模电大纲.pdf

模拟电路基础模拟电路基础课程教学大纲课程教学大纲 课程英文名称课程英文名称：Fundamentals of analog electronic circuits 课程课程代码代码：E0000255 学学 时时 数数：88 学学 分分 数数：5.5 课程类型课程类型：学科基础课程学科基础课程 适用适用学科学科专业：专业：“成电英才计划”实验班“成电英才计划”实验班 先修课程：先修课程：电路分析电路分析 执执 笔笔 者：者：何松柏何松柏 编写日期：编写日期：2015.01.08 审审 核核 人人：一、一、课程课程简介简介 本课程是电子技术基础的一个重要组成部分，是电子信息类等专业本科生在电子技术方面入门性质的技术基础课。本课程以半导体器件-基本电子线路分析-电子线路系统应用为主线，通过课程学习，掌握半导体器件及其电路模型，电子线路基本分析及仿真方法，典型基本电子线路分析及应用，提高电子电路综合应用设计能力，为后续课程学习奠定基础。Course DescriptionCourse Description This course is an important part of basic of electronic technology,for professional undergraduates,its also a basic technical course of electronic information and introduction in nature of electronic technology.Analog integrated circuit applications is the background of the course,we can master integrated circuit component units and integrated operational amplifier applications by using the basic methods of circuit analysis theory.Main courses include semiconductor fundamentals,amplifier-based,multi-stage amplifier,integrated operational amplifier,amplifying circuit frequency response,the principle of feedback op amp application,computing and signal processing,DC power supply and image reading about analog electronic circuits,etc.二、二、课程目标课程目标 本课程通过对半导体器件及其构成的基本电子线路分析和设计学习，掌握半导体器件等效电路模型及仿真分析方法，掌握电子线路基本概念和电路特点，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领域中的分析应用打下基础。Course ObjectivesCourse Objectives Through learning the systems analysis and design of electronic devices,analog circuits,especially in the exchange of small-signal semiconductor devices used to establish small-signal analysis model,students can acquire basic knowledge of analog electronic technology,basic theory and basic skills,laying the first stone for further study and analysis of the application of electronic technology in the professional field.二、二、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 本课程内容共五个大的版块，根据版块内容总的要求撰写相应教案。五个版块分别为半导体器件基础、电子电路基本分析及仿真方法、模拟集成运放构成及特点、集成运放基本应用、电子线路应用设计。在教学中建议（1）以典型模拟电路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）使用数值分析软件（如 MATLAB 等）或电路仿真软件（如 Multisim 或 Pspice 等）应用于电路分析和辅助设计（3）结合模拟电路口袋实验室进行实验验证和课程设计。第第 1 部分部分 半导体器件半导体器件基础基础(建议讲授建议讲授 12 学时学时+4 学时讨论学时讨论)1 绪论 通过分享电子技术的发展史、结合模拟信号与数字信号，小信号与大信号的概念、联系电子信息系统的组成，引入到模拟集成运算放大器的作用及组成（案例），讨论模拟电子技术基础课程的特点，分享如何学习模拟电子技术基础课。介绍课程目的、要求及课程考查方式等。2 半导体基础知识 了解本征半导体与杂质半导体（P型与N型）的导电原理，了解PN结的形成原理（耗尽层、空间电荷区和势垒区的含义）；理解PN结的单向导电特性，了解PN结的电容效应。3 半导体二极管 理解并掌握二极管单向导电原理及二极管伏安特性方程；了解二极管特性随温度变化的机理；理解并掌握二极管的等效模型及应用；了解二极管主要参数；了解不同种类二极管区别（原理），了解硅管与锗管的区别。理解二极管在直流电源中的整流应用以及稳压二极管的基本应用。4 晶体三极管 理解并掌握晶体三极管（以 NPN 为主）的电流放大（控制）原理，理解基本电路（以共射为例）的输入/输出特性及器件约束特性，理解晶体管的特性曲线图，掌握三个工作区域（截止、放大和饱和）的状态及特点，理解晶体三极管主要参数（直流、交流、极限参数），了解温度对晶体管特性的影响。5 场效应晶体管 理解并掌握场效应管（以 N 沟道增强型为主）的工作（电压控制电流）原理，对比基本电路（以共源为例）与晶体三极管状态及特点的异同（输入/输出特性、三个工作区域、主要参数等）；了解场效应管的主要种类及各自的特点，适当补充了解 CMOS 集成电路发展趋势。