2010级模拟电子技术基础_教案

1、 模拟电子技术基础 课程教案 2010 2011 学年第 二 学期任课教师： 金玉善、申铉京、申春 吉林大学计算机科学与技术学院课程名称： 模拟电子技术基础课程英文名称：Fundamentals of Analog Circuits学时：64学分：4授课对象： 计算机科学与技术 专业 2010 级 教学目的：本课程是各类理工科专业本科生的在电子技术方面的基础性课程，具有自己的理论体系，并且具有很强的实践性，对理工科各专业学生的电子技术的入门具有很好的通过本课程的学习，使学生掌握电子线路的基本理论和分析方法；了解和掌握常用电子元器件的原理、特性及实际应用中对器件的选用方法；了解和掌握常用集成器件

2、的特性及其应用方法；掌握各种基本单元电路的组成、工作原理及其重要性能指标的估算。具有一定的读图能力和初步设计电路的能力；具有一定的实践动手能力和分析、解决实际问题的能力。为后续课程打下良好的理论和实践基础。教学方式：多媒体，板书 教材：电子技术基础 中国铁道出版社 金玉善主编 电路（上册） 高等教育出版社出版（第一版） 邱关源主编 教学参考书： 电子线路基础 高焕文 高等教育 集成电子技术基础教程 郑家龙 高等教育 模拟电子技术教师手册 华成英 高等教育 电子技术基础教师手册 陈大钦 高等教育 电路分析简明教程 高等教育出版社，2004年1月出版；，付恩锡主编， 电路原理 高等教育出版社，20

3、04年8月（第二版）周守昌主编， 授课题目电路部分 第一章 电路模型和电路定律 1-1 1-7授课学时2授课时间2011.3.9教学重点、难点：重点: 电流和电压的参考方向。难点: 受控电源的受控特性。教学要点及教学设计： 1-1 电路和电路模型1-2 电流和电压的参考方向, 关联参考方向1-3 电功率的能量1-4 电路元件 和 1-5 电阻元件略讲1-6 电压源的电流源1-7 受控电源 受控特性 四种受控电源: 电流控电压源；电流控电流源；电压控电压源；电压控电流源作业安排： 1-2,1-3,1-7,1-8授课题目第一章 电路模型和电路定律 1-8授课学时2授课时间2011.3.11教学重点

4、、难点：重点: 基尔霍夫定律。难点: 了解KVL实质上是能量守恒原理的体现, KCL 表明电流的连续性,是电荷守恒的体现。教学要点及教学设计： 1-8 基尔霍夫定律1. 基尔霍夫电流定律(KCL) Kirchhoffs Current Law2. 基尔霍夫电压定律(KVL) Kirchhoffs Voltage Law作业安排： 1-12,1-13,1-151-20授课题目第二章 电阻电路的等效变换 授课学时2授课学时2011.3.16教学重点、难点：重点: 电路的等效变换难点: 电路的等效变换教学要点及教学设计： 2-2 电路的等效变换;2-3 电阻的串并联2-4电压源和电流源的串并联；授课

5、题目第二章 电阻电路的等效变换 2-6；2-7授课学时2授课学时2011.3.18教学重点、难点：重点: 实际电源的两种模型的等效变换难点: 实际电源的两种模型的等效变换教学要点及教学设计： 2-6. 实际电源的两种模型及其等效变换；2-7. 输入电阻作业安排：2-2；2-7； 2-10； 2-11；2-14题授课题目第三章 电阻电路的一般分析 3-1；3-2；3-3；3-4授课学时2授课学时2011.3.23教学重点、难点：重点: 支路电流法难点: 支路电流法教学要点及教学设计： 3-1. 电路的图3-2. KCL和 KVL 的独立方程数3-3. 支路电流法应用支路电流法列写电路方程的步骤如

