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SPOC学校专有课程
模拟电子技术基础(Ⅰ)
第3次开课
开课时间: 2022年09月06日 ~ 2023年03月30日
学时安排: 每周周二
当前开课已结束 已有 232 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=电子技术是当今信息时代的物理基础,模拟电子技术是在电领域中处理连续变化信号的技术,其核心是信号的放大。那么,电子技术中的主要元器件有哪些?它们是如何工作的?如何用它们构成满足需要的放大电路和处理电路呢? 通过本课程的学习,你将寻找到这些问题的答案,以及解决这些问题的基本方法。 课程目标: 课程目标如下: 1、夯实专业基础知识:掌握半导体器件及电路的工作原理及指标体系,掌握电路分析及设计方法,掌握失真、振荡、漂移等复杂问题的解决方法。 2、培养多维创新能力:培养电路结构及性能的关联能力、分析和解决复杂工程问题的能力,建立解决方案多样性和平衡性的意识,培养信息获取、质疑创新、沟通协作及多维展示的能力; 3、塑造工程素养价值:深刻认识工程技术的指标、可靠性及应用的内涵,提升工程伦理素养,培养大工程观、人文情怀和工匠精神,实现立德树人。
电子技术是当今信息时代的物理基础,模拟电子技术是在电领域中处理连续变化信号的技术,其核心是信号的放大。那么,电子技术中的主要元器件有哪些?它们是如何工作的?如何用它们构成满足需要的放大电路和处理电路呢? 通过本课程的学习,你将寻找到这些问题的答案,以及解决这些问题的基本方法。 课程目标: 课程目标如下: 1、夯实专业基础知识:掌握半导体器件及电路的工作原理及指标体系,掌握电路分析及设计方法,掌握失真、振荡、漂移等复杂问题的解决方法。 2、培养多维创新能力:培养电路结构及性能的关联能力、分析和解决复杂工程问题的能力,建立解决方案多样性和平衡性的意识,培养信息获取、质疑创新、沟通协作及多维展示的能力; 3、塑造工程素养价值:深刻认识工程技术的指标、可靠性及应用的内涵,提升工程伦理素养,培养大工程观、人文情怀和工匠精神,实现立德树人。
—— 课程团队
课程概述

模拟电子技术基础课程是电气、电子信息类和部分非电类专业本科生在电子技术方面入门性质的技术基础课,具有很强的实践性和明显的工程技术特征。本课程通过对常用电子器件、电路及其系统分析和设计的学习,使学习者获得电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能,为电子技术的深入学习和实际应用打下坚实基础。

1958年,四川大学电子学教研室开设了《工业电子学》课程; 1972年重开课程《晶体管电子学》; 1996改名为《模拟电子技术基础》。

课程经过三次教学改革:(1)重点内容从分立元件转移到集成元件; 2)课程设计由仿真扩展到实物制作,实验方式由单一传统实验室到与口袋实验室结合; 3)线下课堂到线下线上混合课堂。

四川大学模拟电子技术基础课程组老师甘于奉献、锐意进取,教学成绩突出,校级教改项目近10项,发表教改论文10余篇。2015-2020年课程组教师连续获得四川大学本科教学“探究式-小班化”教学质量优秀奖。

持续的改革使本课程20012007年先后被评为四川省重点建设课程、四川省精品课程, 20152019年被认定为四川大学小班化探究式教学示范课程、课程思政榜样课程。2020被评为四川省一流课程。

本课程选用康华光教学团队编写的《电子技术基础》教材,曾先后获得国家优秀教材奖、特等奖、一等奖和国家科技进步二等奖等四次国家级大奖,也是“九五”、“十五”和“十二五”国家级规划教材,被国内众多高校采用。

