spContent=本课程是面向电气、自动化、建智、机器人等专业所开设的专业必修课。通过该课程学习,使学生掌握模拟电子元器件的基本结构与原理、基本电路分析、模拟集成电路的原理及应用。本课程通过课内理论、研讨学习及课外学习的相结合模式,为学生毕业后从事自动控制相关领域的产品设计、系统实施,运行管理等工作提供模拟电路分析和设计的专业知识,使学生具有对复杂工程背景下的控制问题进行正确描述并能够解决此类问题的能力。
本课程是面向电气、自动化、建智、机器人等专业所开设的专业必修课。通过该课程学习,使学生掌握模拟电子元器件的基本结构与原理、基本电路分析、模拟集成电路的原理及应用。本课程通过课内理论、研讨学习及课外学习的相结合模式,为学生毕业后从事自动控制相关领域的产品设计、系统实施,运行管理等工作提供模拟电路分析和设计的专业知识,使学生具有对复杂工程背景下的控制问题进行正确描述并能够解决此类问题的能力。
—— 课程团队
课程概述
本课程主要介绍由常用模拟电子元器件的基本结构、原理及选用方法,电路的分析设计方法,模拟电路的应用设计方法及工程应用中注意的问题。通过本课程教学,学生应达到熟悉模拟器件,如二极管、三极管的基本原理、规格及选用;掌握模拟放大电路的基本原理、线路分析与设计;掌握运算放大器基本原理、应用电路、电路分析方法;掌握反馈的基本概念和分析方法;掌握正弦波发生电路、功率变换电路的基本原理等教学目标。
(1) 本课程教学资源丰富,共10章,71个讲课视频、5个动画。
(2) 本课程还有10章的线上习题可供学生在课外巩固学习。
(3)本课程还有8个模拟电子技术实验视频等可供学生在课外学习。
授课目标
目标1:掌握常用模拟控制电子元器件的基本原理、规格及选用方法;运算放大器的基本原理、线路分析与设计、理解功放、电源、信号电路的工作原理、功能及特性,通过电压、电流分析,对复杂工程背景下的控制问题进行正确描述与分析,建立其电路模型。
目标2:掌握模拟电子技术的综合实际方法,能够根据性能要求设计有效的电路,对电路进行分析,初步具有综合分析和解决控制系统实际复杂工程问题的能力。
目标3:.以学生能力培养为目标,以学习产出为导向,做到学思结合、知行统一。结合课程思政对本课程内容进行优化调整,通过知识学习反哺时政分析,从时政出发引出理论知识。从美国以领先技术优势对中国半导体领域进行科技霸权并极限施压,结合中国半导体产业在设计、研发及制程中的不足与卡脖子问题,通过对半导体材料及元器件、集成电路和仿真电路模拟软件的学习,促使学生提升对家国情怀认识,从而更努力去探索未知、追求真理,拥有立志科技报国的科学精神。
成绩 要求
1. 平时成绩占 40%,主要包括:各章知识点的理解程度,学习态度,自主学习能力, 利用现代工具获取所需信息和综合整理能力,课堂讨论时的沟通和表达能力等。
2. 期末考试成绩占 60%,考试采用闭卷形式。题型为填空题、判断题、选择题、计算题、设计题等。全面考核本课程教学内容,评价教学目标的达成情况。
课程大纲
绪论(2 学时)
课时目标:1.教学重点与难点:了解电子系统的组成;了解放大电路的四种模型;了解各种放大电路对输入电阻和输出电阻的要求;掌握增益的概念;掌握输入电阻的概念;掌握输出电阻的概念;掌握放大电路的频率特性的概念、带宽的概念、频率失真的概念;掌握非线性失真的概念。2.能力要求:能够根据电路特点分析电路性能
1.1信号
1.2放大电路模型
1.3放大电路的主要性能指标
1.4电子技术的发展简史
1.5电子技术的应用及发展趋势
半导体二极管及其基本电路(4学时)
课时目标:1.教学重点与难点:了解半导体的基本特性及特点;理解 PN 结的形成过程;掌握 PN 结的各项特性;掌握二极管的主要参数;理解稳压二极管的特性,掌握稳压二极管的参数;了解二极管四种模型:理想模型、恒压降模型、折线模型、小信号模型;掌握二极管静态电路、限幅电路、开关电路的分析方法。2.能力要求:能够根据需求建立基于二极管的电路模型和数学表达式。
2.1 半导体的基本知识
2.2 PN 结及其单向导电性
2.3 半导体二极管
2.4 半导体二极管基本电路的分析方法及应用
2.5 特殊二极管
三极管及其放大电路(9学时)
课时目标:1.教学重点与难点:了解 BJT 的结构和放大原理,掌握 BJT 输入、输出特性曲线,了解三极管工作在放大、饱和、截止区的条件及特点,掌握三极管的特性参数;了解三极管放大电路的三种基本组成形态的特点;了解图解法,掌握 H 参数小信号模型,掌握用等效电路法对三极管放大电路进行动态分析;掌握各种组态三极管放大电路的性能; 了解温度对放大电路工作点的影响。2.能力要求:能够根据需求建立基于 BJT 的电路模型和数学表达式。