6、下：1.指定所有b条支路电流参考方向(将独立电流源和电阻的并联视为一条支路)2.写出n-1个结点的KCL方程3.选取 b-(n-1)个独立回路并指定绕行方向4.写出b-(n-1)个独立回路KVL方程5.解方程,求出各支路电流3-4.网孔电流法授课题目第三章 电阻电路的一般分析 3-5；3-6授课学时2授课学时2011.3.25教学重点、难点：重点: 回路电流法；结点电压法难点: 分析方法中对独立电源的处理教学要点及教学设计： 3-5. 回路电流法；当电路中的独立回路数少于独立结点数时，用回路电流法比较方便、方程个数较少。其步骤为：（1）选取独立回路（2）选取独立回路的绕行方向（3）根据KVL列

7、写回路电流方程，方程的左边是无源元件的电压降的代数和，自阻上的压降恒为“+”，互阻上的压降可“+”可“-”，符号的选择取决于回路电流和绕行方向；方程右边为独立电压源的电压的代数和，当电压源的正方向与绕行方向相反时取“+”，反之取“-”。3-6. 结点电压法当电路中的独立结点数少于独立回路数时，用结点电压法比较方便、方程个数较少。其步骤为：(1)选取独立结点和参考结点，则独立结点到参考结点间的电压为结点电压(2)以结点电压为独立变量根据KCL列写独立结点的结点电流方程，方程的左边是无源元件电流的代数和，自导上的电流恒为“+”，互导上的电流为“-”；方程右边为独立电流源的代数和，当电流源的正方向指

8、向该结点时取“+”，反之取“-”。作业安排：3-113-16；3-18；3-21题授课题目第四章 电路定理 4-1；4-2授课学时2授课学时2011.3.30教学重点、难点：重点: 叠加定理难点: 叠加定理中合理应用教学要点及教学设计： 4-1. 叠加定理； 在使用叠加定理分析计算电路应注意以下几点: (1) 叠加定理只能用于计算线性电路(即电路中的元件均为线性元件)的支路电流或电压(不能直接进行功率的叠加计算)； (2) 电压源不作用时应视为短路，电流源不作用时应视为开路； (3) 叠加时要注意电流或电压取各分量的正负号。 电路中包含电容的叠加定理计算问题线性的正弦稳态电路也满足叠加定理。4

9、-2. 替代定理授课题目第四章 电路定理 4-3；4-4授课学时2授课学时2011.4.1教学重点、难点：重点: 戴维宁定理和诺顿定理难点: 当网络含受控源等效电阻的求解方法教学要点及教学设计： 4-3. 戴维宁定理和诺顿定理； 作用： 在有些情况下只需计算一个复杂电路中某一支路（或某一部分）的电流。我们可以把这个支路（部分）划出，而把其余部分看成是一个有源二端网络，这个有源二端网络对于此支路仅相当于一个供给电流的电源。只要将这个网络用电压源于电阻的串联组合成电流源与电阻的并联组合等效代替就可以使问题简单化。 求解戴维宁定理的关键： 1.求开路电压：几乎用到解复杂电路的各种方法 2.等效电阻：

10、当网络含受控源时方法：外施电压法、电流 短路电流法4-4. 最大功率传输定理 作业安排：4-24-4；4-7；4-12;4-17题授课题目模拟电路部分: 第1章 二极管及其基本电路 第 1.1 、1.2 、1.3节授课学时2授课时间2011.4.6教学重点、难点：重点: PN结的单向导电性，二极管的伏安特性。难点：PN结的单向导电原理。教学要点及教学设计： 主要介绍了下列半导体的基本概念： 本征半导体 本征激发、空穴、载流子 杂质半导体 P型半导体和N型半导体 受主杂质、施主杂质、多子、少子第1.1节 半导体的基本知识 1.1.1、半导体材料 1.1.2、半导体的共价键结构1.1.3、本征半导

