《電工學A(II)》課程教學大綱

第頁《電工學A(II)》課程教學大綱課程編號：022102課程名稱：電工學A(II)/ElectrotechnicsA(II)課程類型：平臺課總學時：64講課學時：64實驗學時：0學分：4適用對象：機械工程、物理學、應用物理學等專業(yè)開課單位：機械工程學院一、課程性質(zhì)和教學目標本課程是物理學類專業(yè)的一門主要專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過本課程的學習，使學生獲得電子技術(shù)必要的基本理論、基本知識和基本技能，了解電子技術(shù)的應用和我國電子技術(shù)發(fā)展的概況，為學習后續(xù)課程以及從事相關(guān)的工程技術(shù)工作和科學研究打下良好的基礎(chǔ)。本課程主要包括兩個方面的內(nèi)容：模擬電子電路分析和設(shè)計；數(shù)字電子電路分析與設(shè)計。。通過學習要求達到以下目標：知識目標：目標1：掌握基本放大電路的基本結(jié)構(gòu)和分析方法；掌握集成運算放大器的線性和非線性應用；理解電子電路中反饋的概念并掌握其判別方法；理解直流穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)、工作原理和集成穩(wěn)壓器的使用方法（支撐畢業(yè)要求1.2）。目標2：掌握基本邏輯門電路的邏輯功能；理解邏輯代數(shù)運算法則，掌握邏輯函數(shù)的化簡方法；掌握組合邏輯電路的分析方法；理解常見的組合邏輯電路的工作原理和應用；理解雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和無穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理及其應用；掌握時序邏輯電路的分析和設(shè)計方法（支撐畢業(yè)要求1.2）。能力目標：使學生獲得電子技術(shù)必要的基本理論、基本知識和基本技術(shù)，能夠利用電工學理論和方法對工程問題加以研究、計算和分析（支撐畢業(yè)要求2.2）二、教學內(nèi)容及要求1、二極管和晶體管（一）教學內(nèi)容1)半導體的導電特性2)PN結(jié)及其導電性3)二極管4)穩(wěn)壓二極管5)晶體管6)光電器件（二）教學要求教學要求：了解半導體的導電特性，本征半導體和雜質(zhì)半導體中自由電子和空穴的產(chǎn)生過程和數(shù)量差異以及溫度對半導體器件穩(wěn)定性的影響；了解PN結(jié)及其單向?qū)щ娦?；了解二極管的結(jié)構(gòu)和類型，理解二極管的伏安特性和主要參數(shù)的意義，并對重要參數(shù)有數(shù)量級的概念；了解穩(wěn)壓二極管的結(jié)構(gòu)和伏安特性，會用穩(wěn)壓二極管組成穩(wěn)壓電路；熟悉晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電流放大作用，理解其伏安特性曲線和主要參數(shù)的意義，熟悉晶體管放大區(qū)、截止區(qū)和飽和區(qū)工作時所需要的外部條件；了解常用的光電器件的工作原理。重點：二極管和晶體管伏安特性；包含二極管電路的分析；晶體管工作狀態(tài)的判別方法。難點是：包含二極管的電路的分析，晶體管工作狀態(tài)的判別。2、基本放大電路（一）教學內(nèi)容1)放大電路的基本結(jié)構(gòu)2)放大電路的靜態(tài)分析3)放大電路的動態(tài)分析4)靜態(tài)工作點的穩(wěn)定5)頻率特性6)射極輸出器7)差分放大電路8)功率放大電路9)場效應管及其放大電路（二）教學要求教學要求：理解共發(fā)射極放大電路的工作原理，掌握估算法、圖解法和微變等效電路法，能夠?qū)Ψ糯箅娐返撵o態(tài)和動態(tài)工作進行定量分析；理解穩(wěn)定靜態(tài)工作點的意義，理解分壓式偏置電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理；熟悉射極輸出器電路的特點及其應用；了解放大電路的頻率特性，理解頻率失真和通頻帶的概念；了解差分放大電路的結(jié)構(gòu)和工作原理，理解其對共模信號和差模信號的放大作用為何不同；了解互補功率放大電路的結(jié)構(gòu)和工作原理；了解MOS管的結(jié)構(gòu)和工作原理，理解其控制特點；了解共源極放大電路的偏置電路和放大原理。重點：采用估算法和圖解法進行共發(fā)射極放大電路的靜態(tài)分析；采用微變等效電路法和圖解法進行共發(fā)射極放大電路的動態(tài)分析；分壓式偏置共發(fā)射極放大電路穩(wěn)定靜態(tài)工作點的原理及其靜態(tài)分析和動態(tài)分析；射極輸出器的特點及其靜態(tài)分析和動態(tài)分析；差分放大電路的工作原理及其靜態(tài)分析和動態(tài)分析。