电子技术是20世纪发展最为迅猛的技术之一,它与现代信息社会密切相关。模拟电子技术是其中一个重要的分支,生活中常见的电脑、手机、电视以及其它电子设备的设计中都蕴含着模拟电子技术的相关知识。
杭州电子科技大学MOOC课程平台开设针对电子通信类专业的“模拟电子电路”课程,目的是让学生通过学习电子器件和相关电路原理,具备模拟电路的初步设计和分析能力,为日后深入学习相关技术打下坚实基础。
在本门课程中,我们将介绍模拟电子电路的基本知识,基本理论和常用器件等,内容包括:模拟电子技术导论,理想运算放大器及其线性应用,晶体二极管及其基本应用,场效应管,双极性晶体管,通用集成运放结构及其单元电路,功率放大器,放大器频率响应,负反馈放大器及其稳定性分析,特殊运放的应用等。
模拟电子电路课程的学习应多练习、多讨论,坚持课后复习。在学习中要注重理论联系实际,注意理想电子元件模型与实际电子元件的差异和联系。
由于MOOC课程平台的强大功能,我们将采用视频、随堂测验和论坛交流等多种丰富的行式,让课程的学习更加多元化。欢迎有兴趣的朋友一起参与到我们的学习中来。
完成至少85%以上的课程学习。平时成绩占40%,期末考试成绩占50%,论坛表现占10%。由任课教师签发课程结业证书,其中60≤成绩<90者获得合格证书,成绩≥90者将获得优秀证书。
第1周:
课程绪论及放大器基本概念
介绍课程体系及衔接,行业发展动态,课程学习要求;放大器相关参数及定义。
运放及其模型,运放电路基本组态
以运放为例进一步理解放大器基本概念及相关参数定义,通过分析最基本的运放电路——同相放大和反相放大电路,利用第一章介绍的参数定义,推导电路关键参数,初步探讨相关设计方法。
第2周:
运放应用电路及非理想运放参数
应用在基本组态电路中学习到的分析方法,分析结构更加复杂的加减法电路、差分电路及仪用放大器等运放,要求从放大器功能角度讨论各个电路的优缺点及应用场合。
Cadence软件
介绍及运放仿真实验Cadence软件介绍,以运放电路为例进行相关设计和仿真,学习查看器件手册。
半导体物理基础二极管物理特性
介绍半导体器件相关物理知识及器件相关物理特性,二极管器件及端口特性分析。
第3周:
二极管模型及分析方法
介绍二极管各类模型的建立条件和应用场合。
二极管应用电路及其分析方法
根据已学模型,讨论不同工程条件下的电路分析方法,学习根据工程实际情况,选择相应的模型及对应的电路分析方法,训练工程思维方式。
Cadence软件仿真
以二极管应用电路为对象,要求掌握Cadence软件直流扫描方法。
第4周:
MOSFET及其工作原理
重点讨论MOSFET结构及分类,各种类型MOSFET的工作原理及相关建模,掌握根据工程需要选择MOS的工作方式。
MOSFET放大器直流偏置设计及交流小信号模型的建模
直流偏置电路的设计方法与分析方法,介绍MOSFET的小信号模型及使用条件,
第5周:
MOSFET放大电路设计
介绍MOSFET放大器的三种组态,要求熟悉电路结构,掌握分析方法,参与探讨三种放大器异同点、设计方法和适用场合
MOSFET放大电路仿真及设计实验
根据实验要求,在Cadence环境下对电路进行设计与仿真,并验证设计结果。
第6周:
BJT及其工作原理,放大器直流偏置设计
重点讨论BJT结构、工作原理及相关建模, BJT放大器的直流偏置设计与分析。在此过程中,注意与MOSFET比较异同点。
BJT放大电路设计
重点介绍BJT的小信号模型和使用条件。要求使用在MOSFET放大电路中学习到的方法,分析和推导BJT的三种基本放大电路及其参数,进一步引申出放大器电路设计的一般方法。
BJT放大电路仿真及设计实验
根据实验要求,在Cadence环境下对电路进行设计与仿真,并验证设计结果,重点观测放大器失真波形,加深对放大器设计一般原则的理解。
第7周:
电流源电路
介绍MOS和BJT镜像电流源电路,分析电流导向电路,加深理解集成电路设计的一般原则。
MOS差分电路及其交直流分析
介绍MOS差分对电路结构,分析差分电路的交直流通路,加深理解差分电路特有的差模和共模特性。
第8周:
BJT差分电路及其交直流分析
介绍BJT差分对电路结构,分析差分电路的交直流通路,注意MOS和BJT电路的异同点。
有源负载放大电路
分析基于MOS和BJT设计的有源负载放大器及差分电路,并与前三章中结构相似的电路进行对比,深入了解集成电路的设计理念。
第9周:
有源负载差分电路
分析基于MOS和BJT设计的有源负载差分电路,并与无有源负载结构的电路进行对比,深入了解集成电路的设计理念。
