電工電子學（二）機械電子工程

PAGEPAGE9《電工電子學（二）》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱電工電子學（二）課程編號320050042課程性質必修課課程類別學科專業(yè)基礎課開課單位智能與信息工程學院授課學期第4學期學分/學時3/48課內學時48理論授課40上機學時0課內實踐0實驗學時8課外學時0適用專業(yè)機械電子工程是否雙語否先修課程高等數學、大學物理、大學英語、工程制圖后續(xù)課程工業(yè)機器人設計與集成、工業(yè)機器人的應用技術二、課程簡介電工電子學（二）是高等工科院校機械電子工程專業(yè)的學科專業(yè)基礎課。本課程是電子技術部分，并著重加強電子技術的應用及一些新技術的介紹，內容包括半導體器件、基本放大電路，負反饋放大器，集成運算放大器的應用，邏輯門電路和組合邏輯電路等知識進行理論講授及實驗驗證，具備設計和分析機械電子工程問題中電子電路、機械電子領域工程問題的能力，全面考核學生對知識的掌握、運用、分析問題、解決問題能力,使學生具備實踐能力、創(chuàng)新能力和新產品設計開發(fā)能力。結合課程教學培養(yǎng)學生的科學思維能力，樹立理論聯系實際的工程觀點，良好的職業(yè)道德、創(chuàng)新精神，幫助學生樹立科學的世界觀。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學習，使學生達到以下目標：課程目標1.能夠描述電工電子學中電子技術中的基本概念、功能電路組成、工作原理、性能特點及其分析方法，總結邏輯代數的基本概念和定理輯函數的描述方法和化簡方法，具有抽象思維能力，邏輯分析能力，能為機械電子工程問題提供電路設計、數據分析等方面提供支撐，具有閱讀和應用能力。讓學生具有理論聯系實際的能力，用基本理論和方法解決實際問題的能力，能夠對機械電子工程領域工程問題進行分析、數學建模與求解，具備應用基本理論分析工程問題的能力。課程目標2.通過實驗教學環(huán)節(jié)進行電子電路基本技能訓練，培養(yǎng)學生實驗研究能力和電路常見故障排除能力，能夠安全科學的開展實驗，能夠正確采集整理實驗數據，并通過信息綜合，得到合理有效的結論。具備文獻資料檢索能力，并能夠分析機械電子工程問題，以獲得有效結論。課程目標3.能夠運用電子電路分析設計的基本方法，能準確選擇電路設計中的器件參數，基于工程設計和產品的基本設計方法和技術，了解影響設計目標和技術方案的各種因素。通過課程教學，培養(yǎng)學生追求真理的理想和獻身科學的精神，樹立學生現代科學的自然觀、宇宙觀和辯證唯物主義世界觀，激發(fā)學生求知熱情、探索和創(chuàng)新精神，使學生善于思考，勇于實踐。培養(yǎng)正確嚴謹的科學研究作風和踏實認真的研究方法，拓展自主實踐、主動創(chuàng)新的意識，為今后的科研工作及與專業(yè)有關的工程技術工作打好基礎。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點1.1：學習數學和相關的自然科學知識，能夠對機械電子工程領域復雜工程問題進行分析、數學建模與求解。指標點1.2：掌握解決機械電子工程領域問題所需的工程基礎知識，具備應用基本理論分析工程問題的能力。1-工程知識課程目標2指標點2.3：具備文獻資料檢索能力，能夠對文獻進行分析和歸納，并將其用于分析復雜機械電子工程問題，以獲得有效結論。指標點4.3：能夠通過構建實驗系統，安全科學的開展實驗，能夠正確采集整理實驗數據，并通過信息綜合，得到合理有效的結論。2-問題分析4-研究課程目標3指標點5.1：能夠合理選擇與使用解決復雜機械電子工程問題所需的多種儀器設備、信息資源、現代工程工具和信息技術工具；5-使用現代具四、課程基本教學內容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學內容第一單元半導體器件（學時數：8學時）1.課程主要內容（1）PN結的單向導電特性；半導體二極管，穩(wěn)壓管的伏安特性；半導體三極管的輸入輸出特性和主要參數。（2）雜質半導體的形成，內部多子和少子運動情況；PN結的形成；半導體三極管的結構和工作原理。（3）半導體的三種特性；場效應晶體管。2.重點和難點重點：PN結的單向導電特性；半導體二極管，穩(wěn)壓管的伏安特性；半導體三極管的結構、工作原理、輸入輸出特性和主要參數。難點：半導體二極管，穩(wěn)壓管，半導體三極管的應用。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范。