《模拟电子线路》第1章PPT

1、 教材及参考书籍教材及参考书籍1.模拟电子线路模拟电子线路 杨凌编著杨凌编著 机械工业出版社，机械工业出版社，2007年第年第1版版2.模拟电子技术基础模拟电子技术基础华成英华成英 童诗白主编童诗白主编 高等教育出版社，高等教育出版社， 2006年第年第4版版3.电子技术基础电子技术基础(模拟部分模拟部分) 康华光主编康华光主编 高等教育出版社，高等教育出版社， 2006年第年第5版版4. Microelectronic Circuit Analysis and Design (Third Edition ) Donald A. Neamen 电子电路分析与设计（第电子电路分析与设计（第3版）

2、版） 半导体器件及其基本应半导体器件及其基本应用用 电子电路分析与设计（第电子电路分析与设计（第3版）版） 模拟电子技术模拟电子技术 清华大学出版社，清华大学出版社，2007年年11月第月第1版版 模模 拟拟 电电 子子 线线 路路 第第1 1章章 绪论绪论杨杨 凌凌1.1 引引 言言 由于物理学的重大突破由于物理学的重大突破,电子技术在电子技术在20世纪取得了惊人的世纪取得了惊人的进步进步,特别是近特别是近40多年来多年来,微电子技术和其他高技术的飞速发展微电子技术和其他高技术的飞速发展使人类生活的各个领域都发生了令人瞩目的变革使人类生活的各个领域都发生了令人瞩目的变革。一、电子技术发展简史

3、一、电子技术发展简史 1883 年年美国发明家爱迪生发现了美国发明家爱迪生发现了热电子效应热电子效应。 1904年年弗莱明利用热电子效应制成了弗莱明利用热电子效应制成了电子二极管电子二极管，并证实，并证实了电子管具有了电子管具有“阀门阀门”作用，电子二极管首先被用于无线电检波。作用，电子二极管首先被用于无线电检波。 1906 年年美国的德弗雷斯在弗莱明的二极管中放进了第三个美国的德弗雷斯在弗莱明的二极管中放进了第三个1.1 引言引言电极电极栅极而发明了栅极而发明了电子三极管电子三极管，从而建树了早期电子技术，从而建树了早期电子技术史上最重要的里程碑。史上最重要的里程碑。 1939年年,约翰约翰

4、阿塔那索阿塔那索夫夫(John Atanasoff)和克里福和克里福德德贝里贝里(Clifford Berry)研制研制制成功了世界上第一台电子制成功了世界上第一台电子计算机计算机ABC。它有它有300多多个电子管，用电容充当存储个电子管，用电容充当存储器，采用二进制计数，每器，采用二进制计数，每15秒完成秒完成1个计算操作。个计算操作。图1.1 ABC1.1 引言引言 1946年年, 约翰约翰莫希莱莫希莱(John Mauchly)和普莱斯波和普莱斯波埃克特埃克特(Presper Eckert)在宾夕法尼亚大学建成了当时最大且功能最强在宾夕法尼亚大学建成了当时最大且功能最强的数字电子计算机的

5、数字电子计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Calculator)。 ENIAC使用了使用了17468个电子管，个电子管，70000个电个电阻，阻，10000个电容，个电容，1500个继电器，个继电器，6000个手动开关，个手动开关，500万个万个焊点，占地焊点，占地167平方米，重达平方米，重达30吨，耗电吨，耗电160千瓦，价格千瓦，价格40多万多万美元。它主要用于氢弹设计和天气预报的计算、宇宙射线和热美元。它主要用于氢弹设计和天气预报的计算、宇宙射线和热点火的研究、随机数的产生和风洞设计等。点火的研究、随机数的产生和风洞设计等。1.1

6、 引言引言图1.2（a） ENAIC1.1 引言引言图1.2（b） ENAIC1.1 引言引言 1947 年年美国贝尔实验室的几位研究人员发明了美国贝尔实验室的几位研究人员发明了晶体管晶体管 。它的出现，是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩。它的出现，是电子技术之树上绽开的一朵绚丽多彩的奇葩。图1.3 William Shockley、 John Bardeen and Walter Brattain 1.1 引言引言 1958 年年,集成电路集成电路的第一个样品见诸于世的第一个样品见诸于世(美国德克萨斯公美国德克萨斯公司司)。集成电路的出现和应用，标志着电子技术发展到了微电。集成电路的出

7、现和应用，标志着电子技术发展到了微电子技术阶段。子技术阶段。 图1.4 Jack Kilby 图1.5 Robert Noyce1.1 引言引言图1.4 几种集成运放的外形1.1 引引 言言 集成电路芯片的发展基本上遵循了集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始之一公司创始之一Gordon E. Moore在在1965年预言的摩尔定律，即集成电路的集年预言的摩尔定律，即集成电路的集成度每成度每3年增长年增长4倍，特征尺寸每倍，特征尺寸每3年缩小年缩小2倍。微电子技术的发倍。微电子技术的发展和应用使全球发生了第三次工业革命，它大大推动了航空技展和应用使全球发生了第三次工业革命，它大大推动

8、了航空技术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术及家用术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术、网络技术及家用电器产业的迅速发展。微电子已成为衡量一个国家科技进步和电器产业的迅速发展。微电子已成为衡量一个国家科技进步和综合国力的重要标志。综合国力的重要标志。 1.1 引引 言言 随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，同时，移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，同时，IC的设计的设计与工艺水平日趋提高，目前已经可以在一个芯片上集成与工艺水平日趋提高，目前已经可以在一个芯片上集成10810