第第 2 部分部分 电子电路基本分析及仿真方法电子电路基本分析及仿真方法(建议讲授建议讲授 18 学时学时+4 学时讨论学时讨论)本章以基本放大器为例，掌握构成放大电路基本原则及基本分析思路，仿真分析方法等。1 放大电路基础 深刻理解电信号放大的对象、本质、特征及要求；理解信号源（内阻）、负载电阻等概念；理解并掌握放大电路的主要性能指标（增益/放大倍数、输入/输出电阻、通频带、线性范围、效率等）及放大器的电路模型。深刻理解静态工作点设置的必要性；掌握放大电路基本组成与静态工作点设置的原则；了解截止失真与饱和失真；能够通过（测试）波形判断静态工作点的设置情况。3 放大电路的分析方法 掌握放大电路的直流通路与交流通路的分解等效；理解图解法分析静态工作点、放大倍数等的原理以及截止失真与饱和失真在图解分析上的异同点（理解放大电路非线性失真特点）；深刻理解并掌握交流小信号等效电路分析法(建议结合数学方法，在工作点展开成多项式来理解)，特别从晶体管本身理解交流小信号模型及高频小信号模型。4 基本放大电路的分析及仿真方法 掌握CE放大电路、CS放大电路等电路直流工作点估算方法、动态小信号分析及电路仿真分析方法。理解放大电路传递函数及其频率响应特性，理解放大电路线性失真的特点，掌握通过电路仿真分析工具分析放大电路的频率响应特性，了解不同电路放大性能的差异，根据系统要求能选择不同放大电路形式。第第 3 部分部分 模拟集成运放构成及特点模拟集成运放构成及特点(建议讲授建议讲授 8 学时学时)以集成运放构成基本框图为主线，了解集成运放构成特点，掌握集成运放电路特性。1 集成运放输入级电路 了解三种（直接耦合、阻容耦合、变压器耦合）多级放大电路耦合方式的不同特点，重点掌握直接耦合方式、理解零点漂移产生的原因及其电路改进思路。理解集成电路中采用差分电路抑制零点漂移的思路；掌握长尾式差分放大电路构成成原理，基本分析方法，了解实际应用中不同接法各自的特点以及基于恒流源的改进电路；掌握差分电路的主要技术指标（针对共模信号/差模信号），理解信号与电路的关系。2 输出级电路 理解对级联电路输出级的要求，理解功率放大电路与小信号放大电路的区别；理解晶体管的工作方式（甲类、乙类、甲乙类等）对效率的影响；了解OTL、OCL电路的工作原理，理解消除交越失真的措施；了解功率互补输出级的基本分析方法，理解最大输出功率、效率等晶体管极限参数；了解极限参数判决原则。了解大信号电路与小信号电路分析方法的区别。3 电流源电路 理解集成运放较多采用有源负载的原因；理解集成运放中有源负载（恒流源）产生的基本工作原理及基本电路，了解不同电流源电路的性能差异。4 集成运放的特点及理想集成运放 掌握电子电路基本读图方法；理解集成运放主要技术指标的物理意义，掌握理想集成运放的性能特点。第第 4 部分部分 集成运放（集成运放（IC）的基本应用）的基本应用(建议讲授建议讲授 20 学时学时+4 学时讨论学时讨论)1 运算放大器的基本应用 理解集成运放反馈使用，了解正反馈与负反馈的区别，能正确判断负反馈电路类型，掌握引入负反馈的原则和方法，在理解深度负反馈的基础上，掌握基于理想运放器件约束的电路特性分析方法。主要以运算放大器为例阐述，并结合理想运算放大器的特点，通过反馈框图建立反馈的基本概念，理解交流负反馈的四种组态及分析，能判断以集成运放为主构成的运算电路反馈的性质与种类，能根据应用正确引入负反馈。定性理解负反馈对放大器性能的影响，理解负反馈电路稳定性判据。2 集成运放组成的运算电路 掌握基于集成运放的比例（含加减）运算电路；理解积分运算电路和微分运算电路原理，掌握各种运算电路的应用，特别是积分、微分电路波形变化应用以及频率响应特性，会用仿真工具分析其电路特性；了解对数运算电路、指数运算电路原理。3 集成运放信号处理电路 初步建立滤波器的概念；理解有源低通滤波电路的工作原理，掌握RC有源低通滤波器的电路特性；了解其它类型滤波电路。4 集成运放信号产生电路 初步建立信号产生概念和电路实现方法，理解用RC文氏桥产生正弦信号的基本电路原理，能用仿真工具设计简单对的波形发生电路。5 电压比较器 理解比较器的基本原理和电路结构，了解比较器的基本应用。第第 5 部分部分 电子线路电子线路应用应用设计设计(建议讲授建议讲授+讨论讨论 18 学时学时)本部分根据学生的兴趣选择其中1-2个内容进行设计讨论，也可以根据实际情况进行调整。要求学生掌握电子电路基本设计方法，会使用相应的软件进行辅助设计，以及掌握电路制作、测试等基本方法，并完成相应的设计报告。1 直流电源电路 理解电源在电子电路系统中的重要作用，能根据系统要求选择合适的电源电路（包括了解线性调整器、开关电源等芯片应用）。2 功率放大电路 建议以语音放大电路为例，推动扬声器。内容包括放大器静态工作点方法、信号选择滤波等。3 简易函数发生器 利用集成运放产生方波、三角波和正弦波，掌握设计方法。4 火灾报警电路 包括传感器，小信号放大、报警驱动等电路。（二）自学内容和要求（二）自学内容和要求 参考教材中本大纲明细未列出的部分即学生自学内容，要求为“了解”。（三）实践性教学环节和要求（三）实践性教学环节和要求 1 建议学生练习使用 MATLAB 或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、测试。三、考核方式三、考核方式（一）（一）本课程的考核方式本课程的考核方式 1 平时成绩：(1)作业+仿真练习，占总成绩 20%；(2)课程设计，占总成绩 20%；2 期中考试（闭卷），占总成绩 20%；3 期末考核（闭卷），占总成绩 40%；四、四、建议教材及建议教材及参考资料参考资料（一）参考（一）参考教材：教材：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 张晓林，张凤言，电子线路基础，高等教育出版社.，2012（二）（二）参考资料：参考资料：Steven T.Karris,Electronic Devices and Amplifier Circuits with MATLAB Applications,Orchard Publications,2005.Thomas L.Floyd，David Buchla，Fundamentals of Analog Circuits（2nd Edition），模拟电子技术基础（第2版），高等教育出版社影印本，2004 Donald.A.Neamen，Electronic Circuit Analysis&Design（2nd Edition）,电子电路分析与设计（第3版），清华大学出版社影印本，2007 华成英，模拟电子技术基础（第四版）习题解答，高等教育出版社.，2007