北京交通大学

模拟电子技术

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课程概述

《模拟电子技术》课程是继《电路分析》课程之后,电子信息与电气工程类等专业在电子技术方面入门性质的工程基础课程,是电子技术基础的重要部分,其目的和任务是让学生掌握模拟电子技术的基本知识,为今后深入学习电子技术及其将其应用于本专业打下良好基础。

本课程理论部分内容共920讲、40学时,课程内容共分解为165个知识点。课程内容主要有晶体二极管及其应用电路、晶体三极管及其基本放大电路、场效应及其基本放大电路、放大电路的频率响应、负反馈放大电路、双极型模拟集成电路的分析与应用、直流稳压电压。通过本课程的学习,使学生掌握模拟电子技术的基本概念、基本电路、基本分析方法、基本的仿真实验技能;具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力,以及将所学电子技术知识用于本专业的能力。

模拟电子技术课程中应用了许多电路分析课程中的基本概念与方法,例如叠加定理、戴维南定理、诺顿定理、二端口网络等。本课程的后续课程是数字电子技术、通信电子线路、通信射频电路、电子技术课程设计、微机原理及应用、EDA课程设计等,模拟电子技术课程中的半导体基本知识、放大电路理论和各种集成电路知识将为这些后续课程的学习打下必要的基础。

 

北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程是北京市精品课程,目前课程教学团队共有9位主讲老师,其中有2位北京市教学名师、3位校级教学名师、7位博士。 MOOC课程建设团队还聘请了11位助教,黄文俊、王杰、朱斯燕、尚晓东、张海星、陈晓宇、邓立凯、胡庆伟、刘玉真、牟文婷、郑曦均是刘颖教授所在的宽带自组通信实验室的研究生,助教们在学习、科研工作之余完成了全部的MOOC课程的后期编辑制作工作。课程录像是在北京交通大学多媒体教室主讲教师教学现场随堂录制,录制工作由北交大远程教育中心刘岩老师完成。 


授课目标
通过本课程的学习,使学生掌握模拟电子技术的基本概念、基本电路、基本分析方法、基本实验技能;具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力,以及将所学电子技术知识用于本专业的能力。
证书要求

《模拟电子技术》MOOC课程成绩满分100分,各教学环节成绩分布如下:

课程讨论占总成绩的10%;

各章作业占总成绩的10%;

各章测试占总成绩的10%;

期末考试占总成绩的70%。

完成全部课程的学习,总成绩为60分以上,由北京交通大学电子信息工程学院《模拟电子技术》课程组发放结业证书;总成绩为85分以上,同时将获得优秀证书。


预备知识

《电路分析》课程相关知识点,如如叠加定理、戴维南定理、诺顿定理、二端口网络等;

《信号与系统》课程中模拟信号的S域变换 、时频变换。


授课大纲

   一、课程基本信息

1.课程类别:电子信息与电气工程类专业工程基础课

2.先修课程:高等数学、大学物理、电路分析、信号与系统

3.适用专业:电子信息与电气工程类专业等


二、课程教学目标

通过本课程的学习,加深对相关理论的深刻理解,提高分析模拟电路与系统的能力,掌握定性、定量评估模拟电子系统的能力,培养学生发现问题、解决问题、分析问题的工程实践能力,为进一步学习后续课程打下良好基础。