11、体、空穴极其导电作用 31.1.4、杂质半导体第1.2节 PN结的形成及特性 1.2.1、PN结的形成 1.2.2、PN结的单向导电性 1.2.3、PN结的电容效应第1.3节 二极管 1.3.1、二极管的结构1.3.2、二极管的伏安特性 正向特性：死区电压、导通电压 反向特性：反向饱和电流、温度影响大 反向击穿特性：电击穿（雪崩击穿、齐纳击穿）、热击穿3.3.3、主要参数(略讲)作业安排： 授课题目第3章 二极管及其基本电路 第 1.4节授课学时2授课时间2011.4.8教学重点、难点：重点： 掌握二极管基本特性及其分析方法 掌握二极管的分析模型难点： 对二极管各种应用电路的理解教学要点及教学

12、设计： 1.4节 二极管的基本电路及其分析方法 1.4.1、简单二极管电路的图解分析法 1.4.2、二极管电路的简化模型分析方法一、 理想模型 正向偏置管压降为零 反向偏置电阻无穷大，电流为零。二、 恒压降模型 二极管导通后，管压降恒定，典型值硅管0.7V。三、 折线模型 二极管导通后，管压降不恒定，用一个电池和一个电阻rd来作进一步近似。四、 小信号模型 用一个微变电阻rd近似分析静态工作点附近工作情况。 五、 模型分析应用举例 1、整流电路 2、静态工作情况分析 3、限幅电路 4、开关电路 5、低电压稳压电路 6、小信号工作情况分析4作业安排： 课后2;4;5;6;9;10;13;14;1

13、5;17题授课题目第2章 双极结型三极管及放大电路基础 第2.1节授课学时2授课时间2011.4.13教学重点、难点：重点: 三极管的基本结构，工作原理、特性曲线。难点：三极管内部载流子的运动规律。教学要点及教学设计： 第21节 BJT 一、 基本结构 三极管的结构特点二、电流分配和放大原理 晶体管具有放大作用的内部条件 晶体管具有放大作用的外部条件 IE=IB+IC=(1+)IB， IC=b IB三、特性曲线输出特性曲线可以分为三个区域: 饱和区iC受uCE显著控制的区域，该区域内uCE0.7 V。此时发射结正偏，集电结也正偏。 截止区iC接近零的区域，相当iB=0的曲线的下方。此时，发射结

14、反偏，集电结反偏。 放大区曲线基本平行等距。 此时，发射结正偏，集电结反偏四、主要参数 电流放大系数 极间反向电流 极限参数 五、温度对BJT参数及特性的影响6作业安排：授课题目第2章 双极结型三极管及放大电路基础 第2.2节 2.3.1节授课学时2授课时间2011.4.15教学重点、难点：重点：共射放大电路的各元件的作用及其工作原理难点：共射放大电路的工作原理教学要点及教学设计： 第22节 三极管放大电路的各项指标第2.3.1 基本共射极放大电路的组成 一、 共射放大电路的基本结构二、共射基本放大电路中各元件的作用 基极偏置电路：使发射结正偏，并提供适当的静IB和UBE 集电极电阻RC，将变

15、化的电流转变为变化的电压 集电极电源，为电路提供能量。并保证集电结反偏 耦合电容:：隔直通交隔离输入输出与电路直流的联系，同时能使信号顺利输入输出三、共射放大电路的工作原理四、基本放大电路的习惯画法作业安排：3; 6; 7；8; 9题授课题目 第2章 双极结型三极管及放大电路基础 第2.3节; 授课学时2授课时间2011.4.20教学重点、难点：重点：图解法。静态工作点估算难点：直流负载线、交流负载线的含义理解教学要点及教学设计： 第2.3节 放大电路的分析方法2.3.3、 图解分析法 一、静态工作点1.静态工作点Vi=0时电路的工作状态 由于(IB,VBE) 和( IC,VCE )分别对应于