難點是：微變等效電路法。3、集成運算放大器（一）教學內(nèi)容1)集成運算放大器的組成和特點2)集成運算放大器的主要參數(shù)和電壓傳輸特性3)集成運算放大器的理性化模型及理想化的條件4)集成運算放大器的分析原則5)集成運算放大器的線性應用6)集成運算放大器的非線性應用7)使用集成運算放大器時應注意的問題（二）教學要求教學要求：了解集成運算放大器的基本組成和特點、各主要參數(shù)的意義，理解集成運算放大器理想化的主要條件，理解集成運算放大器的電壓傳輸特性；掌握集成運算放大器的線性應用和非線性應用的基本條件和分析依據(jù)；理解“虛短”“虛斷”和“虛地”的概念，能夠熟練應用這些概念對集成運算放大器應用電路進行分析和設(shè)計；掌握集成運算放大器線性應用的三種基本輸入方式（反相輸入、同相輸入和差分輸入）及其電路特點；熟悉比例放大器、反相器、同相器、加法器、減法器、積分器、微分器等基本運算電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點和功能，并能分析由這些電路組成的其他運算電路；掌握用集成運算放大器構(gòu)成非線性應用的基本電路的方法，熟悉電壓比較器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理，了解遲滯比較器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理和特點；了解由集成運算放大器在實際使用中應注意的事項以及對輸入和輸出端的保護方法。重點：熟練應用“虛短”“虛斷”和“虛地”的概念進行集成運算放大器應用電路的分析；掌握集成運算放大器在信號運算方面的應用；掌握集成運算放大器在信號處理方面的應用。難點是：集成運算放大器的線性應用。4、電子電路中的反饋（一）教學內(nèi)容1)反饋的基本概念2)放大電路中的負反饋3)振蕩電路中的正反饋（二）教學要求教學要求：理解反饋、負反饋和正反饋的概念；理解輸出量、反饋量和反饋信號的關(guān)系；理解輸入信號、反饋信號和凈輸入信號的關(guān)系；會用瞬時極性法判別集成運算放大電路中的負反饋，并按步驟分析欺負反饋的類型；會判別分析射極輸出器中負反饋的類型；理解負反饋對放大電路性能的影響；理解正弦波振蕩電路自激振蕩的條件；理解RC和LC正弦波振蕩電路的基本組成、起振條件、穩(wěn)幅原理與振蕩頻率；會用瞬時極性法根據(jù)相位條件判別RC振蕩電路和LC振蕩電路能否產(chǎn)生自激振蕩。重點：無功功率電源最優(yōu)分布；電壓中樞點的概念及其選擇；中樞點電壓管理曲線的制定方法；中樞點電壓的三種調(diào)整方式及其調(diào)壓范圍；電力系統(tǒng)中各種調(diào)壓措施的工作原理、適用范圍、優(yōu)缺點及調(diào)壓計算。難點是：反饋類型的判別。5、直流穩(wěn)壓電源（一）教學內(nèi)容1)單相半波整流電路2)單相橋式整流電路3)濾波電路4)直流穩(wěn)壓電源（二）教學要求教學要求：理解單相半波整流電路和橋式整流電路的原理，會分析整流電路，能畫出整流電壓和整流電流的波形圖；會計算單相半波整流電路和橋式整流電路的整流電壓平均值Uo、電流平均值Io和整流元件所承受的最高反向電壓URM；會根據(jù)Uo，Io和URM查手冊選擇整流元件；理解濾波電路的濾波原理；理解穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理；理解集成穩(wěn)壓電源常用系列（78系列和79系列）的使用方法。重點：整流和濾波電路分析和計算；穩(wěn)壓電路工作原理。難點是：整流和濾波電路計算和元件選擇。6、門電路和組合邏輯電路（一）教學內(nèi)容1)數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識2)邏輯代數(shù)的基本知識3)TTL門電路4)CMOS門電路5)組合邏輯電路及其分析與設(shè)計6)常用組合邏輯電路（二）教學要求教學要求：掌握與非、或非、非門、與非門、或非門和異或門的邏輯功能；了解三態(tài)門、傳輸門的概念和功能；了解TTL和CMOS門電路的特點、電壓傳輸特性和主要參數(shù)；掌握邏輯代數(shù)的基本運算法則和基本定律，熟練應用邏輯表達式、邏輯狀態(tài)表和邏輯圖表示邏輯函數(shù)，掌握邏輯函數(shù)的化簡方法；掌握對簡單組合邏輯電路進行分析和設(shè)計的方法和步驟；理解加法器、編碼器和譯碼器的工作原理，了解七段顯示譯碼器的功能；了解數(shù)據(jù)選擇器、數(shù)據(jù)分配器的工作原理。