   三、课程教学内容 

序号

章内容

节内容

1

第一章 绪论

1.1电子技术的基本概念

1.2模拟电子技术的应用举例

1.3电子技术的发展

2

第二章 晶体二极管及应用

2.1半导体基础知识

2.2晶体二极管

3

第三章 晶体三极管及应用

3.1晶体三极管

3.2晶体三极管基本放大电路

4

第四章 场效应管及其基本放大电路

4.1场效应管概述

4.2场效应管基本放大电路

5

第五章 放大电路的频率响应

5.1频率响应的基本概念

5.2晶体三极管的高频模型

5.3频率响应分析方法

5.4单管共射电路的频率响应分析

5.5共集、共基电路的高频响应分析

5.6多级放大电路的频响分析

6

第六章 负反馈放大电路

6.1反馈的基本概念

6.2反馈放大器的分类及其判别方法

6.3负反馈对放大器性能的影响

6.4负反馈放大器的分析方法

6.5负反馈放大器的稳定性及其相位补偿

7

第七章 双极型模拟集成电路的分析与应用

7.1集成化元器件的工艺特点

7.2集成电路的基本结构及特性

7.3电流源电路及基本应用

7.4差分放大电路

7.5低频功率放大电路

7.6模拟集成运放典型电路,主要参数

8

第八章 双极性模拟集成电路的分析与应用

8.1集成运算放大器的线性应用及理想运放模型

8.2基本运算电路

8.3电压比较器

8.4周期信号发生器

8.5集成运放的其他应用电路

9

第九章 直流稳压源电路

9.1直流稳压源概述

9.2整流电路

9.3滤波电路

9.4稳压电路

9.5串联反馈式稳压电路

9.6开关稳压电路的工作原理

 

四、本课程与其它课程的联系与分工

本课程的先修课程:高等数学、大学物理、电路分析、信号与系统

本课程的后续课程:数字电子技术、通信电子线路、微机原理与接口技术等

大学物理使学生具备了电路的基本知识,《电路分析》课程使学生掌握了电路瞬时和稳态概念、系统频率特性等基本理论,为本课程电子电路定性、定量分析奠定了理论基础,《信号与系统》课程使学生掌握了系统(包括放大系统)在时域、频域、拉氏域的分析方法,为本课程中放大电路频率响应的工程分析提供了理论基础。模拟电子技术是基于半导体的电子技术入门课程,主要学习模拟电子电路的基本概念、基本分析方法和基本实践技能,其教学内容为后续数字电子技术、通信电子线路、微机原理与接口技术等电子技术相关课程的学习奠定基础。


参考资料

[1] 路勇等编著.模拟集成电路基础(第三版).北京:中国铁道出版社,2010

[2] 侯建军等编著,《电子技术基础实验、综合设计实验与课程设计》,高等教育出版社,2007

[3] 华成英.模拟电子技术基本教程.北京:清华大学出版社,2011

[4] 孙肖子主编.模拟电子电路及技术基础(第三版).西安: 西安电子科技大学出版社,2017

[5] 刘颖等编著.模拟电子技术.北京:清华大学出版社&北京交通大学出版社,2008

[6] 刘颖等编著.模拟电子习题精解及考试真题选编.北京:北京交通大学出版社,2009

[7] 刘颖编著.电子技术(模拟部分).北京:北京邮电大学出版社,2013

[8] Allan R.Habley.Electronic(Second Edition).北京:电子工业出版社译,2005


常见问题

Q1: 模拟电子技术》MOOC课程学习成绩由哪几部分组成?

A1 本《模拟电子技术》MOOC课程学习成绩组成为:课程讨论10分+作业成绩10分+测试10分+期末考试70分,其中的课程讨论、作业部分主要考核学生在学习过程中的学习态度,测试和期末考试主要考核学生的学习效果。

 

Q2.北京交通大学《模拟电子技术》课程教学、考核过程与本MOOC平台的教学、考核过程一样吗?

A2:正如在《模拟电子技术》课程简介中老师介绍的那样,北京交通大学在校生《模拟电子技术》课程的学习成绩由平时成绩、专题研讨成绩、实验成绩、期中考试和期末考试成绩组成。但是考虑到学生在MOOC平台学习过程中,无法完成实验操作的指导、测试检查、学生分组专题研究等环节,因此本MOOC平台的教学、考核内容主要是理论教学。

 

Q3.传说的《模拟电子技术》课程难度很大,像似“魔鬼”,学习之前有点怕怕,果真是这样吗?