16、输入、输出特性曲线上的一个点，所以称为静态工作点2.静态工作点的估算 直流通路的画法 直流负载线 用估算法计算静态工作点二、用图解法对静态工作点的分析三、用图解法对动态工作点的分析 交流通路的画法 交流负载线 2.3.4、小信号模型分析法 一、BJT的H参数及小信号模型 将非线性的BJT等效成一个线性电路,BJT的小信号建模 三极管的h参数等效电路 简化的h参数等效电路 rbe的计算作业安排：授课题目第4章 双极结型三极管及放大电路基础 第2.4节 授课学时2授课时间2011.4.22教学重点、难点：重点: 动态分析的微变等效电路法；电压放大倍数AN，输入电阻ri和输出电阻ro的计算。难点：对

17、静态工作点的稳定过程的理解教学要点及教学设计： 二、用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 画H参数小信号模型的等效电路； 估算rbe；求电压增益Av； 求输入电阻Ri； 求输出电阻Ro第2.4节 放大电路静态工作点的稳定问题 4.4.1、温度对静态工作点的影响4.4.2、射极偏置电路基极分压式射极偏置电路； 含有双电源的射极偏置电路（略）； 含有恒流源的射极偏置电路（略）。注意： 图解法和小信号模型分析法的比较 当输入电压幅度较小或BJT基本上在线性范围工作时，特别是放大电路比较复杂时，可 用小信号模型来分析。 当输入电压幅度较大，BJT的工作点延伸到特性曲线的非线性部分，需要分析如何合理

18、安排电路工作点和参数以便得到最大不失真动态范围时，采用图解法比较方便。12作业安排： 课 后10; 11； 16题授课题目第2章 双极结型三极管及放大电路基础 第2.5节授课学时2授课时间2011.4.27教学重点、难点：重点：共集电极放大电路、共基极放大电路的静态和动态分析计算。难点：组合放大电路的动态分析计算。教学要点及教学设计： 第2.5节 三极管组合放大电路 共集电极放大电路和共基极放大电路(各讲一个典型例题) 动态和静态的分析 三种电路组态的比较14作业安排： 课 后12; 19题授课题目第3章 场效应管放大电路 第3.1节授课学时2授课时间2011.4.29教学重点、难点：维点：介

19、绍结型场效应管的结构、工作原理重点：结型场效应管特性曲线及参数教学要点及教学设计： 3.3.1 结型场效应管(JFET)的结构和工作原理一、栅源电压对沟道的控制作用夹断电压VP使导电沟道完全合拢（消失）所需要的栅源电压VGS二、漏源电压对沟道的控制作用3.3.2 JFET的特性曲线及参数一、输出特性输出曲线分为四个区： 可变电阻区（预夹断前） 恒流区也称饱和区（预夹断后） 夹断区（截止区） 击穿区二、 转移特性三、 主要参数四、 双极型和场效应型三极管的比较 场效应管的漏极d 、栅极g和源极s分别对应晶体管的集电极c、基极b和发射极e，其作用类似。 场效应管以栅-源电压控制漏极电流，是电压控制

20、型器件，且只有多子参与导电，是单极性晶体管；三极管以基极电流控制集电极电流，是电流控制型器件，晶体管内既有多子又有少子参与导电，是双极性晶体管。 场效应管的输入电阻远大于晶体管的输入电阻，其温度稳定性好、抗辐射能力强、噪声系数小。 场效应管的漏极和源极可以互换，而互换后特性变化不大；晶体管的集电极和发射极互换后特性相差很大，只有在特殊情况下才互换使用。但要注意的是，场效应管的某些产品在出厂时，已将衬底和源极连接在一起，此时，漏极和源极不可以互换使用16作业安排：2; 4; 15; 17题授课题目第3章 场效应管放大电路 第3.4节授课学时2授课时间2011.5.4教学重点、难点：重点：对结型场

21、效应管的直流偏置电路及静态工作情况进行分析；难点：学会用小信号模型法，对结型场效应管放大电路进行动态分析。教学要点及教学设计： 3.4.3 JFET放大电路的小信号模型分析法 1.小信号模型2.自偏压电路3.分压式自偏压电路 4.共源放大电路 画出共源放大电路的交流小信号等效电路 求电压放大倍数 求输入电阻 求输出电阻 18作业安排：课 后21; 22; 23题授课题目第4章 功率放大电路 第4.1节 第4.2节授课学时2授课时间2011.5.6教学重点、难点：重点：功放三极管的选择标准难点：甲类功放的电路组成及分析方法教学要点及教学设计： 第4.1节 功率放大电路的一般问题一、 功放电路的特