本课程线上资源选用张林教授主持的全国精品线上资源,是以康华光主编的《电子技术基础(模拟部分)》为蓝本设计建设的,且已做了必要的更新,适用于第7版教材的教学




授课目标

       掌握半导体器件及其基本电路工作原理、基本分析方法(小信号模型、负反馈)等基础知识。

会定性和定量分析三极管(MOSFET和BJT)基本放大电路,以及由运算放大器构成的各种线性和非线性应用电路。

       会选用合适的三极管设计简单的三极管电路,会选用合适的运放设计满足需要的放大电路(同相、反相、仪用等)、基本运算电路(求差、求和、积分、微分等)和信号变换电路(V/V、V/I、I/V、I/I等)。

       能够针对工程需要,运用放大电路基本知识和单元电路,选择合适的半导体模拟器件,设计具有特定功能的模拟电路(滤波器、比较器、振荡器、直流稳压电源等)。

       能初步分析和解决放大器失真、自激振荡、精度、噪声等相关复杂工程问题。

成绩 要求

本课程成绩要求:

平时成绩占50%;期末成绩占50%(闭卷,>5%非标考题);期末成绩硬达标


课程大纲
绪论
课时目标:作为绪论,本章主要介绍信号及其放大的一些基本概念和放大电路的基本知识,为后续各章的学习提供引导性的知识。学习本章后,希望你能了解信号的描述方法,知道信号线性放大的条件,能够区分模拟信号和数字信号,会用模型分析放大电路,掌握放大电路主要指标的概念和定义。
1.1 信号
1.2 信号的线性放大
1.3 放大电路模型
本章小结
附1 PSpice电路仿真软件介绍
附2 Multisim电路仿真软件介绍
运算放大器
课时目标:本章介绍运算放大器的基本特性和信号放大的实现,讨论运放构成的基本线性运算电路及其应用。学习本章后,希望你能记住运放的符号和模型,理解“虚短”和“虚断”的本质以及使用它们的前提条件,能熟练运用虚短和虚断分析和设计运放构成的各种线性应用电路。
2.1 运算放大器及其信号放大
2.2 运算放大器的基本线性应用
本章小结
习题课
附1 PSpice软件使用——-电路输入、仿真功能设置、结果观测
附2 Multisim软件使用——电路输入,直流偏置、瞬态(时域)分析,交流扫描、直流扫描和参数扫描分析
附3 Multisim中虚拟仪器使用——万用表、信号发生器和示波器
附4 运算放大器电路的仿真
附5 PSpice中器件模型的编辑和导入
二极管及其基本电路
课时目标:本章主要介绍半导体基本知识和PN结特性,为后续半导体器件的学习做准备。同时讨论最简单的半导体器件——二极管及其基本应用电路。学习本章后,希望你能描述PN结所具有的特性,会应用二极管模型分析二极管电路,会分析和设计齐纳二极管稳压电路。
3.1 半导体基本知识
3.2 PN结的形成及特性
3.3 二极管及其简化模型
3.4 二极管基本电路
3.5 特殊二极管
本章小结
习题课
附1 二极管电路的仿真
场效应管及其放大电路
课时目标:本章除了介绍重要的三端放大器件——场效应管外,还要讨论如何用它构成三种组态的放大电路及各电路特点,同时也重点介绍了放大电路的两种分析方法:图解法和小信号模型法。学习本章后,希望你能理解MOS管工作原理、特性曲线和特性方程,清楚MOS管实现放大的原理和条件,会分析和设计MOS管放大电路的静态工作点和动态指标,清楚产生非线性失真的原因并会有效解决之。通过小信号线性模型的建立过程,体会工程上解决复杂问题的方法和思路。会判断放大电路的组态,清楚它们各自的特点。能利用单级的结论分析多级放大电路的动态指标。
4.1 金属-氧化物-半导体场效应管
4.2 MOSFET基本放大电路构成及信号放大的实现
4.3 MOSFET放大电路的静态偏置和信号的输入输出
4.4 图解分析法
4.5 小信号模型分析法
4.6 共源极、共漏极和共栅极放大电路
4.7 多级放大电路
4.8 MOSFET放大电路分析设计举例
本章小结
习题课
附1 基于PSpice的MOSFET放大电路的仿真
附2 基于Multisim的MOSFET共源电路的仿真
附3 拓展阅读:3D晶体管
双极结型三极管及其放大电路
课时目标:本章主要介绍另一种三端放大器件——双极结型三极管(BJT),讨论如何用该器件构成所需要的放大电路。同时也介绍了BJT小信号模型及其分析法。学习本章后,希望你能理解BJT的工作原理、特性曲线和特性方程,会分析和设计BJT放大电路的静态工作点和动态指标。
