模拟电子技术课

模拟电子技术课第1页，课件共123页，创作于2023年2月绪论一、电子技术的发展二、模拟信号与模拟电路三、电子信息系统的组成四、模拟电子技术课的特点五、如何学习这门课程六、课程的目的七、考查方法八、考核与成绩评定2第2页，课件共123页，创作于2023年2月一、电子技术的发展

电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入”，应用广泛！广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床交通：飞机、火车、轮船、汽车军事：雷达、电子导航航空航天：卫星定位、监测医学：γ刀、CT、B超、微创手术消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统3第3页，课件共123页，创作于2023年2月

电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管→半导体管→集成电路1904年电子管问世1947年晶体管诞生1958年集成电路研制成功电子管、晶体管、集成电路比较4第4页，课件共123页，创作于2023年2月半导体元器件的发展1947年贝尔实验室制成第一只晶体管1958年集成电路1969年大规模集成电路1975年超大规模集成电路

第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！5第5页，课件共123页，创作于2023年2月第一只晶体管的发明者（byJohnBardeen,WilliamSchockleyandWalterBrattaininBellLab）第一个集成电路及其发明者（JackKilbyfromTI

）1958年9月12日，在德州仪器公司的实验室里，实现了把电子器件集成在一块半导体材料上的构想。42年以后，2000年获诺贝尔物理学奖。“为现代信息技术奠定了基础”。

他们在1947年11月底发明了晶体管，并在12月16日正式宣布“晶体管”诞生。1956年获诺贝尔物理学奖。巴因所做的超导研究于1972年第二次获得诺贝尔物理学奖。值得纪念的几位科学家！6第6页，课件共123页，创作于2023年2月二、模拟信号与模拟电路1.电子电路中信号的分类数字信号：离散性

模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。2.模拟电路模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放大电路。其它模拟电路多以放大电路为基础。“1”的电压当量“1”的倍数介于K与K+1之间时需根据阈值确定为K或K+1任何瞬间的任何值均是有意义的7第7页，课件共123页，创作于2023年2月三、电子信息系统的组成模拟电子电路数字电子电路（系统）传感器接收器隔离、滤波、放大运算、转换、比较功放模拟-数字混合电子电路模拟电子系统执行机构8第8页，课件共123页，创作于2023年2月四、模拟电子技术课的特点

1、工程性实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。

实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存在一定的误差范围的。定量分析为“估算”。

近似分析要“合理”。

抓主要矛盾和矛盾的主要方面。

电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。2.实践性常用电子仪器的使用方法电子电路的测试方法故障的判断与排除方法软件的应用方法9第9页，课件共123页，创作于2023年2月五、如何学习这门课程1.掌握基本概念、基本电路和基本分析方法

基本概念：概念是不变的，应用是灵活的，“万变不离其宗”。

基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种多样的。

基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因而有不同的分析方法。2.注意定性分析和近似分析的重要性3.学会辩证、全面地分析电子电路中的问题根据需求，最适用的电路才是最好的电路。要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。4.注意电路中常用定理在电子电路中的应用10第10页，课件共123页，创作于2023年2月六、课程的目的1.掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。2.具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所学知识用于本专业的能力。

本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。

注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡快乐学习！11第11页，课件共123页，创作于2023年2月七、考查方法1.会看：读图，定性分析2.会算：定量计算考查分析问题的能力3.会选：电路形式、器件、参数4.会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA考查解决问题的能力－－设计能力考查解决问题的能力－－实践能力综合应用所学知识的能力12第12页，课件共123页，创作于2023年2月八、考核与成绩评定考核性质：考试考核形式：闭卷笔试考试用时：期末