A3:任何事情都是会者不难、难者不会,只要认真学习、付出努力,都是能够学好这门课程的,不论怎样这毕竟是低年级的一门专业基础课程,没有真的像“魔鬼”那样可怕。这门课程的特点是知识点多、信息量大、工程实践性强,但是越难越具有挑战性,越难越会激发我们征服的欲望,就像我们中学时代喜爱挑战数理难题一样。模拟电子技术内容可以分为四个层次:半导体器件、基本放大电路、常用功能电路、专业应用电路。在本课程中侧重学习前三个层次的内容,根据专业不同,后续专业课程将不断在第四个层次中继续学习。对于大多数学生来讲,难点一是课程知识点比较多且比较琐碎,需要时间理解和掌握;难点二是电子电路分析过程中器件模型的简化应用及电路的工程分析方法的应用。如果本课程中用到的半导体器件可以用等效模型替代的话,得到的等效电路就可以用《电路分析》课程中学到的理论方法进行分析了。如果将之前《物理》、《电路分析》课程中的电路分析方法称为理论分析的话,本课程的分析主要是工程分析方法。

 

Q4.为何《模拟电子技术》课程难度大,很多学生还是非常喜爱这门课呢?

A4:首先学生们都知道这是一门专业基础课程,非常重要。二是因为电子技术课程是技术类课程,学习效果立竿见影,学完就能使用,比如学习了这们课,学生们就可以自己制作语音放大电路、直流电源、遥控器等电子小产品了,学生在学习实践过程中虽然遇到了困难和挑战,但是也享受到了无穷的乐趣。

 

Q5: 如何理解工程分析方法?

A5:通俗的讲,工程分析方法就是最简洁、最有效的近似分析方法,在工程分析误差可以接受的情况下,通过工程分析方法,可以将复杂问题简单化。比如分析某放大电路,用电路分析理论、计算机辅助计算分析方法得到的放大倍数是101.50,利用工程分析方法计算结果是100,这样的工程分析结果是可以接受的。

在工程分析过程中半导体器件二极管、三极管、场效应管的等效模型中的一些参数,在一定条件下是可以忽略不计的,但是什么条件下可以忽略不计、什么条件需要考虑是有条件的,学生门学习过程理解了这些前提条件就可以熟练使用器件模型了。


Q6: 本课程的教学视频和电子教案文档每周什么时间更新

A6教学视频和电子教案文档在每周周一、周三的凌晨更新。教学日历如下表。 

授课

时间

授课

序号

知识点序号

        知识点内容

1

周一

9.4

1

1                

1.1 《模拟电子技术》课程简介

2                

1.2 电子系统的基本概念

3                

1.3 模拟电子技术的应用举例

4                

1.4 电子技术的发展

5                

2.1 半导体基础知识及特征

6                

2.2 本征半导体

7                

2.3 杂质半导体

1

周三

9.6

2

8                

2.4 半导体PN结的形成

9                

2.5 半导体PN结的伏安特性

10            

2.6 半导体PN结的电容特性

11            

2.7 半导体PN结的电致发光特性

12            

2.8 半导体PN结的光电效应

13            

2.9 晶体二极管的结构与特性

14            

2.10 晶体二极管的等效电阻

15            

2.11 晶体二极管的参数

16            

2.12 二极管模型

17            

2.13 几种常见的特殊二极管

18            

2.14 二极管应用

 