5.1 双极结型三极管
5.2 BJT的静态偏置和放大电路构成
5.3 BJT放大电路的小信号模型分析法
5.4 BJT的三种基本放大电路和复合管
5.5 MOSFET和BJT比较及其基本放大电路共性归类
本章小结
习题课
附1 基于PSpice的BJT放大电路的仿真
附2 基于Multisim的BJT共射电路的仿真
放大电路频率响应
课时目标:本章主要介绍放大电路增益的频率响应。学习本章后,希望你能掌握放大电路频率响应的基本概念和描述方法,记住RC低通电路和高通电路的频率响应特点。清楚放大电路上下限截止频率的决定因素,知道改变截止频率的方法。清楚密勒电容及其影响,能利用增益带宽积规律规划放大电路设计方案,知晓不同组态放大电路频率响应的特点以及多级放大电路的带宽与构成它的单级带宽的关系。
6.1 单时间常数RC电路的频率响应
6.2 放大电路频率响应概述及三极管高频小信号模型
6.3 三极管放大电路的高频响应和增益带宽积
6.4 阻容耦合放大电路的低频响应及全频域响应
6.5 多级放大电路的频率响应
本章小结
附1 基于PSpice的放大电路频率频响应仿真
模拟集成电路
课时目标:本章主要介绍集成运算放大器内部两种典型电路——电流源和差分式放大电路,以及实际运放的主要性能指标和它们在实际应用中的影响。学习本章后,希望你能能识别电流源电路,清楚电流源的特点和用途。掌握差模信号、共模信号、差模电压增益、共模电压增益和共模抑制比等基本概念及其表达方式。会计算基本差分式放大电路的静态和动态指标。知道提高共模抑制比的有效方法。了解集成运算放大器的基本组成,会阅读运放数据手册。能根据工程需要选用合适的集成运放,设计满足性能指标要求的应用电路。
7.1 集成电路中的直流偏置——电流源电路
7.2 差分式放大电路
7.3 BJT差分式放大电路和带有源负载的差放
7.4 集成运算放大器简介
7.5 集成运放的主要参数及其在实际应用中的影响
本章小结
附1 拓展阅读:互导型、互阻型和电流型运算放大器
反馈放大电路
课时目标:本章主要讨论在放大电路中引入反馈的相关问题学习本章后,希望你能理解反馈的基本概念。能识别放大电路中是否存在反馈,并会判断反馈类型和极性。知晓各种反馈对放大电路产生的影响,并能根据要求引入合适的负反馈。会定量分析和设计深度负反馈条件下的负反馈放大电路。清楚负反馈放大电路产生自激振荡的原因,会分析判断负反馈放大电路的稳定性。
8.1 反馈的基本概念与分类
8.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
8.3 负反馈对放大电路性能的影响
8.4 深度负反馈条件下的近似计算
8.5 负反馈放大电路的稳定性
本章小结
功率放大电路
课时目标:本章以分析放大电路的输出功率、效率和非线性失真之间的矛盾为主线,提出解决矛盾的措施和电路构成。最后简介集成功率放大器和功率管。学习本章后,希望你能清楚功率放大电路的特点和分类。会分析乙类、甲乙类互补对称功率放大电路的工作原理,会计算功率指标。能根据要求,选择合适的功率三极管。会正确使用集成功率放大器。
9.1 放大电路的四类工作状态和乙类互补对称功率放大电路
9.2 甲乙类互补对称功率放大电路
9.3 集成功率放大器和功率管简介
本章小结
信号处理与信号产生电路
课时目标:本章主要讨论四种应用电路:有源滤波电路、正弦波振荡电路、电压比较器和非正弦波产生电路。学习本章后,希望你会分析滤波器的特性指标,能根据信号处理需要正确选择滤波器类型、设计滤波器参数。会分析和设计RC串并联桥式正弦波振荡电路(起振、稳幅、频率)。能判断RC移相式正弦波振荡电路是否满足振荡的相位条件。会分析和设计电压比较器。会分析和设计典型的方波发产生电路和锯齿波产生电路。
10.1 有源滤波器
10.2 RC正弦波振荡电路
10.3 电压比较器
10.4 方波和锯齿波产生电路
本章小结
直流稳压电源
课时目标:本章介绍将电网交流电压转换为稳定的直流电压的电源电路,而且仅限于小功率直流稳压电源。学习本章后,希望你能分析和设计小功率整流滤波电路。会应用和设计三端集成稳压器电路。清楚开关式稳压电路的基本稳压原理。了解集成DC/DC变换器的使用方法。
11.1 小功率整流滤波电路
11.2 线性稳压电路
11.3 开关稳压电路
本章小结
展开全部
预备知识


