基本分析方法。B 学生需自学的内容和准备学生需自学的内容和准备 自学 Matlab 线性方程求解（线性代数法、矩阵法），自学网孔方程、节点方程的矩阵形式，自学 Multisim 仿真电阻电路。C 要讨论解决的知识点要讨论解决的知识点 9、网孔分析法（用 2b 法中的同一电路举例）理解网孔电流，掌握网孔分析法，理解含独立电流源，受控源的网孔分析，了解超级网孔法 10、节点分析法（用 2b 法中的同一电路举例）理解节点电压，掌握节点分析法，理解含独立电压源，受控源的节点分析，了解超级节点法 11、叠加定理（用 2b 法中的同一电路举例）掌握独立电源电路和受控源电路叠加规则及应用 12、戴维南和诺顿定理（用 2b 法中的同一电路举例）掌握戴维南等效方法和应用，理解诺顿定理，了解电桥电路 13、最大功率传输 掌握最大功率传输条件和结论 D 工程案例工程案例 电路求解仿真程序实现 第第 4 章章 非线性电阻电路基本分析方法非线性电阻电路基本分析方法(建议讲授建议讲授 3 学时学时+1 学时讨论学时讨论)A 本部分要解决的问题本部分要解决的问题 掌握非线性电阻电路基本分析方法。B 学生需自学的内容和准备学生需自学的内容和准备 自学泰勒级数展开，自学线性电源电路（变压，整流部分）C 要讨论解决的知识点要讨论解决的知识点 14、直接分析法（以二极管电路为例）理解解析法 15、图解法 理解大信号，理解负载线 16、分段线性 理解分段线性，理解边界条件，（举例：二极管整流电路、晶体管开关电路、比较器电路）17、增量分析 理解小信号，理解泰勒级数展开，理解小信号增量模型（举例：负电阻）D 工程案例工程案例 直流电源电路 第第 5 章章 放大电路基本概念及分析放大电路基本概念及分析(建议讲授建议讲授 8 学时学时+2 学时讨论学时讨论)A 本部分要解决的问题本部分要解决的问题 掌握放大电路基本分析方法。B 学生需自学的内容和准备学生需自学的内容和准备 自学单管放大器的其它组态，自学功放 C 要讨论解决的知识点要讨论解决的知识点 18、放大器基本概念 理解放大器基本构成，理解放大器主要参数 19、MOSFET 放大器大信号分析 以 CS 电路为例，掌握输入输出关系，有效输入、输出范围，工作点选择，（举例：跟随器，BJT CE 电路）20、MOSFET 放大器小信号分析 以 CS 电路为例，掌握动态参数，理解工作点选择（举例：跟随器，BJT CE 电路），了解放大电路的级联 21、集成运放放大器 掌握集成运放分析基本方法，了解负反馈，理解同相放大器和反相放大器，加减法电路 D 工程案例工程案例 音频放大器 第第 6 章章 动态电路及瞬态分析动态电路及瞬态分析(建议讲授建议讲授 8 学时学时+2 学时讨论学时讨论)A 本部分要解决的问题本部分要解决的问题 掌握含储能元件构成电路的特点及时域瞬态分析方法，特别是一阶，二阶电路的时域分析。B 学生需自学的内容和准备学生需自学的内容和准备 自学状态方程的 Matlab 求解，自学开关电源 C 要讨论解决的知识点要讨论解决的知识点 22、状态和状态变量 掌握状态变量，了解状态方程的求解 23、一阶电路 理解一阶 RC、RL 微分方程的建立和求解，理解特解、通解以及全解，理解不同激励（阶跃、单脉冲、方波、正弦）下的输出全响应，理解直流激励下的直观解法（三要素法），（举例：二极管峰值检波器，二极管钳位电路，运放积分器和微分器（波形变换），E-MOS 延迟开关，Buck 电路）24、二阶电路 理解欠阻尼，临界阻尼、过阻尼，（举例：Boost 电路）D 工程案例工程案例 延时报警电路 第第 7 章章 电路频率特性电路频率特性(建议讲授建议讲授 8 学时学时+2 学时讨论学时讨论)A 本部分要解决的问题本部分要解决的问题 掌握电路稳态分析方法及电路频率响应特性。B 学生需自学的内容和准备学生需自学的内容和准备 自学傅里叶变换，自学拉普拉斯变换，自学滤波器的设计 C 要讨论解决的知识点要讨论解决的知识点 25、拉普拉斯变换与复指数激励 了解拉普拉斯变换，理解正弦稳态，掌握复指数激励分析 26、基本元件的阻抗关系 掌握正弦稳态响应的分析方法，理解求解阻抗方法 27、电路的频率响应 掌握波特图和传递函数，理解滤波器概念及设计，理解时域与频域分析方法并进行比较，（举例：级间耦合放大器，示波器探头频率补偿）28、电路的谐振 掌握串，并联RLC谐振电路及其频率响应，理解二阶系统表征参数，理解滤波器谐振特点。（举例：选频放大，RC振荡器）D 工程案例工程案例 数字音频选频回放 （二）自学内容和要求（二）自学内容和要求 本课程主要是自主学习，内容覆盖范围宽。（三）（三）实践性教学环节和要求实践性教学环节和要求 1、建议学生练习电路仿真软件进行简单电路辅助分析，可计入平时成绩。2、学生需完成课程设计并给出设计报告，锻炼学生利用仿真等方法设计分析电路的能力，鼓励学生完成实际电路制作和测试。3、完成创新工程设计，分 3 个层次要求，基本要求是所有参与学生必须完成，大部分学生完成提高层次设计，对部分有兴趣同学完成综合挑战设计题目。四四、考核方式考核方式 1、平时成绩：(1)作业+仿真练习；(2)课程讨论，交流，占总成绩 30%；(3)课程设计（工程素质培养），占总成绩 20%；2、中期测验，占总成绩 10%；3、期末考核（闭卷），占总成绩 40%.五五、建议教材及建议教材及参考资料参考资料（一）（一）教材：教材：Foundations of Analog and Digital Electronic Circuits（模拟和数字电子线路基础），Anant Agarwal and Jeffrey H.Lang，Morgan Kaufmann Publishers，2005 （二二）参考资料：参考资料：华成英，童诗白，模拟电子技术基础第四版，高等教育出版社.，2006 钟洪声，电子设计基础，高等教育出版社，2016