(2024年)《模拟电子技术》课程教案x

《模拟电子技术》课程教案x12024/3/26CATALOGUE目录课程介绍与教学目标模拟电子技术基础知识放大电路分析与设计功率放大电路与电源电路信号处理与滤波技术模拟电子技术应用与发展趋势22024/3/2601课程介绍与教学目标32024/3/26

课程背景及意义电子技术是现代信息社会的重要基础，模拟电子技术作为电子技术的重要组成部分，在通信、计算机、自动化等领域具有广泛应用。随着科技的不断发展，模拟电子技术的应用领域不断拓展，对模拟电子技术的掌握程度已成为衡量电子类专业人才的重要标准。通过本课程的学习，学生可以掌握模拟电子技术的基本概念和基本原理，为进一步学习数字电子技术、通信原理等课程打下基础。42024/3/26掌握模拟电子技术的基本概念、基本原理和基本分析方法。知识目标能力目标素质目标能够运用所学知识分析和解决简单的模拟电子电路问题，具备初步的电子电路设计和实验能力。培养学生的创新精神和实践能力，提高学生的综合素质和职业素养。030201教学目标与要求52024/3/26《模拟电子技术基础》（第五版），童诗白、华成英主编，高等教育出版社。《电子线路设计·基础篇》（第二版），谢嘉奎主编，高等教育出版社；《模拟电路分析与设计》，李瀚荪主编，清华大学出版社。教材选用及参考书目参考书目教材选用62024/3/2602模拟电子技术基础知识72024/3/26电子技术的定义研究电子器件、电子电路及其系统的分析、设计和制造技术的一门科学。电子技术的发展历程从真空电子管到半导体器件，再到集成电路和微电子技术。电子技术的应用领域通信、计算机、自动控制、测量仪器等。电子技术基本概念82024/3/2603模拟信号与数字信号的转换通过模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）实现模拟信号与数字信号之间的转换。01模拟信号的定义连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度，或频率，或相位随时间作连续变化。02数字信号的定义用一系列断续变化的物理量来表示的信息，其信号的幅度取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。模拟信号与数字信号92024/3/26半导体的基本概念01半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。通常由硅和锗等半导体元素构成。半导体器件的分类02根据功能和用途，半导体器件可分为二极管、晶体管、场效应管等。半导体器件的工作原理03以二极管为例，当二极管两端加上正向电压时，P区的空穴和N区的电子向对方扩散，形成正向电流；当加上反向电压时，由于少数载流子的存在，形成微弱的反向电流。半导体器件工作原理102024/3/2603放大电路分析与设计112024/3/26包括输入信号源、放大元件（晶体管或场效应管）、集电极（或漏极）负载电阻、电源等部分。放大电路的基本组成基于放大元件的控制作用，将输入信号放大并输出到负载上。其中，放大元件根据输入信号的变化，控制输出信号的幅度和相位。放大电路的工作原理根据放大元件的不同，可分为晶体管放大电路和场效应管放大电路；根据信号处理方式的不同，可分为模拟放大电路和数字放大电路。放大电路的类型基本放大电路组成及工作原理122024/3/26放大倍数输入电阻输出电阻失真度放大电路性能指标分析01020304表示输出信号与输入信号之间的幅度比，是衡量放大电路放大能力的重要指标。反映放大电路对输入信号源的影响程度，输入电阻越大，对信号源的影响越小。反映放大电路带负载的能力，输出电阻越小，带负载能力越强。衡量放大电路输出信号与输入信号的相似程度，失真度越小，输出信号越接近输入信号。132024/3/26放大电路设计方法设计电路结构根据性能指标和所选的放大元件，设计合适的电路结构，包括输入电路、输出电路和偏置电路等。选择合适的放大元件根据性能指标和实际需求，选择合适的晶体管或场效应管作为放大元件。确定性能指标根据实际需求，确定放大电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻、失真度等性能指标。调整电路参数通过调整电路中的电阻、电容等元件参数，使放大电路达到预定的性能指标。测试与验证搭建实验电路，对设计的放大电路进行测试与验证，确保其满足实际需求。