22、点 输出功率Po尽可能大 较高的效率 减小非线性失 功放管散热和保护问题二、 BJT的三种工作状态 甲类：Q点适中，在正弦信号的整个周期内均有电流流过BJT。 乙类：静态电流为0，BJT只在正弦信号的半个周期内均导通。 甲乙类：介于两者之间，导通角大于180第4.2节 射极输出器 - 甲类放大的实例 三极管的静态功耗 动态功耗 甲类功率放大器存在的缺点：输出功率小，静态功率大，效率低20作业安排：授课题目第4章 功率放大电路 第4.3节授课学时2授课时间2011.5.11教学重点、难点：重点：乙类功放工作原理难点：乙类功放的电路组成及分析方法教学要点及教学设计： 第4.3节 乙类双电源互补对称

23、功率放大电路 一. 结构 互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支；两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。二、工作原理 T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波三、分析计算 输出功率Po、管耗PT、电源供给的功率PE四、三极管的最大管耗 五、选功率管的原则22作业安排：课 后3；4；5；7；8；10；11题授课题目第5章 模拟集成电路 第5.1; 5.2节授课学时2授课时间2011.5.13教学重点、难点：重点：电流源电路工作原理难点：电流源电路工作原理教学要点及教学设计： 第5.2节 电流源电路1. 镜像电流源及其特点 结构简单，且具有一定的温度补偿作用 受电源VC

24、C的影响大。 当要求得到小的电流源时，如微安级电流时，要求较大电阻R，集成工艺难以实现。 当值不够大时，IC2与基准电流IR间误差较大。2. 微电流源的特点： 电流小（因为UBE小） 电流稳定（电流负反馈）3. 多路电流源4. 电流源用作有源负载电流源的特点： 直流电阻小 交流电阻大 广泛用作负载使用作业安排：授课题目第5章 模拟集成电路 第5.3节授课学时2授课时间2011.5.18教学重点、难点：重点: 差动放大电路工作原理难点：差动放大电路对差模信号的放大作用和对共模信号的抑制作用教学要点及教学设计： 第5.3节 差分式放大电路 5.3.1 差分式放大电路的一般结构一、差动放大电路对称性

25、结构二、差模信号与共模信号所谓共模信号，是指在T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号 所谓差模信号，是指在T1和T2的基极接入幅度相等、极性相反的信号5.3.2射极偶合差分式放大电路 一、基本电路 二、工作原理 三、主要技术指标的计算1、差模电压增益 2、差模输入电阻、输出电阻 3、共模电压增益 4、共模抑制比 通过例题 讲解差模输入电阻、输出电阻的方法 1、 差模电压增益作业安排： 课 后1；5；6；9；1119；21题授课题目第5章 模拟集成电路 第5.3.4节 5.4节 授课学时2授课时间2011.5.20教学重点、难点：重点: 差动放大器共有四种输入输出方式,简单的集成电路运算放

26、大电路的分析难点：简单的集成电路运算放大电路的分析教学要点及教学设计： 一、差动放大器的输入输出方式差动放大器共有四种输入输出方式:1. 双端输入、双端输出（双入双出）2. 双端输入、单端输出（双入单出）3. 单端输入、双端输出（单入双出）4. 单端输入、单端输出（单入单出） 主要讨论的问题有：差模电压放大倍数、共模电压放大倍数、差模输入电阻、输出电阻二、简单的集成电路运算放大电路的总体结构（集成运放的组成及各部分作用） : 输入级：高性能差放电路；输入电阻大、共模抑制比大、静态电流小。 中间级：复合管共射电压放大电路；提供电压放大。 输出级：互补对称输出电路。带载能力强、失真小。 偏置电路：