  1. 高等数学

  2. 电路分析(KVL \KCL定理、戴文宁诺顿定理、正弦稳态响应等)

参考资料

[1] 康华光、张林主编.电子技术基础(模拟部分).7版.北京:高等教育出版社,2021.

[2] 张林,陈大钦主编.模拟电子技术基础3版.北京:高等教育出版社,2014.

[3] 童诗白华成英主编.模拟电子技术基础5版.北京:高等教育出版社,2015

[4] “爱课程”网国家精品资源共享课——华中科技大学《电子技术基础》

[5]"Analog Electronics Technique",全英文课程


教学日历

课程名称:模拟电子技术基础 专业年级2021

讲课、实验、实习、课程设计、课程作业、习题课和课堂答疑、讨论、测验等主要内容、项目或方式

2

2

1

本学期课程相关问题介绍:QQ群号、联系方式,课程内容及定位、授课方式、考核方式、学习方法。

0.6

电子系统的概念;放大电路模型,重点是四种放大模型的定义及特点;

难点是实际中如何选择。

0.9

主要性能指标:放大倍数、输入电阻、输出电阻、频带(上限频率、下限频率);频率失真;非线性失真。

0.5

下课知识重点:本证半导体、电子、空穴、N型及P型半导体、PN节及二极管;二极管的单相导电性。

5

1

线上视频观看:本征半导体的概念、杂质半导体的概念;PN结的形成PN结的特性;半导体二极管的结构;半导体二极管的特性及主要参数;

3

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

上节课难点讲解及讨论:PN结无偏压与有偏压比较,PN结单相导电性及非线性特性,二极管参数选择。

1.5

上节课知识点应用:放大器类型、放大器性能指标的应用(三种不同性能放大器模型不同组合,计算组合后的性能比较及评价)

0.5

下课知识重点:二极管的模型分析方法及其应用

5

1

线上视频观看:二极管的模型分析方法及其应用

4

2

0.2

上次线上学习测评:二极管模型分析及其应用

0.8

上节课难点讲解及讨论:理想模型及恒压模型定性及定量分析是重点、小信号模型及交流电阻的概念。讨论模型对计算精度的影响

1.5

上节课知识点应用:由二极管与电容构成的钳位器和检波器的结构与功能的比较。电容容值对性能的影响

0.5

下课知识重点:稳压二极管的工作原理、半导体三极管的结构、电流分配及放大作用

5

1

线上视频观看:稳压二极管的工作原理、半导体三极管的结构、电流分配及放大作用,半导体三极管的输入特性曲线和输出特性曲线。半导体三极管的主要参数。

5

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

上节课难点讲解及讨论:稳压二极管稳压的必要条件(电路拓扑)、充分条件(电路参数)。放大区工作的三极管NPNPNP静态电位联系与差异;三极管的电流分配关系。放大区、截止区和饱和区外部特性的差异。

1.5

案例分析:如何根据静态电位判定三极管的电极与材料、如何判定三极管工作的区域.