差分对电路仿真实验
根据实验要求,先在Cadence环境下分别对长尾电路和有源负载差分电路进行设计与仿真,通过对比同一参数在不同电路中的不同数值,理解有源负载在集成电路设计中的重要地位;通过在示波器上观测双端输出的波形,深入理解差模和共模特性。
经典运放741内部结构介绍,集成运放技术参数和性能特点。
第10周:
功率放大电路及A类输出级
讨论功率放大电路分类,A类输出级电路结构、特点及其分析方法。
B类/AB类输出级,一般功放电路的设计方法及集成功放
B类/AB类输出级电路结构,掌握不同于小信号电路的分析方法及一般功放电路的设计方法,查阅资料,了解当前音频功放设计的研究现状与发展趋势。
第11周
晶体管高频参数及高频小信号模型
介绍MOS和BJT器件高频工作时的参数,介绍MOS和BJT器件高频小信号模型
放大器的频率响应
讨论放大器频率响应分析方法,对典型电路进行频率响应的分析与讨论,深入理解带宽的概念,介绍宽带放大器的频响特点。
第12周:
负反馈放大器相关概念
介绍反馈的概念,分析负反馈放大器的分类
负反馈放大器类型判别
负反馈类型的判断方法及应用,定性分析负反馈技术对放大器性能的影响。
第13周:
深度负反馈放大器
介绍深度负反馈条件的概念,利用该条件在实际工程应用中对相关放大器进行参数分析和电路设计;
负反馈放大器的稳定性
结合Cadence软件仿真,讨论引入负反馈后放大器的稳定性问题,掌握电路补偿方法。
第14周:
滤波器概念、分类
介绍滤波器概念及分类,讨论滤波器传输函数,
一阶/二阶有源滤波器
介绍常见的一阶/二阶有源滤波器结构,深入讨论运放在滤波电路中的应用,掌握各类电路的设计方法,结合Cadence软件设计分析电路的参数。。
电流模电路基础
介绍电流模电路基本概念。跨导线性回路原理及TL回路构成的电流放大器。
第15周:
正弦波振荡器
介绍正弦波振荡器工作原理及各类典型应用电路。
非正弦波振荡器
介绍非正弦波振荡器工作原理及各类典型应用电路。
第16周:
直流稳压电源
讨论直流稳压电源的组成结构和设计方法,掌握电源电路参数的分析方法,掌握经典的电路结构。
集成稳压器
修习过高等数学课程和电路分析课程,掌握常用电路的分析方法。
《模拟电子电路基础》
编著:胡飞跃/刘圆圆/游彬/顾梅园
出版社:电子工业出版社
IBSN:9787121203213
《Microelectronics Circuits,Fifth Edition(微电子电路,第五版)》
作者:Adel S.Sedra/Kenneth C.Smith
译者:蒋乐天等
出版社:电子工业出版社
IBSN:7121026708
1.问:本门课程适合哪些群体,我没有任何基础能学习这门课程吗?
答:本门课程主要是针对电子通信类学生和一些对模拟电子技术有兴趣的朋友,要求修习过高等数学和电路分析相关课程。
2.问:万一我在学习中遇到不懂的问题该怎么办?
答:学习中有不懂的问题可以发帖到论坛,我们将会参与讨论,并且会在每章完成之后会发主题帖,一起参与到论坛讨论学习中。
3.问:如何才能学好模拟电子电路这们课程?
答:想要学好模拟电子电路信心与恒心是必不可少的。因为模电是一门发展迅速不断更新的学科,内容繁多。新的概念多,直流交流电路并存,分析计算时常根据条件进行估算,在初学时一般难以适应。因此,想要学好模电,还需要有一套自己良好的学习方法。
模电的学习要注意以下几个方面:
(1)注重基本概念。电路结构千变万化,工作条件各不相同,但相关基本概念是进行分析计算和实验调整的前提,是学好本课程的关键。
(2)学会归纳总结,找规律,找知识点的互联系。模拟电子技术内容复杂繁多,要学会从多个维度看问题,保持清晰的思路,找出彼此间的内在联系。
(3)多做实验,注意理论与实践相结合。模电是一门工科类课程,实践性强,多做实验有助于帮助理解概念,掌握电路运行规律。
(4)按时、独立地完成规定的作业。做习题是一个非常重要的环节,有助于在学习过程中理解概念、启发思考、熟悉分析运算过程、暴露学习中的问题和不足。
4.模拟电子电路需要用到一些仿真软件吗?
答:模拟电子电路的制作练习过程会消耗比较多的电子元器件,初学者可借助仿真软件完成电路设计部分,同时在学习的过程中可以通过仿真实验帮助理解和分析一些复杂电路的工作状况。仿真软件种类很多,比如Cadence、Multisim、TINA等。在本门课程中我们采用用Cadence软件,介绍该软件及其使用方法的书籍和网上资料很多,在这里我们就不再详细介绍了。