线性电子线路 绪论

线性电子线路电子技术包括模拟电子技术和数字电子技术两大分支，缺一不可。线性电子线路为模拟电子技术的线性部分。绪论电子线路 绪论一、课程介绍课程性质：主干基础课学时学分：理论课60学时，实验课8学时预备知识：高等数学、普通物理电学部分，电路分析

参考书目：[1]张凤言.电子电路基础（第二版）.高等教育出版社，1995年9月[2]张肃文.低频电子线路.高等教育出版社，1987年5月[3]董在望、尹达衡.模拟集成电路原理与系统.高等教育出版社，1988年10月[4]王筱颖编.模拟电路导论.高等教育出版社，1986年4月[5]P．R．Gray，R．G．Meyer，AnalysisandDesignofAnalogIntegratedCircuits，JohnWiley&SonsIns.,1984

[6]PaulHorowize(HarvaradUniversity),TheArtofElectronics,2ndEdition,CambridgeUniversityPress.,1989[7]刘光祜、饶妮妮.模拟电路基础.电子科技大学出版社，2001年1月

[8]童诗白.模拟电子技术基础（第三版）.高等教育出版社，1999年电子线路 绪论二、课程目的

1、掌握各种功能电路的组成原理及其性能特点、基本分析和工程计算方法、有一定的读图能力，掌握研究电路的统一方法，具有初步分析、设计实际电子线路的能力，设计能力。

2、掌握电子技术的基本理论、基本知识、基本技能，为后续课程打好基础。

3、研究内容是电子器件（包括组件）、基本电子电路及其构成的应用系统。

4、器件电路应用系统电子线路 绪论三、课程特点1、技术基础课，不同于专业课，注重基本概念、基本原理和基本分析方法。电子技术发展迅速，课程内容不可能面面俱到，因此要注意分析问题和解决问题能力的培养，应用工程的观点，采用工程近似的方法简化实际问题。为今后的学习和工作打下基础。2、线性电子线路又是一门不同于基础理论课技术基础课，课程内容接近工程实际，实践性很强，要注重实践环节和动手能力的培养，结合实验课，巩固和深化理论课知识。电子线路 绪论四、成绩评定期末考试： 70%作业、实验、考勤等： 30%要求：1.上课不能无故缺席，早退。所有学生会工作方面的事由，以及事后再请病、事假均不予认可，累计三次者取消考试资格;2.课堂上不得随意讲话;3.作业提交次数不少于三次，否则依照教务条列取消考试资格。电子线路 绪论五、电子技术的发展自1904年第一只电子管问世以来，电子技术在短短百年间迅猛发展，已经成为与人们生产生活密不可分的一项技术，它的发展史大致可分为四个阶段：第一代——电子管：电子管是由电子在真空中的运动来实现电传导的一种器件。

1904年，英国电气工程师弗莱明（J.Fleming）为取代用于无线电检波的矿石检波器，利用爱迪生效应（真空中碳丝的热电子蒸发），在真空灯泡里装上碳丝和铜板，分别充当阴极和屏极，则灯泡里的电子就能实现单向流动。从而发明了世界上第一只电子管——真空二极管。由于真空二极管的性能不如当时的矿石检波器，并没有得到广泛应用。

1907年，美国科学家李·德福雷斯特（LeedeForest）在真空二极管中加入金属栅网，使之成为具有放大作用的真空三极管（电子管），标志电子器件真正走向应用。德福雷斯特也被称为“电子管之父”。经过两次世界大战的洗礼，随着雷达、无线电通讯、广播、电视的发展，电子管得到了广泛应用，电子技术也日趋成熟。1946年2月，美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子计算机——ENIAC。电子线路 绪论五、电子技术的发展ENIAC——电子数字积分机和计算机(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)，由美国陆军军械部赞助，于1943年在宾夕法尼亚大学摩尔电机学院开始研制，用于新型枪炮的弹道计算和火力表的测试。1946年2月开始服役，1955年10月图退役。

ENIAC占地170平方米，有8英尺高，3英尺宽，100英尺长，装有16种型号的18000个真空管、1500个电子继电器、70000个电阻器、18000个电容器，总重量30吨，耗电140-150KW。

ENIAC内存极小，只能存20个字长为10位的二进制数，所有的程序和指令都是通过外设来完成的，即通过6000根多芯导线与相应接口的连接完成。而且如果要进行另一项运算，就必须把这些导线重新连接。另外，ENIAC的可靠性也很差（平均无故障运行时间：7min），一般稳定工作的时间只有几个小时。但尽管有如此多的缺陷，在服役十年中，ENIAC的算术运算量比有史以来人类大脑所有运算量的总和还要多。

1952年12月IBM公司研制出IBM第一台存储程序计算机，也是通常意义上的电脑——IBM701。

ENIAC有5种功能：每秒5000次加法运算；每秒50次乘法运算；平方和立方计算；sin和cos函数数值运算；其他更复杂的计算。电子线路 绪论五、电子技术的发展第二代——晶体管：巴丁布拉顿肖克利

(1908～1991)

(1902～1987)

(1910～1989)晶体管装置（NPNGe）

1947年12月23日，工作于贝尔实验室的威廉·肖克利（W·B·Shockley）、沃尔特·布拉顿（J·Bardeen）和约翰·巴丁（W·H·Brattain），用几条金箔片，一片锗半导体材料和一个弯纸架制成一个小模型，可以传导、放大和开关电流。他们把这一发明称为“点接晶体管放大器”。标志着第一只晶体管的诞生。他们也因“20世纪最重要的发明”而获得1956年诺贝尔物理学奖。（Bardeen提出了表面态理论，Schokley给出了实现放大器的基本设想，Brattain设计了实验）

