<模拟电子电路与技术基础>课程 学习MAP图

Presentation on theme: "<模拟电子电路与技术基础>课程 学习MAP图"— Presentation transcript:

1 <模拟电子电路与技术基础>课程 学习MAP图
西安电子科技大学 孙肖子

2 <模拟电子电路与技术基础>MAP
<模拟电子电路与技术基础>是一门介绍电子器件原理和 研究模拟电路分析、应用、设计的课程。 为什么学 学什么 怎么学

3 为什么要学习<模拟电子电路与技术基础>?
▲ 是电子、电气、信息类专业的技术基础主干课程 ▲为后续专业基础课和专业课打下必备基础的课程 :

4 为什么要学习<模拟电子电路与技术基础>?
电子设备：从物理世界获取信息，进行处理，再将信息返回物理世界,物理世界本质是模拟的! 模拟信号--- 时间与幅度 都是连续的信号 ▲ 是直面应用, 学会解决实际工程问题的课程 !

5 <模拟电子电路与技术基础>学什么 ?
教学次序： “先集成, 后分立” “先宏观, 后微观” “先外部, 后内部” 最终落实到系统应用。 包括两部分： 电子器件 电子电路 这里先讲一讲电子器件的发展故事 !

6 <模拟电子电路与技术基础>学什么 ?
回忆一下电路课遇到的元器件… 电感/变压器 电阻 电容 耗能元件 储能元件(实际也有损耗) 非线性器件 压控电压源 压控电流源 流控电压源 流控电流源 寻找能量转换和具有功率放大功能的新元件? 6/pp 6

7 寻找真实的,物理的非线性器件和受控源的探索之路
1.电子管的发明开创了电子学时代 1904年英国物理学家和电气工程师弗莱明发明了电子管，并获得了 发明专利权。人类第一只电子管的诞生，开创了电子学时代! 真空三极管并不是“完美”的压控电流源, 具有非线性特性。

8 寻找真实的,物理的非线性器件和受控源的探索之路
电子管的问题

9 2.半导体器件登场迅速成为电子学的主角---晶体管的发明 针对真空电子管的问题,人们将兴趣目光转向固体内部
由贝尔实验室理论物理学家威廉·肖克利（ 年）、 理论物理学家约翰·巴丁（ 年） 实验物理学家沃尔特·布拉顿（ 年） 三人组成的研究小组于1947年12月发明了 具有放大作用的点触式晶体三极管 1956年三人获得了诺贝尔物理学奖。 世界上第一枚晶体三极管(复制品)

10 2.半导体器件登场迅速成为电子学的主角---晶体管的发明
各种晶体三极管 高频/微波三极管 中/大功率三极管 小功率三极管 光敏三极管 电力晶闸管 薄膜三极管 现代的晶体二极管 检波管/小信号二极管 整流二极管 发光二极管 光敏二极管 稳压二极管 瞬态抑制管(TVS) 10/pp 10

11 3.器件电路合一引起的革命--集成电路的发明
分立元件晶体管和场效应管仍有许多局限性,构成复杂系统时需要很多联线,极大影响了电子设备的性能.人们思考:如果将管子,电阻,电容,互连线都集成在一起不更好吗? 1952年英国皇家雷达研究所提出“集成电路”的概念 1958年9月12日美国德州仪器公司年轻工程师 杰克·基尔比（Jack S. Kilby，34岁）发明了 世界第一片集成电路---相移振荡器，成功地实现了 把电子器件（电阻、电容、晶体管,包括互连线）集成在一块 半导体材料上的构想，而获得了集成电路发明专利权。 杰克·基尔比2000年获诺贝尔物理学奖。

12 一粒砂里有一个世界 一朵花里有一个天堂 把无穷无尽握在手掌 永恒宁非是刹那时光
3.器件电路合一引起的革命--集成电路的发明 电子管(真空管) 晶体管 集成电路 系统集成(SOC) 50年 10年 借用W.Black( )的不朽名句来描述微电子的未来： 一粒砂里有一个世界 一朵花里有一个天堂 把无穷无尽握在手掌 永恒宁非是刹那时光

13 <模拟电子电路与技术基础>学什么 ?
放大器是最基础最核心的部件 模拟 电子电路 器件：晶体管, 场放应管 放大器 分立元件放大器 集成运算放大路 滤波器：低通、高通、带通、 带阻、全通。 振荡器 电源及电源管理

14 难在器件非线性, 温度不稳定性及其它“敏感”性！
有人反映模拟电路比较难学, 为什么? 难在器件非线性, 温度不稳定性及其它“敏感”性！ 对R,C数值敏感; 对频率敏感; 对噪声,干扰敏感; 对电源电压敏感; …….

15 降低敏感度,提高稳定性,改善非线性的主要措施:
A.提高器件性能,发明新器件和新电路 B.引入负反馈 问题转变为：怎么把 放大器的增益A做大 （不要求线性好， 不要求稳定度好， 相对容易得多）

16 Operational Amplifier
降低敏感度,提高稳定性的主要措施: 负反馈的商机： 相减和高倍放大部分电路可以做成通用件出售 运算放大器！ Operational Amplifier 电子工程师都想购买运算放大器-----只需简单设计反馈电路（F），就可以轻松实现各种高性能电路！ 16/pp 16

17 运算放大器 运算放大器的应用：加不同的反馈网络F构成功能各异的电路 （1）运放 + 电阻反馈： 比例放大、加、减法、I/V变换
（2）运放 + 电容反馈： 积分、微分、电荷放大器 （3）运放 + RC反馈网络:低通、高通、带通、滤波器 （4）运放 + 二极管三极管：精密检波、对数/指数电路 （5）运放 + 正反馈： 振荡器、双稳态记忆、迟滞比较 （6）运放不加反馈： 门限比较器、整形电路 （7）运放 + 被控对象： 自动控制电路、PID控制器 （8）运放 + 三极管扩流：稳压电源、功率放大器 … … 学分立器件->掌握原理 用集成运放->追求指标 实际工程中，设计电路应该首选采用运算放大器实现 17/pp 17

18 概念性,实践性,工程性特别强 模电课的特点和学习方法---怎么学? 课程特点: 学习方法: “注重物理概念，采用工程观点；
重视实验练习，善于总结对比； 理论联系实际，注意应用背景； 寻求内在规律，巧用虚拟仿真。”

19 结束语 模电为什么难？ --没有理想的器件 模电的核心问题是什么？ --如何用不理想的器件逼近理想性能 模电是不仅技术，更是艺术
--需要艺术家的灵感发明新电路形式 --需要科学家的严谨追求细节的完美 --需要工程师的经验在成本和性能之间平衡 模电如人生：在不完美中追求完美！ 19/pp 19