第二章 知识点小结及难点解析

2

周一9.11

3

19        

3.1 三极管的分类及结构

20        

3.2 晶体三极管的工作原理-三个区的作用

21        

3.3 晶体三极管的工作原理-三种连接方法

22        

3.4 三极管的特性曲线

23        

3.5 温度对三极管参数的影响

2

周三

9.13

4

24        

3.6-晶体三极管的参数

25        

3.7 放大电路基本概念及性能指标

26        

3.8 放大电路的基本组成

27        

3.9 放大电路的分析方法

28        

3.10 放大电路的静态分析

29        

3.11 晶体三极管放大电路交流分析内容及方法

30        

3.12 晶体三极管放大电路交流分析-图解法

3

周一

9.18

5

31        

3.13 晶体三极管放大电路交流分析-图解法分析步骤小结

32        

3.14 晶体三极管放大电路的失真

33        

3.15 晶体三极管直流模型

34        

3.16 晶体三极管h参数模型导出过程

35        

3.17 晶体三极管低频小信号模型

36        

3.18 晶体三极管放大电路交流分析— 等效电路法

3

周三

9.20

6

37        

3.19 CE组态放大电路分析案例—直流分析

38        

3.20 CE组态放大电路分析案例—交流分析

39        

3.21 晶体三极管放大电路交流分析?分析步骤小结

40        

3.22 CC组态放大电路分析案例—静态分析

41        

3.23 CC组态放大电路分析案例—动态分析

42        

3.24 CB组态放大电路分析案例

43        

3.25 CECCCB放大电路性能比较

44        

3.26 多级放大电路耦合方式

45        

3.27 直接耦合的零漂和电位匹配问题

46        

3.28 多级放大电路的分析方法

47        

3.29 多级放大电路分析案例

 

第三章 知识点小结及难点解析

4

周三

9.25

7

48        

4.1 场效应管概念及分类

49        

4.2 结型场效应管分类及结构

50        

4.3 结型场效应管的工作原理

51        

4.4 结型场效应管的特性曲线

52        

4.5 MOS场效应管分类及结构

53        

4.6 增强型OS场效应管工作原理

54        

4.7 增强型OS场效应管特性曲线

55        

4.8 耗尽型OS场效应管

56        

4.9 场效应管衬底效应

57        

4.10 场效应管主要参数

4

周一

9.27

8

58        

4.11 场效应管与三极管特性比较

59        

4.12 场效应管模型

60        

4.13 场效应管直流偏置电路

61        

4.14 场效应管共源放大电路

62        

4.15 场效应管共漏放大电路

63        

4.16 场效应管共栅放大电路

 

 第四章 知识点小结及难点解析

5

 

 

十一长假

6

周一

10.9

9

64        

5.1 频率响应的基本概念

65        

5.2 晶体三极管的高频模型--混合π模型

66        

5.3 共射截频fβ

67        

5.4 特征频率

68        

5.5 共基截频fα

69        

5.6 单向近似模型-密勒原理

70        

5.7 频率响应的分析方法

6

周三

10.11

10

71        

5.8 波特图的近似描绘-幅频特性

72        

5.9 波特图的近似描绘-相频特性

73        

5.10 单管共射放大电路的高频响应

74        

5.11 高频截频和带宽分析方法

75        

5.12 单管共射放大电路的低频响应

76        

5.13 单管共极CC放大电路的高频响应

77        

5.14 单管共基CB放大电路的高频响应

78        

5.15 多级放大电路的频响

 