重點：基本邏輯門電路的功能；邏輯代數(shù)及其運算法則；邏輯函數(shù)的化簡；組合邏輯電路的分析與設(shè)計。難點是：邏輯函數(shù)的化簡；組合邏輯電路的分析與設(shè)計。7、觸發(fā)器和時序邏輯電路（一）教學內(nèi)容1)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器2)寄存器3)計數(shù)器4)時序邏輯電路及其分析與設(shè)計5)常用時序邏輯電路6)555定時器（二）教學要求教學要求：掌握RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器和T觸發(fā)器的邏輯功能；理解時序邏輯電路的概念和工作特點；理解數(shù)據(jù)寄存器、移位寄存器的工作原理和分析方法；理解同步、異步二進制計數(shù)器和十進制計數(shù)器的工作原理和分析方法，會用常見的集成計數(shù)器構(gòu)成任意進制計數(shù)器，會畫出相應的時序波形圖；了解555定時器及用555定時器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器的工作原理并能夠成常用的應用電路。重點：RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器和T觸發(fā)器的工作原理和邏輯功能；數(shù)據(jù)寄存器、移位寄存器的工作原理和分析方法；時序邏輯電路的分析與設(shè)計；555定時器及其應用。難點是：時序邏輯電路的分析與設(shè)計。8、數(shù)字量和模擬量的轉(zhuǎn)換（一）教學內(nèi)容1)數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換的基本概念2)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器3)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器4)選用原則（二）教學要求教學要求：了解模擬量和數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的意義；了解數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路的組成部分和結(jié)構(gòu)類型，理解實現(xiàn)數(shù)-模轉(zhuǎn)換的過程及轉(zhuǎn)換電路各部分的作用；了解模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)類型，理解實現(xiàn)模-數(shù)轉(zhuǎn)換機轉(zhuǎn)換電路各部分的作用；了解數(shù)-模轉(zhuǎn)換器和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標及選用原則。重點：數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的組成和工作原理；數(shù)-模轉(zhuǎn)換器和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的選用原則。難點是：數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器的組成和工作原理。三、課程建設(shè)與改革（含教學思想、教學方法、教學手段）電子技術(shù)是物理學類相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在專業(yè)課程體系中起到一個承上起下的樞紐作用，占有十分重要的地位。為培養(yǎng)具有物理學和應用物理學方面寬廣、扎實的基本理論知識和專業(yè)知識，具備分析問題的基本技能和方法，適應社會發(fā)展，具有高素質(zhì)、工程能力強的應用型人才。本課程教學過程中注重內(nèi)容的優(yōu)化與整合，突出基本概念和基本方法，強化應知應會知識；通過課堂教學并配合實踐教學，加強理論與實際的結(jié)合，培養(yǎng)工程意識與工程應用能力。在教學方法上采用課堂講授與輔導答疑相結(jié)合的方法。教學手段上采用常規(guī)教學與多媒體教學相結(jié)合的形式。四、教學環(huán)節(jié)學時分配學時分配表序號教學內(nèi)容講課習題課討論課實驗其他小計1二極管和晶體管662基本放大電路122143集成運算放大器884電子電路中的反饋4265直流穩(wěn)壓電源446門電路和組合邏輯電路10212