(2024年)《模擬電子技術(shù)》課程教案x

《模擬電子技術(shù)》課程教案x12024/3/26CATALOGUE目錄課程介紹與教學(xué)目標模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)知識放大電路分析與設(shè)計功率放大電路與電源電路信號處理與濾波技術(shù)模擬電子技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢22024/3/2601課程介紹與教學(xué)目標32024/3/26

課程背景及意義電子技術(shù)是現(xiàn)代信息社會的重要基礎(chǔ)，模擬電子技術(shù)作為電子技術(shù)的重要組成部分，在通信、計算機、自動化等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。隨著科技的不斷發(fā)展，模擬電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，對模擬電子技術(shù)的掌握程度已成為衡量電子類專業(yè)人才的重要標準。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握模擬電子技術(shù)的基本概念和基本原理，為進一步學(xué)習(xí)數(shù)字電子技術(shù)、通信原理等課程打下基礎(chǔ)。42024/3/26掌握模擬電子技術(shù)的基本概念、基本原理和基本分析方法。知識目標能力目標素質(zhì)目標能夠運用所學(xué)知識分析和解決簡單的模擬電子電路問題，具備初步的電子電路設(shè)計和實驗?zāi)芰?。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和職業(yè)素養(yǎng)。030201教學(xué)目標與要求52024/3/26《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第五版），童詩白、華成英主編，高等教育出版社?！峨娮泳€路設(shè)計·基礎(chǔ)篇》（第二版），謝嘉奎主編，高等教育出版社；《模擬電路分析與設(shè)計》，李瀚蓀主編，清華大學(xué)出版社。教材選用及參考書目參考書目教材選用62024/3/2602模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)知識72024/3/26電子技術(shù)的定義研究電子器件、電子電路及其系統(tǒng)的分析、設(shè)計和制造技術(shù)的一門科學(xué)。電子技術(shù)的發(fā)展歷程從真空電子管到半導(dǎo)體器件，再到集成電路和微電子技術(shù)。電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域通信、計算機、自動控制、測量儀器等。電子技術(shù)基本概念82024/3/2603模擬信號與數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）實現(xiàn)模擬信號與數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換。01模擬信號的定義連續(xù)變化的物理量表示的信息，其信號的幅度，或頻率，或相位隨時間作連續(xù)變化。02數(shù)字信號的定義用一系列斷續(xù)變化的物理量來表示的信息，其信號的幅度取值是離散的，幅值表示被限制在有限個數(shù)值之內(nèi)。模擬信號與數(shù)字信號92024/3/26半導(dǎo)體的基本概念01半導(dǎo)體是指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。通常由硅和鍺等半導(dǎo)體元素構(gòu)成。半導(dǎo)體器件的分類02根據(jù)功能和用途，半導(dǎo)體器件可分為二極管、晶體管、場效應(yīng)管等。半導(dǎo)體器件的工作原理03以二極管為例，當二極管兩端加上正向電壓時，P區(qū)的空穴和N區(qū)的電子向?qū)Ψ綌U散，形成正向電流；當加上反向電壓時，由于少數(shù)載流子的存在，形成微弱的反向電流。半導(dǎo)體器件工作原理102024/3/2603放大電路分析與設(shè)計112024/3/26包括輸入信號源、放大元件（晶體管或場效應(yīng)管）、集電極（或漏極）負載電阻、電源等部分。放大電路的基本組成基于放大元件的控制作用，將輸入信號放大并輸出到負載上。其中，放大元件根據(jù)輸入信號的變化，控制輸出信號的幅度和相位。放大電路的工作原理根據(jù)放大元件的不同，可分為晶體管放大電路和場效應(yīng)管放大電路；根據(jù)信號處理方式的不同，可分為模擬放大電路和數(shù)字放大電路。放大電路的類型基本放大電路組成及工作原理122024/3/26放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻失真度放大電路性能指標分析01020304表示輸出信號與輸入信號之間的幅度比，是衡量放大電路放大能力的重要指標。反映放大電路對輸入信號源的影響程度，輸入電阻越大，對信號源的影響越小。反映放大電路帶負載的能力，輸出電阻越小，帶負載能力越強。衡量放大電路輸出信號與輸入信號的相似程度，失真度越小，輸出信號越接近輸入信號。132024/3/26放大電路設(shè)計方法設(shè)計電路結(jié)構(gòu)根據(jù)性能指標和所選的放大元件，設(shè)計合適的電路結(jié)構(gòu)，包括輸入電路、輸出電路和偏置電路等。選擇合適的放大元件根據(jù)性能指標和實際需求，選擇合適的晶體管或場效應(yīng)管作為放大元件。確定性能指標根據(jù)實際需求，確定放大電路的放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、失真度等性能指標。調(diào)整電路參數(shù)通過調(diào)整電路中的電阻、電容等元件參數(shù)，使放大電路達到預(yù)定的性能指標。測試與驗證搭建實驗電路，對設(shè)計的放大電路進行測試與驗證，確保其滿足實際需求。142024/3/2604功率放大電路與電源電路152024/3/26功率放大電路主要由輸入級、中間級和輸出級三部分組成。輸入級用于接收輸入信號，中間級用于信號的放大和處理，輸出級則負責將放大后的信號輸出到負載上。