120分钟考核模式：三段制模式

成绩评定方法：

课程总成绩=平时成绩×20%+实验成绩×20%+期末成绩×60%。

补考方法：

总评成绩低于60分的学生，须参加学校统一组织的补考。补考总成绩=平时成绩×20%+补考成绩×80%13第13页，课件共123页，创作于2023年2月第一讲一、电路基础知识二、电源电池三、电阻四、电容14第14页，课件共123页，创作于2023年2月1.1■实例引入——电子地动仪“尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征。后数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。” ——《后汉书》15第15页，课件共123页，创作于2023年2月1.1.1地震波如何被测量霍尔传感器与磁铁之间不接触，但是磁铁如果与霍尔传感器之间发生相对位移，霍尔传感器能检测到。16第16页，课件共123页，创作于2023年2月1.1.1地震波如何被测量霍尔传感器输出一个与相对位移对应的电信号，经过幅度放大就得到了地震波17第17页，课件共123页，创作于2023年2月1.1.2 从电路图到电路板电路图（schematicdiagram）用图纸的形式表达了电子元器件和它们之间的连接规则。18第18页，课件共123页，创作于2023年2月1.1.2 从电路图到电路板电路符号表示的实际元器件，比如电阻、电容、运算放大器、霍尔传感器等。19第19页，课件共123页，创作于2023年2月根据电路图到电子市场或网上采购元器件，并设计制作好印刷电路板（PCB，printedcircuitboard），元器件焊装到印刷电路板后就完成了一个成品电路板。1.1.2 从电路图到电路板20第20页，课件共123页，创作于2023年2月1.2

■元器件——外观及电路符号计算机多媒体音箱内部有一块电路板，电路板上有电阻、电位器、电容、变压器、集成电路等元器件，电路板把音源信号进行功率放大后驱动扬声器发声。1.2.1身边的电子元器件21第21页，课件共123页，创作于2023年2月1.2.2元器件电路符号22第22页，课件共123页，创作于2023年2月1.3

■电路与应用——电压与电流电压（voltage）描述的是电路两个节点的电势差，它的单位是伏特，简称伏，用大写的字母“V”来表示1kV=103V 1V=103mV 1V=106µV1.3.1电压(V)23第23页，课件共123页，创作于2023年2月导体两端如果电压不等于0V，则导体中一定会有电流（current）通过。电流的单位是安培，简称安，用大写的字母“A”来表示。1A=103mA=106µA1.3.2电流(I)24第24页，课件共123页，创作于2023年2月功率（power）可由电压和电流的乘积得到，如果电压的单位为V，电流的单位为A，功率单位为瓦特，简称瓦，用大写的字母“W”来表示。

P=V·I

1kW=103W=106mW

1.3.3功率(P)25第25页，课件共123页，创作于2023年2月灯泡L1两端的功率：

1.3.3功率(P)26第26页，课件共123页，创作于2023年2月1.3.4欧姆定律27第27页，课件共123页，创作于2023年2月灯泡L1的亮阻

（点亮时的电阻值）：1.3.4欧姆定律28第28页，课件共123页，创作于2023年2月电阻R1、灯泡L1、电阻R2和发光二极管D1组成的串联电路，这3者之间是并联的关系。电流的关系：I=I1+I2+I3电压的关系：

1.3.5串联与并联29第29页，课件共123页，创作于2023年2月1.4■设计与仿真——电流的流入与流出基尔霍夫电流定律：流入电路某个节点的电流之和与流出该节点的电流之和相等。1.4.1基尔霍夫电流定律30第30页，课件共123页，创作于2023年2月IR=0.16A、IM=0.11A、IL=0.05A，流入A点的电流（0.16A）等于流出该点的电流之和（0.11A+0.05A），满足基尔霍夫电流定律。

1.4.2电机与灯泡的电流A31第31页，课件共123页，创作于2023年2月1.6■实例解读——完成地动仪的制作1.6.1霍尔传感器如何获得地震波？32第32页，课件共123页，创作于2023年2月1.6.2