3.1 半导体三极管
3.2 基本共射极放大电路
3.3 放大电路的静态分析
3.4 放大电路的动态分析
3.5 静态工作点的稳定
3.6 共集电极放大电路和共基极放大电路
3.7 多级放大电路
3.8 放大电路的频率响应
场效应三极管及其放大电路(7学时)
课时目标:1.教学重点与难点:了解结型、绝缘栅型场效应管的结构及其类型,理解各种类型场效应管的工作原理、特性,掌握各种类型场效应管的主要参数,掌握各种组态场效应管放大电路的组成形态、分析方法及其性能。2.能力要求:够根据需求建立基于 MOSFET 的电路模型和数学表达式。
4.1 金属-氧化物-半导体(MOS)场效应三极管
4.2 MOSFET共源极放大电路
4.3 结型场效应管(JFET)及其放大电路
4.4 场效应管与晶体管及其基本放大电路性能的比较
模拟集成电路(6 学时)
课时目标:1.教学重点与难点:了解模拟集成电路中的直流偏置技术;掌握差分式放大电路的结构和分析方法、传输特性;了解各类集成运算放大器的主要参数和应用中的实际问题;了解放大电路中噪声与干扰。2.能力要求:能够根据需求建立基于运算放大器的电路模型和数学表达式。
5.1 集成电路的特点及分类
5.2 差分式放大电路
5.3 恒流源电路
5.4 集成运算放大器
5.5 实际集成运算放大器的主要参数
功率放大电路(6 学时)
课时目标:1.教学重点与难点:了解功率放大电路的特点,了解放大电路的分类(甲类、乙类、甲乙类、丁类);了解乙类 OCL 电路的工作原理,掌握乙类 OCL 电路输出功率、管耗、电源供给功率和效率的估算方法,了解功率 BJT 的选用标准;理解交越失真的形成原因;理解甲乙类 OCL、OTL 功率放大电路的工作原理;了解丁类放大电路的工作原理。2.能力要求:能够根据综合选用并设计合理的功率电路,解决控制中的问题。
6.1 功率放大电路概述
6.2 乙类互补对称功率放大电路
6.3 甲乙类互补对称功率放大电路
6.4 功率BJT的选择
6.5 功率放大电路的使用
运算放大器(6 学时)
课时目标:1.教学重点与难点:理想集成运算放大器的特性;掌握同相放大电路和反相放大电路的应用;了解放大电路的其他的应用(求和电路、求差电路、仪用放大器、积分电路、微分电路)。2.能力要求:能够根据需求建立基于运算放大器的电路模型和数学表达式。
7.1 集成电路运算放大器
7.2 基本运算电路
7.3 对数和指数运算电路
7.4 电压比较器
反馈放大电路(8学时)
课时目标:1.教学重点与难点:掌握反馈的概念,掌握反馈类型和极性的判断方法,掌握负反馈放大电路的一般表达式;掌握负反馈对放大电路性能的影响;理解“虚短”、“虚断”的概念, 掌握深度负反馈情况下放大电路性能的分析;了解负反馈放大电路产生自激振荡现象的原因、自激振荡条件。2.能力要求:能够根据需求建立合理反馈电路的模型和数学表达式。
8.1反馈的基本概念及判断方法
8.2负反馈放大电路的一般表达式
8.3负反馈对放大电路性能的影响
8.4负反馈放大电路的稳定性
信号发生与有源滤波电路(4 学时)
课时目标:1.教学重点与难点:了解信号的处理和产生的基本概念;了解有源滤波电路;掌握正弦波振荡电路的工作原理和参数计算;了解非正弦信号产生电路的原理。集成运放的主要参数。2.能力要求:能够根据综合选用并设计合理的滤波电路,设计合理的信号发生器电路, 解觉实际控制中电路的问题。
9.1 正弦波振荡电路
9.2 非正弦信号产生电路
9.3 滤波器的基本概念
9.4 一阶有源滤波器
9.5 二阶有源滤波器
直流稳压电源(4 学时)
课时目标:1.教学重点与难点:了解小功率直流稳压电源的组成;掌握单相桥式整流电路工作原理及其性能;了解电容滤波电路工作原理及其输出特性;理解串联反馈式稳压电路的工作原理,掌握三端集成稳压器的使用方法。2.能力要求:能够根据综合选用并设计合理的电源电路,解决实际控制中电源设计电路的问题。
10.1 直流稳压电源概述
10.2 单相整流电路
10.3 滤波电路
10.4 稳压管稳压电路
10.5 集成单端稳压电路及其应用
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参考资料
[1]刘峰,电路与电子技术III-模拟电子技术[M].中国水利水电出版社.2022
[2]康华光,电子技术基础-模拟部分[M](第六版).高等教育出版社
[3]童诗白,华成英. 模拟电子技术基础(第五版)[M]. 北京:高等教育出版社,2015.
[4]博伊尔斯塔德著,李立华译. 模拟电子技术(第二版)中文版[M]. 北京:电子工业出版社,2016