1954年，随着高纯硅工业提炼技术的成熟，硅晶体管开始使用，晶体管收音机、电视机也陆续问世。电子管与晶体管第一台晶体管收音机(1955年)

最早的晶体管电视机(1960年)

电子线路 绪论五、电子技术的发展第三代——集成电路：1959年1月，德克萨斯仪器公司（TI）宣布发明集成电路，是以锗做的单晶片，上面有5个元件，其中有四个晶体管。发明人是工程师杰克·基尔比（J·kilby），他因此而获得2000年诺贝尔物理学奖。同年7月，仙童公司（Fairchild）的罗伯特·诺伊斯（N·Noyce

）发明了硅集成电路。同时，仙童公司首创了一整套半导体平面工艺技术，包括扩散、掩模、照相、光刻、金属蒸发沉积……1968年8月诺伊斯与负责研发的戈登·摩尔和工艺开发专家安迪·格罗夫离开仙童，创立了英特尔（Intel）公司。基尔比发明的集成电路诺依斯发明的集成电路Moore定律（1964年）：每18个月芯片集成度（每平方毫米晶体管数）提高一倍。这个预测已为实践所证实，例如：1980年单片存储器容量为16kbits，而1998年单片存储器容量为16Mbits，18年增长了210=1024倍。电子线路 绪论五、电子技术的发展400480868018680286i386i486PentiumPentiumMMXCeleronPentiumIIIPentiumIV电子线路 绪论五、电子技术的发展第四代——大规模、超大规模集成电路：第一代CPU：Intel4004随着半导体平面技术的成熟，在一片晶体上集成的晶体管数量越来越多，上世纪六十年代末出现了大规模、超大规模集成电路，具有代表性的是1971年英特尔公司推出的第一代中央处理器：4004，它在3×4毫米芯片面积上集成晶体管2250个，每个晶体管之间的距离是10微米，4比特总线配置，108千赫，每秒运算速度达6万次，当时售价为200美元。2002年1月，英特尔公司推出了64比特总线配置的IntelPentium42.2GCPU，采用0.13微米铜布线工艺技术，在14.6平方毫米的表面积上集成了5500万个晶体管。Pentium

IIICPU显微照片电子线路 绪论五、电子技术的发展高密度集成实现手段：内部导线变细。集成度的提高，将使电子设备从电路板二次集成片上系统系统设计从器件级门级标准单元级可编程模块单片收音机硅单晶片与加工好的硅片电子线路 绪论五、电子技术的发展高性能一、高频高速电子设备应用十分广泛，频率资源不足，只能开辟频率更高的频段。对于数字电路，为完成高数据率信号（例如高清晰度电视）的实时处理，需要电路具有很高的时钟频率。二、低压低耗随着集成度的提高，芯片内线条和线间距离已进入亚微米量级，使用高电源电压使线间电场强度过高，不利于电路的安全工作。便携设备使用越来越广泛，为设备供电电池的尺寸、重量、容量和价格成为制约便携设备的关键问题之一，降低设备的功耗是重要的解决方法。MFHFVHFUHFSHFEHF100kHz1MHz10MHz100MHz1GHz10GHz1000GHzSiGaAs电子线路 绪论五、电子技术的发展可编程

20世纪电气领域的四个重大变化：从电力到电子，从电子管到晶体管，从分立元件到集成电路和从固定功能到可编程。可编程实现了在同一硬件平台上利用编程方法实现不同功能。可编程硬件平台在数字电路中容易实现并已经取得迅速的发展，例如：可编程逻辑器件、数字信号处理器、虚拟仪器。发展动力：对电子系统的需求系统功能越来越复杂，性能要求越来越高；要求体积小，重量轻，功耗低，成本低；高工作稳定性和可靠性；生产过程的少调整和无调整。支撑点：半导体器件与集成电路工艺的进步；计算机辅助设计工具的完善；新材料的开发与应用。电子线路 绪论六、典型电子测量系统物理量（物理过程）模拟电量（U、I）预处理DSP显示结果传感器前端电路计算机接口数字信号A/D变换器计算机处理程序存储、处理显示、控制数字化仪器数据采集系统电子线路 绪论六、典型电子测量系统电子测量仪器的发展按所采用的技术分按仪器结构（可扩展性）和实现形式分模拟仪器数字化仪器智能仪器单台仪器模块化仪器虚拟仪器技术基础：微电子技术、数字信号处理技术、计算机技术电子仪器测量系统信号采集（包括传感器电路、信号调理电路）信号分析与处理结果表达与输出++电子线路 绪论七、电子测量—虚拟仪器传统仪器虚拟仪器功能由仪器厂商定义功能由用户自己定义与其它仪器设备的连接十分有限可方便地与网络外设及多种仪器连接图形界面小，人工读取数据，信息量小界面图形化，计算机直接读取数据并分析处理数据无法编辑数据可编辑、存储、打印硬件是关键部分软件是关键部分价格昂贵价格低廉，仅是传统仪器的五至十分之一系统封闭、功能固定、可扩展性差基于计算机技术开放的功能模块可构成多种仪器技术更