电路板的设计与制作33第33页，课件共123页，创作于2023年2月1.6.3

安装与调试34第34页，课件共123页，创作于2023年2月2.1■实例引入——太阳能飞机的14天太阳能动力飞机“和风号”成功实现了336小时21分钟的昼夜连续飞行。白天利用太阳光向锂硫电池（Li-Sbattery）充电，为夜间飞行提供电能。35第35页，课件共123页，创作于2023年2月2.1.1电源的种类电源（powersupply）是向电路提供电能的装置。36第36页，课件共123页，创作于2023年2月2.1.2电源的电气参数额定电压（nominalvoltage）、容量（capacity）、额定功率（powerrating）37第37页，课件共123页，创作于2023年2月2.2

■元器件A——电池碳锌电池（zinc-carbon）、氯化锌电池（zincchloride）、碱性锰电池（alkalinemanganese）2.2.1原电池38第38页，课件共123页，创作于2023年2月2.2.1原电池p2239第39页，课件共123页，创作于2023年2月2.2.2蓄电池可以使用充电器进行反复充电的一类电池称为蓄电池。镍镉蓄电池（nickel-cadmium）和铅酸蓄电池（lead-acid）是两类常用的蓄电池。40第40页，课件共123页，创作于2023年2月电池的容量单位为安时（Ah）或毫安时（mAh，1Ah=1000mAh），容量的单位“安时”可以理解为放电电流（安）与放电时间（小时）的乘积。比如图中的铅酸蓄电池（“②”），假设容量为C=1.3Ah，在向负载输出0.13A的电流时，放电时间为：1.3Ah÷0.13A=10h（小时）2.2.3电池的容量41第41页，课件共123页，创作于2023年2月再比如当以0.3A放电到4小时多的时候，“②”的电压也会陡降，这是因为：1.3Ah÷0.3A≈4.3h

可见，对于一个电池来说，向负载提供的电流越大，它的放电时间越短。2.2.3电池的容量42第42页，课件共123页，创作于2023年2月【例2.1】电池的容量：某额定电压1.5V的碱性锰电池的技术手册中有图示的放电曲线，请计算当它向负载输出0.15A电流时，其放电时间为多长？根据曲线估计一下该电池的容量。2.2.3电池的容量10欧姆43第43页，课件共123页，创作于2023年2月解答：当电池以1.5V向负载输出0.15A时，忽略电池内阻，由欧姆定律可知道负载的阻抗为：适用图中第二条放电曲线。当电池的输出电压下降到0.8V时，放电时间约为65小时。电池的容量：2.2.3电池的容量10欧姆44第44页，课件共123页，创作于2023年2月原电池还是蓄电池？钮扣电池？碱性锰电池？镍镉蓄电池？2.2.4电池的选择45第45页，课件共123页，创作于2023年2月2.3

■元器件B——电源适配器电源适配器（powersupplyadaptor）把电力系统中的电能进行变换后提供给用电器使用，一般为非便携的用电器提供更为稳定和更大功率的电源46第46页，课件共123页，创作于2023年2月额定输出功率（powerrating）:图示是一个输出电压+12V、输出电流5A的适配器外观，其额定输出功率为:P=V·I=12V×5A=60W。2.3.1适配器的功率47第47页，课件共123页，创作于2023年2月额定电压？额定电流？DC接口？2.3.1适配器的功率48第48页，课件共123页，创作于2023年2月2.4

■元器件C——绿色电池太阳能电池获取太阳光转换成电能。2.4.1太阳能电池49第49页，课件共123页，创作于2023年2月氢燃料电池（hydrogenfuelcell），它可把氢气和氧气混合反应后产生电能。由于氢气和氧气反应得到的是水，所以它在使用过程中对环境没有任何污染。2.4.2燃料电池50第50页，课件共123页，创作于2023年2月2.5