（2）實驗：實驗設備的使用及晶體管測試：理解并掌握常用實驗儀器的用途和使用方法。學會用萬用表測二極管、三極管的管腳。4.學生學習預期成果對半導體的特性、形成、內部載流子的運動，PN結的形成、特性，半導體器件的結構、伏安特性和工作原理的歸納。判斷簡單電子電路的輸入輸出關系，可分析工程問題中的簡單電子電路。5.支撐課程目標課程目標1。第二單元基本放大電路（學時數：12學時）1.課程主要內容（1）基本放大電路1)放大的基本概念，放大電路的主要指標；2)放大電路的組成特點，靜態(tài)工作點設置的必要性；3)放大電路的直流、交流通路的畫法，計算放大電路的電壓放大倍數、輸入和輸出電阻；4)溫度對靜態(tài)工作點的影響，工作點穩(wěn)定電路、射極跟隨器的特點及電路分析，；（2）多級放大電路1)多級放大電路的耦合方式及特點；2)阻容耦合多級放大電路的工作原理和電壓放大倍數的計算；3)直接耦合放大電路中零點漂移現象及其抑制措施，差動放大電路的工作原理、輸入和輸出方式以及各項指標的計算。（3）集成運算放大電路1)集成運算放大器的內部電路，理想集成運放的特點和實際運放的主要參數；2)集成運放的種類、選擇和使用。（4）放大電路的頻率響應2.重點和難點重點：；放大電路的組成、參數及選擇、工作原理、分析方法。難點：放大電路的工作原理、分析方法。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范。（2）通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。（3）通過課堂討論，強化工程觀念，拓展知識應用能力和創(chuàng)新能力。（4）實驗：基本放大電路：掌握單管放大電路的靜態(tài)工作點及放大倍數的測量方法。觀察放大電路中，有關參數的變化對防大電路性能的影響。學會測量放大電路的輸入輸出電阻。掌握表的使用方法。4.學生學習預期成果能夠描述放大電路的基本概念、組成特點、參數選擇，熟練運用放大電路的工作原理、分析方法，能夠說出機械電子領域的相關技術標準體系，能運用相關知識分析機械電子領域工程問題中電子電路，熟練運用基本實驗方法，能夠按照給定的實驗方案，合理選用實驗儀器、設備和元器件，搭建實驗系統，并正確實施實驗，具備測試與調試電子電路的基本技能。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第三單元負反饋放大器（學時數：4學時）1.課程主要內容（1）反饋的基本概念和分類，會判斷反饋放大電路的類型和極性。（2）負反饋對放大電路性能的影響。2.重點和難點重點：反饋的基本概念和分類，會判斷反饋放大電路的類型和極性。難點：判斷反饋放大電路的類型和極性。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范。（2）通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力；4.學生學習預期成果能夠描述反饋的基本概念和分類，能運用所學對機械電子工程領域中的反饋放大電路的類型和極性進行識別、判斷，能夠描述負反饋對放大電路性能的影響。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第四單元集成運算放大器的應用（學時數：6學時）1.課程主要內容（1）理想集成運放線性應用和非線性應用的特點。（2）由集成運放組成的比例、求和、減法運算電路的工作原理以及輸入和輸出的關系。（3）電壓比較器工作原理以及輸入和輸出的關系。2.重點和難點重點：理想集成運放線性應用和非線性應用的特點。由集成運放組成的比例、求和、減法運算電路的工作原理以及輸入和輸出的關系。電壓比較器工作原理以及輸入和輸出的關系。難點：由集成運放組成的比例、求和、減法運算電路的工作原理以及輸入和輸出的關系。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范。（2）通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。（3）實驗：運算放大器：掌握運算放大器組件的工作原理及外部特性。用運放組件組成反相比例放大器和積分器，并測試其功能。4.學生學習預期成果能夠描述理想集成運放線性應用和非線性應用的特點，熟練使用線性應用的分析方法；具有求解工程問題中由集成運放組成的比例、求和、減法運算電路的能力，能夠分析運算電路的工作原理以及輸入和輸出關系。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。