0.5

下课知识重点:共射极放大电路的组成(工作点位置——直流偏置;信号源、负载——交流通路;信号源、负载与负载隔离、信号源接地阻容耦合、交电源合并及信号源接地——阻容耦合)和放大原理; 用图解法分析静态;用图解法分析动态的工作情况,用图解法分析动态失真的情况

5

1

线上视频观看:共射极放大电路的组成和放大原理; 用图解法分析静态用图解法分析动态的工作情况,用图解法分析动态失真的情况

6

2

3

放假

5

2

放假

 

7

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

上节课难点讲解及讨论:三极管输出回路直流通路KVL方程;②交流负载线对应的坐标变换,交直流负载线的差异与联系,静态工作点不在放大区与动态工作点不在放大区所对应的电能性能的影响。图解法的数学原理。

1.5

上节课知识点应用:利用图解法分析饱和失真、截止失真;确定动态范围及最大动态范围。最佳工作点的设置。

0.5

视频观看重点:小信号简化模型、模型参数的计算,共射放大电路微变等效电路、放大电路性能参数计算。

5

1

线上视频观看:BJT的小信号模型,BJT的小信号模型法分析共射极电路,温度对工作点的影响,用小信号模型对射极偏置电路进行分析

 

8

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

上节课难点讲解及讨论:

小信号模型的物理意义,建模方法(数学:偏微分方程,器件模型选择:电阻、电压控制电压源、电流控制电流源。电路:KCLKVL)。建模方法的选择。小信号模型使用的前提条件。讨论:如果小信号模型不能使用怎么办?稳定静态工作点:稳定基极静态电位:分压支路,减小基极电流对其影响,感知输出电流:电阻RE,相反调节净输入,串入输入回路。对比共射放大电路与射极偏置电路的交流指标-导出旁路电容。射极偏置电阻调节放大倍数。

1.5

知识点应用:例题1:共射组态放大器偏置电阻RB为三种阻值时,计算其工作点。讨论其对三极管工作状态的影响。例题2:利用小信号模型计算放大倍数、输入电阻及输出电阻。讨论这三个参数对于设计的指导意义。

0.5

视频观看重点:共集组态输出电阻小信号等效电路及其输出电阻计算,多级放大器级联的计算。

5

1

线上视频观看:共集电路的直流和交流分析;共基电路的直流和交流分析;三种组态电路的特点,组合放大电路的分析方法

9

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

难点讲解及讨论:

三种组态比较(输入电阻Ri、输出电阻Ro、放大倍数Av),用方框图发计算多级级联放大器指标(输入电阻Ri、输出电阻Ro、放大倍数Av),计算时前级输出电阻是后级源电阻的理解,

1.5

知识点应用:射极偏置放大器故障状态设置,分析故障状态静态工作点及其工作区,若故障状态时,其仍然工作放大区,注意故障状态后交流性能参数的变化。教会同学综合知识点解决问题能力,同时学会多线程电路故障分析。最后形成根据电路电压状态判断故障的逻辑思维导图。

0.5

视频观看重点:MOS管的分类、MOS型场效应管工作原理、特性、参数;MOS型场效应管放大电路三种组态的静态分析,MOS型场效应管放大电路的动态分析,

5

2

讨论课:35章综合讨论

 

10

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

难点讲解及讨论:场效应管电压控制输出电流的工作原理。预夹断后电流流过夹断区的原理。MOS管工作偏压与工作区,可变电阻区时其栅源电压和漏源电压和漏极电流。场效应管分类特点及特征参数。场效应管静态工作点计算中的两种情况:判断是否饱和区和二次方程不合理解的去除。

1.5

知识点应用:①共集组态在多级放大器中的价值。讨论:比较共射、共集组态的组合。②如何根据场效应管的电压电流大小及方向判断场效应管的类型及工作区域。

0.5

视频观看重点:   场效应管的场效应管小信号模型及三种组态交流参数的分析;②结型场效应管工作原理及其电路分析。

5

1

线上视频观看:

 

11

2

0.2

上次线上学习测评

 