■元器件D——接插件和开关信号的输入或传出电路系统、电源的传输、电路板与设备之间的灵活连接都由接插件实现。2.5.1接插件51第51页，课件共123页，创作于2023年2月信号传输时为了防止容性干扰，常使用同轴电缆屏蔽线，并在两端安装同轴电缆接插件进行连接。2.5.1接插件52第52页，课件共123页，创作于2023年2月开关（switch）是一种控制电流是否通过的器件。2.5.2开关53第53页，课件共123页，创作于2023年2月3.1■实例引入——电视机的音量调节54第54页，课件共123页，创作于2023年2月3.1.1电压的改变55第55页，课件共123页，创作于2023年2月3.1.2电压改变带来功率的变化电子开关切换到C端时，电子开关切换到F端时，56第56页，课件共123页，创作于2023年2月3.2

■元器件A——固定电阻器电阻器（resistor），简称电阻，是最为基础的电子元器件。由于制成电阻的材料具有一定的电阻率，所以电阻可以“阻挡”通过的电流，从而在电阻的两端形成一定的电压。电阻有3个基本的大类：固定电阻、电位器、敏感电阻。57第57页，课件共123页，创作于2023年2月3.2.1发热的电阻58第58页，课件共123页，创作于2023年2月3.2.1发热的电阻【例3.1】电阻的功率：假设电吹风的额定功率为600W，其中电机的额定功率为100W，请计算加热芯（固定电阻）的阻值和功率各为多少？额定功率600W和电机的额定功率100W，可知道加热芯的功率为600W-100W=500W。59第59页，课件共123页，创作于2023年2月3.2.2电阻的阻值60第60页，课件共123页，创作于2023年2月流经电路中某个电阻的电流为200mA，电阻的阻值为100Ω，则电阻获得的功率为：3.2.3电阻的额定功率61第61页，课件共123页，创作于2023年2月3.2.3电阻的额定功率62第62页，课件共123页，创作于2023年2月3.2.3电阻的额定功率63第63页，课件共123页，创作于2023年2月3.2.4电阻的种类64第64页，课件共123页，创作于2023年2月3.3

■元器件B——电位器电位器（potentiometer）是一种阻值可变的电阻器。65第65页，课件共123页，创作于2023年2月3.3.1电位器的结构66第66页，课件共123页，创作于2023年2月电位器的阻值选取：100Ω、200Ω、500Ω、1kΩ、2kΩ、5kΩ、10kΩ、20kΩ、50kΩ、100kΩ、200kΩ、500kΩ、1MΩ等。的滑轨电阻3.3.2电位器的滑轨电阻67第67页，课件共123页，创作于2023年2月3.3.3电位器的种类68第68页，课件共123页，创作于2023年2月3.3.4电位器的额定功率电位器的选择也需要考虑额定功率的问题。绕线电位器由于使用电阻丝构成滑轨，所以可承受较大的电流，可用在大功率的场合，比如1W以上。而普通的碳膜电位器和微调电位器的额定功率一般都不会超过1W。69第69页，课件共123页，创作于2023年2月3.4

■元器件C——敏感电阻3.4.1热敏电阻70正温度系数型PTC负温度系数型NTC第70页，课件共123页，创作于2023年2月3.4.2 光敏电阻71第71页，课件共123页，创作于2023年2月3.5

■电路与应用——分压与分流3.5.1 电阻的串联和并联72第72页，课件共123页，创作于2023年2月3.5.2 电阻的分压73第73页，课件共123页，创作于2023年2月3.5.2 电阻的分压【例3.2】光敏电阻分压器：分析电路节点P的电压是多少？74第74页，课件共123页，创作于2023年2月3.5.3 电阻的分流75第75页，课件共123页，创作于2023年2月4.1■实例引入——多媒体音箱的均衡调节电阻并没有对信号的频率进行处理的能力，看来是电容的加入使得电路对信号有了取舍。76第76页，课件共123页，创作于2023年2月市电“电压220V”是指电压有效值，或称电压的均方根值（rootmeansquare），缩写为Vrms。它与电压的峰值的关系是：4.1.1信号的频率和幅度77第77页，课件共123页，创作于2023年2月4.1.1信号的频率和幅度78第78页，课件共123页，创作于2023年2月4.1.2 信号的幅频变化79第79页，课件共123页，创作于2023年2月4.1.2 信号的幅频变化80第80页，课件共123页，创作于2023年2月4.1.2 信号的幅频变化音乐信号通过高通滤波器，低频成分被过滤掉，这样从扬声器还原出来的音乐就没有了低音的效果。81第81页，课件共123页，创作于2023年2月4.2