組成功率放大電路的工作原理是將輸入信號進行放大，以驅(qū)動負載。在放大過程中，電路會根據(jù)輸入信號的特性，如幅度、頻率等，進行相應(yīng)的放大和調(diào)整，以保證輸出信號能夠滿足負載的要求。同時，功率放大電路還需要考慮效率、失真、穩(wěn)定性等因素。工作原理功率放大電路組成及工作原理162024/3/26電源電路組成及工作原理電源電路主要由整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路三部分組成。整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，濾波電路用于平滑直流電中的脈動成分，穩(wěn)壓電路則用于保持輸出電壓的穩(wěn)定。組成電源電路的工作原理是將輸入的交流電或直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓，以供電子設(shè)備使用。在電源電路中，整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，濾波電路則通過電容、電感等元件濾除直流電中的脈動成分，使得輸出電壓更加平滑。穩(wěn)壓電路則通過調(diào)整電路中的元件參數(shù)或使用反饋控制等方式，保持輸出電壓的穩(wěn)定。工作原理172024/3/26功率放大電路設(shè)計實例以音頻功率放大器為例，設(shè)計一款能夠驅(qū)動揚聲器的功率放大電路。該電路需要具有較高的保真度、低失真和低噪音等特點。在設(shè)計過程中，需要選擇合適的放大器件、確定各級電路的參數(shù)、進行PCB布局和布線等。電源電路設(shè)計實例以開關(guān)電源為例，設(shè)計一款能夠為電子設(shè)備提供穩(wěn)定直流電壓的電源電路。該電路需要具有高效率、低紋波、低噪音和過流過壓保護等特點。在設(shè)計過程中，需要選擇合適的拓撲結(jié)構(gòu)、確定主要元件的參數(shù)、進行PCB布局和布線等。同時還需要考慮電磁兼容性（EMC）和安全性等問題。功率放大電路和電源電路設(shè)計實例182024/3/2605信號處理與濾波技術(shù)192024/3/26對信號進行提取、變換、分析、綜合等操作，以達到特定目的的過程。信號處理定義根據(jù)信號性質(zhì)可分為模擬信號和數(shù)字信號；根據(jù)信號特點可分為確定性信號和隨機信號。信號分類包括時域分析、頻域分析、復(fù)頻域分析等。信號處理基本方法信號處理基本概念和方法202024/3/26濾波器是一種選頻裝置，可以使信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減其他頻率成分。濾波器定義根據(jù)選頻作用可分為低通、高通、帶通和帶阻濾波器；根據(jù)處理信號類型可分為模擬濾波器和數(shù)字濾波器。濾波器類型不同類型的濾波器具有不同的頻率響應(yīng)特性和應(yīng)用場景，如低通濾波器允許低頻信號通過，高通濾波器允許高頻信號通過等。濾波器特點濾波器類型及特點212024/3/26在音響設(shè)備中，通過信號處理技術(shù)對音頻信號進行放大、均衡、降噪等處理，以改善音質(zhì)和聽感。音頻信號處理在圖像處理領(lǐng)域，信號處理技術(shù)可用于圖像增強、去噪、壓縮等，提高圖像質(zhì)量和傳輸效率。圖像信號處理在通信系統(tǒng)中，信號處理技術(shù)是實現(xiàn)信號調(diào)制、解調(diào)、信道編碼等關(guān)鍵功能的基礎(chǔ)，保障通信質(zhì)量和可靠性。通信信號處理在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，信號處理技術(shù)可用于心電圖、腦電圖等生物電信號的檢測和分析，為醫(yī)學(xué)診斷和治療提供依據(jù)。生物醫(yī)學(xué)信號處理信號處理技術(shù)應(yīng)用實例222024/3/2606模擬電子技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢232024/3/26通信領(lǐng)域音頻與視頻處理儀器儀表自動控制模擬電子技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用模擬電子技術(shù)是通信系統(tǒng)的核心，包括信號放大、調(diào)制與解調(diào)、濾波等關(guān)鍵功能。模擬電子技術(shù)是各類電子測量儀器，如示波器、信號發(fā)生器等的核心技術(shù)。在音頻放大、錄音、播放以及視頻信號處理等方面，模擬電子技術(shù)發(fā)揮著重要作用。在自動控制系統(tǒng)中，模擬電子技術(shù)用于實現(xiàn)信號的放大、轉(zhuǎn)換、比較等功能。242024/3/26隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，模擬電子器件的尺寸不斷縮小，性能不斷提升。微型化節(jié)能環(huán)保的需求推動模擬電子技術(shù)向低功耗方向發(fā)展。低功耗模擬電子技術(shù)發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)252024/3/26高精度：高精度模擬電子技術(shù)是滿足現(xiàn)代科技對信號處理精度要求的必然趨勢。模擬電子技術(shù)發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)262024/3/26制造工藝高精度模擬電子器件的制造需要先進的工藝和設(shè)備支持。設(shè)計復(fù)雜性隨著應(yīng)用需求的提高，模擬電子系統(tǒng)的設(shè)計越來越復(fù)雜，需要更高的設(shè)計水平和經(jīng)驗。可靠性問題在微型化和低功耗趨勢下，如何保證模擬電子器件的可靠性是一個重要挑戰(zhàn)。模擬電子技術(shù)發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)272024/3/26ABCD新型器件結(jié)構(gòu)通過創(chuàng)新器件結(jié)構(gòu)，如采用新型材料或改進現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，提高模擬電子器件的性能。智能化技術(shù)引入人工智能、機