142024/3/2604功率放大电路与电源电路152024/3/26功率放大电路主要由输入级、中间级和输出级三部分组成。输入级用于接收输入信号，中间级用于信号的放大和处理，输出级则负责将放大后的信号输出到负载上。组成功率放大电路的工作原理是将输入信号进行放大，以驱动负载。在放大过程中，电路会根据输入信号的特性，如幅度、频率等，进行相应的放大和调整，以保证输出信号能够满足负载的要求。同时，功率放大电路还需要考虑效率、失真、稳定性等因素。工作原理功率放大电路组成及工作原理162024/3/26电源电路组成及工作原理电源电路主要由整流电路、滤波电路和稳压电路三部分组成。整流电路将交流电转换为直流电，滤波电路用于平滑直流电中的脉动成分，稳压电路则用于保持输出电压的稳定。组成电源电路的工作原理是将输入的交流电或直流电转换为稳定的直流电压，以供电子设备使用。在电源电路中，整流电路将交流电转换为直流电，滤波电路则通过电容、电感等元件滤除直流电中的脉动成分，使得输出电压更加平滑。稳压电路则通过调整电路中的元件参数或使用反馈控制等方式，保持输出电压的稳定。工作原理172024/3/26功率放大电路设计实例以音频功率放大器为例，设计一款能够驱动扬声器的功率放大电路。该电路需要具有较高的保真度、低失真和低噪音等特点。在设计过程中，需要选择合适的放大器件、确定各级电路的参数、进行PCB布局和布线等。电源电路设计实例以开关电源为例，设计一款能够为电子设备提供稳定直流电压的电源电路。该电路需要具有高效率、低纹波、低噪音和过流过压保护等特点。在设计过程中，需要选择合适的拓扑结构、确定主要元件的参数、进行PCB布局和布线等。同时还需要考虑电磁兼容性（EMC）和安全性等问题。功率放大电路和电源电路设计实例182024/3/2605信号处理与滤波技术192024/3/26对信号进行提取、变换、分析、综合等操作，以达到特定目的的过程。信号处理定义根据信号性质可分为模拟信号和数字信号；根据信号特点可分为确定性信号和随机信号。信号分类包括时域分析、频域分析、复频域分析等。信号处理基本方法信号处理基本概念和方法202024/3/26滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。滤波器定义根据选频作用可分为低通、高通、带通和带阻滤波器；根据处理信号类型可分为模拟滤波器和数字滤波器。滤波器类型不同类型的滤波器具有不同的频率响应特性和应用场景，如低通滤波器允许低频信号通过，高通滤波器允许高频信号通过等。滤波器特点滤波器类型及特点212024/3/26在音响设备中，通过信号处理技术对音频信号进行放大、均衡、降噪等处理，以改善音质和听感。音频信号处理在图像处理领域，信号处理技术可用于图像增强、去噪、压缩等，提高图像质量和传输效率。图像信号处理在通信系统中，信号处理技术是实现信号调制、解调、信道编码等关键功能的基础，保障通信质量和可靠性。通信信号处理在生物医学领域，信号处理技术可用于心电图、脑电图等生物电信号的检测和分析，为医学诊断和治疗提供依据。生物医学信号处理信号处理技术应用实例222024/3/2606模拟电子技术应用与发展趋势232024/3/26通信领域音频与视频处理仪器仪表自动控制模拟电子技术在各个领域的应用模拟电子技术是通信系统的核心，包括信号放大、调制与解调、滤波等关键功能。模拟电子技术是各类电子测量仪器，如示波器、信号发生器等的核心技术。在音频放大、录音、播放以及视频信号处理等方面，模拟电子技术发挥着重要作用。在自动控制系统中，模拟电子技术用于实现信号的放大、转换、比较等功能。242024/3/26随着集成电路技术的发展，模拟电子器件的尺寸不断缩小，性能不断提升。微型化节能环保的需求推动模拟电子技术向低功耗方向发展。低功耗模拟电子技术发展趋势和挑战252024/3/26高精度：高精度模拟电子技术是满足现代科技对信号处理精度要求的必然趋势。模拟电子技术发展趋势和挑战262024/3/26制造工艺高精度模拟电子器件的制造需要先进的工艺和设备支持。设计复杂性随着应用需求的提高，模拟电子系统的设计越来越复杂，需要更高的设计水平和经验。可靠性问题在微型化和低功耗趋势下，如何保证模拟电子器件的可靠性是一个重要挑战。模拟电子技术发展趋势和挑战272024/3/26ABCD新型器件结构通过创新器件结构，如采用新型材料或改进现有结构，提高模拟电子器件的性能。智能化技术引入人工智能、机