■元器件A——无极性电容器电容器（capacitor），简称电容，是一种由电介质分隔的两个导体构成的基础元器件。82第82页，课件共123页，创作于2023年2月4.2.1 收音机的选台旋钮83第83页，课件共123页，创作于2023年2月4.2.2隔直通交“隔直”是隔离直流信号，“通交”是通过交流信号，这是电容一个最本质的特性。84第84页，课件共123页，创作于2023年2月4.2.2隔直通交正半周时，电流顺时针流动向电容充电，电路因有电流产生而灯泡点亮。负半周时，电流逆时针流动向电容反向充电，电路有电流，灯泡还是会被点亮。85第85页，课件共123页，创作于2023年2月电容的容量描述的是电容存储电荷的能力，容量越大，表明电容能存储的电荷越多。单位法拉（farad），用字母“F”来表示。其他单位为：1F=103mF 1mF=103µF 1µF=103nF 1nF=103pF4.2.3 电容的容量86第86页，课件共123页，创作于2023年2月4.2.3 电容的容量87第87页，课件共123页，创作于2023年2月电容容量的选择根据E12基准进行，也就是1.0、1.2、1.5、1.8、2.2、2.7、3.3、3.9、4.7、5.6、6.8、8.2乘以10、100、1000……所得到的数值。比如2.2pF、22pF、220pF、2.2nF、22nF、220nF、2.2µF、22µF、220µF、2200µF等。4.2.3 电容的容量88第88页，课件共123页，创作于2023年2月标记电容容量的方法：1.电容表面印有容量的数值和单位2.容量加单位缩写3.纯数字4.2.3 电容的容量89第89页，课件共123页，创作于2023年2月如果在电容两端的电压超过额定电压，电容烧毁的。电容的额定电压一般都会标记在其外壳上。漏电流描述的是其漏过电流的大小。电容两管脚之间一定存在一定的漏电流，这个漏电流一般比较小，只有数µA。4.2.4 电容的额定电压和漏电流90第90页，课件共123页，创作于2023年2月4.2.5 无极性电容的种类无极性电容的种类：瓷片电容（ceramic）、云母电容（mica）、涤纶电容（polyester）、镀金属塑料膜电容（metallisedplasticfilm）、聚丙烯电容（polypropylene）、纸介电容（paper）等。91第91页，课件共123页，创作于2023年2月4.2.5 无极性电容的种类92第92页，课件共123页，创作于2023年2月4.3

■元器件B——极性电容器极性电容（器）与非极性电容的最大区别在于管脚有正、负极之分，在电路中不能混用。93第93页，课件共123页，创作于2023年2月4.3.1 极性电容的特点极性电容除了隔直通交特性外，更多体现的是储能特性。在图中，充电之后的电容存储电荷，断开开关，电容和电阻形成一个闭合的环路，电容开始向电阻放电，金属板间电压降低，至0V时放电停止，电路中电流消失。在放电过程中，电容好像一个电池，向电路提供电流，这就是电容的储能特性。94第94页，课件共123页，创作于2023年2月铝电解电容（aluminiumelectrolytic），简称铝电解，是一种最为常用的极性电容。4.3.2 极性电容的种类95第95页，课件共123页，创作于2023年2月钽电解电容（tantalum），简称钽电解，是另一种极性电容。它与铝电解相比，具有较高的稳定性、较小的误差、较小的漏电流等特点。4.3.2 极性电容的种类96第96页，课件共123页，创作于2023年2月4.4