27、电流源电路；提供合适的静态工作点。 三、一个简单集成电路运算放大电路的分析. 28课 后1；5；6；9；1119；21题授课题目第6章 反馈放大电路 第6.1 节授课学时2授课时间2011.5.25教学重点、难点：重点：了解反馈的基本概念，掌握反馈电路的分类方法难点：理解反馈的类型和作用教学要点及教学设计： 反馈的基本概念。 反馈的判别和负反馈放大电路组态的判别。 负反馈放大电路的计算，特别是深度负反馈放大电路的计算。 负反馈对放大电路性能的影响，以及如何引入负反馈，改善放大电路的性能第6.1 节 反馈的基本概念与分类1. 开环与闭环 电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。 既有正向

28、传输，又有反馈 称为闭环状态。2. 直流反馈与交流反馈 若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈，该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工作点Q 若电路将交流量反馈到输入回路，则称交流反馈，交流反馈，影响电路的交流工作性能3. 负反馈与正反馈 负反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小 正反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加4. 本级反馈与级间反馈 本级反馈反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中 5. 串联反馈与并联反馈 并联反馈-并联连接且进行电流比较 串联反馈-串联连接且进行电压比较 6. 电压反馈与电流反馈 电压反馈-反馈

29、量是电压 电流反馈-反馈量是电流作业安排：授课题目第6章 反馈放大电路 第6.2节授课学时2授课时间2011.5.27教学重点、难点：重点：反馈类型及判别方法总结难点：理解负反馈放大器的四种类型教学要点及教学设计： 第6.2节 负反馈放大电路的四种组态一、负反馈类型有四种组态: 电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈 二、反馈类型及判别方法总结1、 直流反馈与交流反馈 注意电容的“隔直通交”作用2、 电压反馈与电流反馈假设输出端交流短路 (RL = 0)即Uo=0，若反馈信号消失了，则为电压反馈；假设输出端交流短路 (RL = 0)即Uo=0，若反馈信号仍然存在，则为电

30、流反馈。3、 串联反馈和并联反馈 串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极。有：Ud = Ui -Uf此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系 并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极。有：Id = Ii If此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系4. 正反馈与负反馈对于串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。对于并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。作业安排： 课 后 215题授课题目第6章 反馈放大电路 第6.3节 第6.4节

31、授课学时2授课时间2011.6.1教学重点、难点：重点：理解负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式教学要点及教学设计： 第6.3节 负反馈放大电路增益的一般表达式1.方框图 A称为开环放大倍数 AF称为闭环放大倍数 F称为反馈系数 第6.4节 负反馈对放大电路的影响 1. 提高增益的稳定性2. 减小非线性失真3抑制反馈环内的噪声对输入、输出电阻的影响作业安排：授课题目第6章 反馈放大电路 第6.节授课学时2授课时间2011.6.3教学重点、难点：重点：掌握深度负反馈条件下的电路各项参数的近似计算方法难点：“虚短”与“虚断”概念的掌握教学要点及教学设计： 第6.5节深度负反馈条件下的近似计算一

32、. 估算电压增益 估算的依据:深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈系数有关 二、基本放大电路“虚短”、“虚断”的概念深度负反馈条件下：Xd=Xi-Xf0 “虚短”ud0 “虚断”id0三、四种反馈下放大倍数计算习题36作业安排： 课 后1723题授课题目第7章 运算放大器 第7.1节 第7.2.1节 授课学时2授课时间2011.6.8教学重点、难点：重点：运算放大器的传输特性，虚短、虚断概念的应用教学要点及教学设计： 预备知识：理想集成运放的两种工作状态（虚短、虚断）第6.1节 集成电路运算放大器的特性运算放大器的电路模型 模型、介绍其传输特性 理想运算放大器的条件虚短、虚断的理解 第6.2.1节 比例运放电路 2.3.1同相放大电路 2.3.2反相放大