第五單元邏輯門電路和組合邏輯電路（學時數：18學時）1.課程主要內容（1）基本的邏輯關系和邏輯門電路（2）邏輯代數的三種基本運算、邏輯代數的基本公式和常用公式及基本定理；（3）邏輯函數及其描述方法、邏輯函數的化簡方法。（4）組合邏輯電路1）組合邏輯電路的分析方法和設計方法；2）常用的中規(guī)模組合邏輯模塊：編碼器、譯碼器、數據選擇器、加法器、數值比較器的工作原理、功能表和擴展應用。2.重點和難點重點：邏輯函數的四種表示方法：真值表、邏輯表達式、卡諾圖及邏輯圖以及它們之間的相互轉換、用公式法和卡諾圖法對邏輯函數進行化簡。組合邏輯電路的分析方法。難點：邏輯函數的卡諾圖化簡法。組合邏輯電路的分析與設計。3.教學方法（1）通過多媒體課件和傳統教學相結合，闡明課程與教學基本原理，豐富學生課程與教學的基本知識結構，培養(yǎng)學生的職業(yè)規(guī)范。（2）通過案例分析，強調理論與實踐相結合，促進學生知識整合，培養(yǎng)學生的反思能力。（3）實驗：門電路：了解集成電路芯片的基本常識，并掌握其運用方法，測試常用門電路的芯片邏輯功能。4.學生學習預期成果對各種不同數制進行相互轉換，檢驗邏輯代數的三種基本運算，能對一般邏輯問題進行歸納。總結邏輯代數的基本公式和常用公式及基本定律，能對邏輯函數進行化簡和變換、解決邏輯函數的表示方法、化簡和變換，能對邏輯函數的各種表示方法進行相互轉換。能運用相關知識分析機械工程中的電路問題。熟練撰寫基本實驗方法，能夠按照給定的實驗方案，搭建實驗系統并正確實施實驗，具備測試與調試機械電子工程電路的基本技能。5.支撐課程目標課程目標1、課程目標2、課程目標3。（二）課程基本教學內容對課程目標的支撐課程教學內容教學方法支撐的課程目標學時安排課內課外學時比例第一單元半導體器件講授法、實驗課程目標182:1第二單元基本放大電路講授法、案例教學、專題研討、實驗課程目標1、2、3122:1第三單元負反饋放大器講授法、案例教學課程目標1、2、342:1第四單元集成運算放大器的應用講授法、案例教學、專題研討、實驗課程目標1、2、362:1第五單元邏輯門電路和組合邏輯電路講授法、案例教學、實驗課程目標1、2、3182:1合計482:1五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構成（百分制）課程成績構成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績30-40%作業(yè)（百分制）50本門課程作業(yè)，主要考核知識歸納情況目標分值=0.5*作業(yè)平均成績測驗（百分制）30主要測試各單元知識應用情況目標分值=0.3*測驗平均成績課堂表現（百分制）20根據課堂討論，發(fā)言等情況打分，次數不限，最終總成績按比例折算，滿分20分。實踐成績10%實驗（百分制）100共計四次實驗，根據實驗操作、實驗過程、實驗結果、實驗數據分析和實驗報告等，評定學生成績目標分值=實驗平均成績期末考試50-60%知識40考核內容：上述各單元理論知識考試題型：判斷、選擇、填空、簡答、作圖、分析、計算等（任選，不低于四種）依據試卷評分標準進行評價能力30綜合應用20創(chuàng)新10（二）課程考核對課程目標的支撐教學內容考核內容考核方式支撐的課程目標第一單元半導體器件1-1半導體的基本知識與PN結1-2二極管1-3穩(wěn)壓二極管1-4雙極結型晶體管1-5場效晶體管1-6光電器件作業(yè)、測驗、實驗、期末考試課程目標1第二單元基本放大電路2-1放大器概述2-2單管放大電路靜態(tài)分析2-3單管放大電路動態(tài)分析2-4工作點穩(wěn)定的放大電路2-5射極跟隨器2-7多級放大電路2-8差分放大器2-10集成運算放大器作業(yè)、測驗、實驗、期末考試課程目標1、2、3第三單元負反饋放大器3-1反饋的基本概念3-2負反饋對放大器性能的影響作業(yè)、測驗、期末考試課程目標1、2、3第四單元集成運算放大器的應用4-1模擬運算電路4-2信號處理電路作業(yè)、測驗、實驗、期末考試課程目標1、2、3第五單元邏輯門電路和組合邏輯電路5-1基本邏輯關系和邏輯門電路5-2集成門電路5-3邏輯函數的表示和化簡5-4組合邏輯電路的分析和設計5-5組合邏輯部件作業(yè)、測驗、實驗、期末考試課程目標1、2、3六、使用教材、相關推薦書目及課程資源（一）使用教材劉全忠、劉艷莉.電工學Ⅱ-電工技術.高等教育出版社，2023（二）相關推薦書目1、劉永波.電工技術.機械工業(yè)出版社，20062、（美）FrankD.Petruzella著