■电路与应用A——电容的应用基础4.4.1 电容的并联与串联97第97页，课件共123页，创作于2023年2月与电阻不同，流经电容的电流与电压并不是简单的线性关系，而是用以下这个公式来计算：dV/dt表示的是电容两端电压的变化率，C是电容的容量。假如在容量为1000µF的电容两端出现如图示的电压变化，于是dV/dt=10。可得电容的电流大小为：4.4.2 电荷与能量的存储98第98页，课件共123页，创作于2023年2月容抗，描述的是电容对信号的阻碍作用，一般用“XC”来表示。容抗它不但取决于电容的容量，还受制于信号的频率。容抗的计算式为：其中，f为信号的频率，C为电容的容量。当f的单位为Hz，C的单位为F时，XC的单位为Ω。假如有一个50Hz的交流信号经过容量为100µF的电容，则容抗为：4.4.3容抗99第99页，课件共123页，创作于2023年2月如果有一个直流信号经过相同的电容，则容抗为（直流信号的频率f=0Hz）：容抗XC为无穷大，说明电容对于直流信号有无穷大的阻碍，相当于断开。这也就是“隔直通交”的定量解释。可见，信号频率f越大或容量C越大，容抗XC越小，对信号的阻碍也就越小。4.4.3容抗100第100页，课件共123页，创作于2023年2月相移（phaseshift）描述的是信号相位的改变。当有一个正弦信号通过电阻时，电阻两端的电压和电流会同时达到峰值，称之为电压与电流同相（inphase）。4.4.4相移101第101页，课件共123页，创作于2023年2月当正弦信号通过电容时，电容两端的电压与电路中的电流的变化并不同步。当电流达到最大值时，电压却为0V，反之亦然。电容两端的电压与电流之间有90°的相差，并且电流领先于电压的变化。4.4.4相移102第102页，课件共123页，创作于2023年2月RC电路：当开关S1闭合时，电源BT1可通过电阻R1向电容C1充电。在开关S1闭合的一瞬间开始，电容C1刚刚开始充电，此时C1两端的电压vout将要变大，如图中的A点。4.5■电路与应用B——RC电路与时间常数4.5.1 电容充电103第103页，课件共123页，创作于2023年2月随着充电的进行，电容C1两端的电压vout不断变大，最终等于电源的电压V，图中的C点。充电过程中某一时刻电容两端的电压计算公式：4.5.1 电容充电104第104页，课件共123页，创作于2023年2月

其中，V为RC电路的输入电压，

e=2.71828…。t是充电开始之后的某一个时间点。R、C分别是电路中电阻R1阻值和电容C1容量的数值。4.5.1 电容充电105第105页，课件共123页，创作于2023年2月假设BT1的电压V=10V，R1=100kΩ、C1=100µF，在电容C1开始充电2秒后两端的电压为：有一个特殊的时刻，也就是当t=RC时，RC电路的输出电压为：4.5.1 电容充电106第106页，课件共123页，创作于2023年2月也就是说，当电容充电了t秒之后，如果t等于电阻阻值和电容容量的乘积，那么RC电路的输出电压

为输入电压V的0.63倍。在电子学中，把RC电路中电阻阻值和电容容量的乘积称为RC时间常数，用希腊字母“τ”表示,于是有：

τ=RC4.5.1 电容充电107第107页，课件共123页，创作于2023年2月【例4.1】RC时间常数：在图所示的RC电路中计算：（1）RC时间常数τ。（2）当充电40ms后RC电路的输出电压。（3）RC电路输出电压的上升时间tR（risetime）。τ=RC=0.047svout=3.44VtR=2.2RC=0.094s4.5.1 电容充电108第108页，课件共123页，创作于2023年2月在放电过程中电容两端的电压可由下式计算：如果电源BT1电压V=10V，R1=100kΩ、C1=100µF，则在电容充满电后开始放电2秒后电容两端的电压为：4.5.2 电容放电109第109页，课件共123页，创作于2023年2月输入信号由低向高跳变时，经过缓冲1后输入RC电路。电容充电的特性使B点的信号并不会跟随输入信号立即跳