9、9个晶体管。正是在这种需求牵引和技术推动的双重作用下个晶体管。正是在这种需求牵引和技术推动的双重作用下,诞生了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（诞生了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（Sys-tem on Chip，简称，简称SOC）概念。）概念。SOC技术的出现，大大促进技术的出现，大大促进了软硬件协同设计及计算机系统设计自动化的发展。微电子技了软硬件协同设计及计算机系统设计自动化的发展。微电子技术从术从IC向向SOC转变不仅是一种概念上的突破，同时也是技术新转变不仅是一种概念上的突破，同时也是技术新发展的里程碑。发展的里程碑。 1.1 引引 言言 现代电子技术的发展，极

10、大地改变了人们的生产和生活方现代电子技术的发展，极大地改变了人们的生产和生活方式，在我们的日常生活中，电子技术无处不在！在科学技术领式，在我们的日常生活中，电子技术无处不在！在科学技术领域域,电子技术更是起着龙头作用电子技术更是起着龙头作用!在今天，微电子技术已经成为在今天，微电子技术已经成为整个信息社会发展的基石。整个信息社会发展的基石。 本课程作为电子技术基础课程本课程作为电子技术基础课程,将对目前常用的基本电子将对目前常用的基本电子电路电路(包括分立元件电路和集成电路包括分立元件电路和集成电路)的分析与设计方法进行的分析与设计方法进行讨论。讨论。1.2 电子系统与信号电子系统与信号一、一

11、、 电子系统电子系统 所谓所谓电子系统电子系统,通常是指由若干相互联接、相互作用的基通常是指由若干相互联接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体。本电路组成的具有特定功能的电路整体。 在许多情况下在许多情况下,电子系统必须与其他物理系统相结合电子系统必须与其他物理系统相结合,才能才能构成完整的实用系统构成完整的实用系统 。 在现代有线通信网中独具特色的传输媒介在现代有线通信网中独具特色的传输媒介光纤光纤,其生产过其生产过程是由各个电子系统与机械、动力、热工、激光等多种物理系程是由各个电子系统与机械、动力、热工、激光等多种物理系统组合而成的统组合而成的(参阅图参阅图1.5) 。1.2

12、电子系统与信号电子系统与信号51.2 电子系统与信号电子系统与信号图 1.6 石英预制棒加热炉温度控制系统方框图高温计加热炉放大滤波取样-保持电压/电流 转换数模转换微处理机模数转换1.2 电子系统与信号电子系统与信号二、二、 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号 模拟信号模拟信号 时间连续时间连续,数值连续数值连续 数字信号数字信号时间离散时间离散,数值离散数值离散(A/D转换器输出信号转换器输出信号) 时间离散时间离散,数值连续数值连续(取样信号取样信号) 时间连续时间连续,数值离散数值离散(D/A转换器输出信号转换器输出信号) 处理模拟信号的电子电路称为模拟电路处理模拟信号的电子电路称为

13、模拟电路。 1.2 电子系统与信号电子系统与信号v/Vv/Vv/Vv/V00t/s(a)时间、幅值均连续t/s(b) 时间离散、幅值连续 （取样信号）t/s(c)时间、幅值均离散 A/D转换器输出信号t/s(d)时间连续、幅值离散 D/A转换器输出信号图 1.701.3 课程的特点及学习方法课程的特点及学习方法 “模电模电”是一门是一门理论性、工程性、实践性都很强理论性、工程性、实践性都很强的课程，与的课程，与数学、物理课程有着明显的区别，甚至与同为专业基础课的电数学、物理课程有着明显的区别，甚至与同为专业基础课的电路课程也有着显著的区别，它与电路课程的主要区别在于路课程也有着显著的区别，它与

14、电路课程的主要区别在于: 1、采用的数学模型和分析方法不同。、采用的数学模型和分析方法不同。“电路电路”课程采用理课程采用理想模型和严格计算的方法，而想模型和严格计算的方法，而“模电模电”课程则普遍采用近似模课程则普遍采用近似模型和工程估算的方法。有人说：型和工程估算的方法。有人说：“近似估算是电子线路的灵近似估算是电子线路的灵魂魂”，从工程角度来看，此话并不为过。，从工程角度来看，此话并不为过。 2、“电路电路”课程所涉及到的元器件大都为线性的，而课程所涉及到的元器件大都为线性的，而“模模电电”课程所面对的却是非线性器件课程所面对的却是非线性器件。1.3 课程的特点及学习方法课程的特点及学习

15、方法 3、“电路电路”课程偏重于为人们提供研究电路的理论和方法，课程偏重于为人们提供研究电路的理论和方法，而而“模电模电”课程更偏重于构造实际应用电路的理论及技术课程更偏重于构造实际应用电路的理论及技术。 学习学习“模电模电”时应注意以下问题：时应注意以下问题： 1、在掌握电路基本理论的同时，注意、在掌握电路基本理论的同时，注意学会从工程的角度思学会从工程的角度思考和处理问题考和处理问题，学会使用合适的器件模型对电路进行合理的近，学会使用合适的器件模型对电路进行合理的近似分析。似分析。 2、勤于思考，注重课后习题训练。、勤于思考，注重课后习题训练。 3、注重实践训练。、注重实践训练。 4、培养全面、辨证地分析问题的能力。应该明白，对于实、培养全面、辨证地分析问题的能力。应该明白，对于实1.3 课程的特点及学习方法课程的特点及学习方法际需求，际需求，从实用的