0.8

难点讲解及讨论: ①结型场效应管属于耗尽型器件,与MOS管耗尽型的区别;②结型场效应管静态工作点的计算;电路频率特性的分析方法;波特图的概念,放大器影响低频响应和高频响应的电容、上限频率分析模型的等效;如何根据应用要求实现满足频率特性要求的放大器。

 

1.5

知识点应用:①源极接偏置电阻时,场效应管工作点的计算及判断不合理的解。②考虑电容故障对放大器工作点的影响。③如何在Multisim中完成频率响应的仿真。④介绍口袋实验室的应用,用口袋实验室实测射极偏置电路频率特性。

 

0.5

视频观看重点:①共模信号与差模信号的定义及计算。②差分放大器抑制零漂的原理;③单端输入等于双端输入的原理。④单端输出与双端输出对放大倍数及输出电阻的影响。集成运放的组成及参数。这部分内容在周五线上翻转课堂

5

1

线上视频观看:集成运算放大电路中的电流源, 差分放大电路的概念和组成,差分放大电路的工作原理,差分放大电路的直流及交流的分析计算,集成运放的组成和参数,模拟乘法器的应用。

12

2

 

0.2

线上学习测评

0.8

课程内容讲授: 集成运算放大电路的框图分析及代表符号及理想运放的特性;理想集成运算放大器的条件与特性比例放大电路,加法电路、减法电路积分、微分电路。

1.5

知识点应用:运算放大器参数对比例运算放大器的影响,主要分析失调电压、电流、压摆率、带宽对零点、波形的影响。

0.5

视频观看重点:   ①分清正向传输与反向传输通道;②正负反馈的判断;③交流直流反馈;电压电流反馈;串联并联反馈

5

2

讨论课:第七章翻转课堂

13

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

新课讲解: 反馈放大电路的基本概念; 反馈放大电路的分类;反馈组态的判断。

1.5

知识点应用:运放带宽对信号放大的影响。

0.5

视频观看重点:负反馈放大电路的一般表达式;负反馈放大电路对电路性能指标的改善四种负反馈放大电路的分析。

5

1

线上视频观看:负反馈放大电路的一般表达式;负反馈放大电路对电路性能指标的改善四种负反馈放大电路的分析。

14

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

上节课难点讲解及讨论:

0.5

案例分析:负反馈放大电路的设计;负反馈放大器稳定性分析(科研出现的问题导出稳定性问题)。

1.5

视频观看重点:有源滤波器的概念和分析;电路比较器、方波、锯齿波产生电路(课外)

5

1

乙类双电源互补对称功率放大电路的分析和计算。功放管的选择;甲乙类功率放大电路的工作原理,甲乙类功率放大电路的分析、计算。集成功率放大电路和功率器件。

15

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

上节课难点讲解及讨论: 有源滤波器的概念和分析;电路比较器、方波、锯齿波产生电路

0.5

案例分析:  

1.5

视频观看重点:  

 

5

2

讨论课:第九章功率放大器翻转课堂

16

2

0.2

上次线上学习测评

0.8

新课讲解:正弦振荡电路的组成、振荡条件。RC正弦振荡电路的分析;

0.5

案例分析:利用比较实现小车控制

1.5

新课讲解:变压器反馈式、三点式LC正弦振荡电路的分析;石英晶体振荡;

5

1

线上视频观看:直流稳压电路的组成,整流电路的工作原理和计算。滤波电路的分析和计算串联反馈式稳压电路的指标、工作原理和计算,

17

2

0.2

上次线上学习测评

1.5

重点及难点讲解及讨论: 直流稳压电路的组成,整流电路的工作原理和计算。滤波电路的分析和计算串联反馈式稳压电路的指标、工作原理和计算,

0.5

案例分析:探究怎么用AF=1推导新电路的谐振频率。学会理论指导实践,举一反三。

1.5

新课讲解:集成三端稳压电路的应用。开关电源原理。

5

2

讨论课:综合题及综合设计题目讨论



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源课程

该SPOC课程部分内容来自以上源课程,在源基础上老师进一步增加了新的课程内容

四川大学
1 位授课老师
周群

周群

教授

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