 第五章 知识点小结

7

周一

10.16

11

79        

6.1 反馈的基本概念

80        

6.2 反馈的分类方法

81        

6.3 反馈网络的判断方法

82        

6.4 正负反馈的判断方法

83        

6.5 电压电流反馈的判断方法

84        

6.6 串并联反馈的判断方法

85        

6.7 交直流反馈的判断方法

86        

6.8 电流串联负反馈放大电路分析

87        

6.9 电压串联负反馈放大电路分析

88        

6.10 电流并联负反馈放大电路分析

89        

6.11 电压并联负反馈放大电路分析

7

周三

10.18

12

90        

6.12 CE组态放大电路负反馈电阻Re的作用

91        

6.13 负反馈对输出电压和电流稳定性的影响

92        

6.14 负反馈对放大电路增益稳定性的影响

93        

6.15 负反馈对通频带的影响

94        

6.16 负反馈对放大电路非线性失真的影响

95        

6.17 信号源内阻对负反馈放大性能的影响

96        

6.18 负反馈对放大器输入阻抗的影响

97        

6.19 电压负反馈对输出电阻的影响

98        

6.20 电流负反馈对输出电阻的影响

8

周一

10.23

13

99        

6.21负反馈放大器的分析方法-等效电路法

100     

6.22负反馈放大器的分析方法-方框图分析法

101     

6.23深度负反馈放大电路增益的近似计算

102     

6.24 负反馈放大电路自激振荡的条件

103     

6.25 负反馈放大电路稳定性的判决方法

104     

6.26 防止负反馈放大器自激的方法

 

 第六章 知识点小结

8

周三

10.25

14

105     

7.1 模拟集成电路涉及的主要问题

106     

7.2 集成化元器件的工艺特点

107     

7.3 模拟集成电路基本概念

108     

7.4 模拟集成电路的基本结构

109     

7.5 集成电路中常用的电流源电路简介

110     

7.6 镜像电流源

111     

7.7 比例电流源

112     

7.8 微电流源

113     

7.9 威尔逊电流源

114     

7.10 多路恒流源

115     

7.11 场效应管组成的电流源

116     

7.12 集成电路中电流源的主要作用

9

周一

10.30

15

117     

7.13 差分放大电路的组成及输入输出方式

118     

7.14 差分放大电路的静态分析

119     

7.15 差放动态分析—差模输入的放大作用分析

120     

7.16 差放动态分析—共模输入的抑制作用分析

121     

7.17 差放动态分析—任意信号的输入作用分析

122     

7.18 差放动态分析—差模传输特性分析

123     

7.19 恒流源差分放大电路

124     

7.20 温漂和失调

125     

7.21 功率放大电路概述

9

周三

11.1

16

126     

7.22 放大电路的效率分析

127     

7.23 放大电路的工作状态

128     

7.24 常用乙类互补推挽功放介绍

129     

7.25 OCL互补功放的组成及工作原理

130     

7.26 乙类互补推挽功率放大电路的分析计算

131     

7.27 乙类互补推挽功放的选择

132     

7.28 甲乙类互补推挽功放

133     

7.29 准互补推挽功率放大电路

134     

7.30 单电源互补推挽功放输出级

135     

7.31 D类功放

136     

7.32 集成运放简介

 

第七章知识点小结

10

周一

11.6

17

137     

8.1 集成运放分析及理想运放模型

138     

8.2 反相比例运算电路

139     

8.3 同相比例运算电路

140     

8.4 加减运算电路

141     

8.5 积分与微分计算电路

142     

8.6 对数运算电路

143     

8.7 指数运算电路及运算例题

10

周三

11.8

18

144     

8.8 乘法运算电路

145     

8.9 除法运算电路

146     

8.10 单门限电压比较器及练习

147     

8.11 迟滞比较器

148     

8.12 RC振荡器

149     

8.13 矩形波发生电路

11

周一

(11.13

19

150     

8.14 三角波和锯齿波发生电路

151     

8.15 电压—电流源变换电路

152     

8.16 RC有源滤波器

153     

8.17 测量放大电路

154     

8.18 双极性增益可调放大电路

155     

8.19 单电源供电放大电路

156     

8.20 线性稳压电路

157     

8.21 集成运放的主要参数

 

第八章知识点小结

11

周三

(11.15

20

158     

9.1 直流稳压电源概述

159     

9.2 整流电路

160     

9.3 滤波电路

161     

9.4 稳压电路

162     

9.5 电源设计案例

163     

9.6 串联反馈式稳压电路

164     

9.7 三端集成稳压电路

165     

9.8 开关型稳压电路

 

 第九章知识点小结

12

周一

(11.20)

 

 

课程知识点串讲

14

(11.26-12.2

 

 

期末考试