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课程信息

《模拟电路》课程教学大纲

 

《模拟电路》课程教学大纲

 

课程名称:模拟电路

课程代码:TELE1004

英文名称:Analogue Circuits

课程性质:大类基础课程

学分/学时:3.5/63

开课学期:第3学期

 

适用专业:信息工程、电子信息工程、通信工程、微电子、电子科学与技术

先修课程:电路分析

后续课程:通信电子线路

开课单位:4166.com

课程负责人:周鸣籁

大纲执笔人:周鸣籁

大纲审核人:马强

 

一、课程性质和教学目标

课程性质:模拟电路是信息工程、电子信息工程、通信工程、微电子、电子科学与技术专业一门重要的专业基础课。课程旨在让学生掌握复杂电子系统中模拟电路常识的运用能力。

教学目标:本课程以研究模拟电路的分析方法和设计方法为目标,具体教学目标如下:

1.掌握模拟电路的基本概念,掌握模拟电路常用元器件工作机理、特性参数和特点,掌握模拟电路基本单元电路的电路组成、工作原理、性能指标和特点。

2.具备模拟电路读图分析能力,能识别复杂电子系统中的模拟电路,分析其功能和原理,估算其性能指标。具备模拟电路选型设计的能力,能根据复杂电子系统功能要求选择合适的模拟电路,并设计电路参数。

 

二、课程目标与毕业要求的对应关系

毕业要求

指标点

课程

教学目标

1.工程常识

1.3掌握电子、通信及工程基础常识,能用于分析工程问题中的结构、电路、电磁场及信号问题。

教学目标1

2. 问题分析

2.1能运用数理和工程常识识别和判断通信领域复杂工程问题中的关键环节和参数。

教学目标2

 

三、课程教学内容及学时分配

绪论(4学时)(支撑教学目标1

  教学内容:

      1

1.1  信号

1.2  信号的频谱

1.3  模拟信号和数字信号

1.4  放大电路模型

1.5  放大电路的主要性能指标

目标及要求:

1. 了解信号的频谱分析。

2. 熟悉信号的分类、模拟信号和数字信号的概念。

3. 熟悉放大电路的四种模型。

4. 掌握放大电路的主要性能指标。?

作业内容:

      1. 分析电压放大电路模型。

           2. 计算放大电路主要性能指标。

讨论内容:

      1. 模拟电路在复杂电子系统中的应用。

      2. 运用电路分析课程中双口网络常识分析放大电路模型。

自学拓展:

       1. 了解常用电路仿真设计App。

             2. 了解主要的模拟器件生产厂商。

3. 了解先容电路设计和制作的专业网站和论坛。

4. 了解相关课外竞赛活动。

 

二极管及其基本电路(4学时)(支撑教学目标12

教学内容:

    3

3.1  半导体的基本常识

3.2  PN结的形成及特性

3.3  二极管

3.4  二极管基本电路及其分析方法

3.5  特殊二极管

目标及要求:

1. 了解半导体的基本常识。

2. 掌握PN结的单向导电性、特性曲线和方程、反向击穿特性、结电容效应。?D

3. 熟悉二极管的种类和参数。

4. 掌握二极管的四种等效模型和二极管电路的分析计算。?

5. 熟悉稳压管电路的原理以及限流电阻的设计计算。

作业内容:

      1. 用二极管等效模型分析和求解二极管电路。

           2. 分析和设计稳压管电路。

             3. 用仿真App分析二极管电路。

讨论内容:

      1. 运用电路分析课程中非线性电路分析方法分析二极管电路。

自学拓展:

           1. 在半导体厂商官网查阅二极管产品目录,了解二极管的种类。阅读某一型号二极管英文器件手册,了解其主要参数、特性曲线和应用。

 

场效应管放大电路8学时)(支撑教学目标12

教学内容:

4

4.1  金属氧化物半导体场效应管

4.2  MOSFET基本共源放大电路

4.3  图解分析法

4.4  小信号模型分析法

4.5  共漏和共栅放大电路

4.6  集成电路单级MOSFET放大电路

4.7  多级放大电路

4.8  结型场效应管

4.10  各种FET的特性及使用注意事项

目标及要求:

1. 了解场效应管的种类、参数。

2. 熟悉MOS管的特性曲线和方程。

3. 掌握MOS管小信号模型画法。?

4. 熟悉用图解法分析静态和动态工作情况。D

5. 熟悉饱和失真、截止失真概念及最大不失真输出电压的计算。

6. 掌握共源放大电路静态工作点和交流性能指标的计算。?

7. 熟悉MOS管共漏和共栅放大电路的静态工作点和交流性能指标计算。

8. 熟悉多级放大电路的分析方法。D

9. 熟悉JFET管的特性曲线和方程。

10.熟悉JFET管放大电路的静态工作点和交流性能指标计算。

11.了解各种FET的特性。

作业内容:

      1. 用图解法分析场效应管放大电路的静态工作点和动态性能。

2. 用解析法和小信号等效模型分析场效应管放大电路的静态工作点和交流性能指标。

      3. 根据交流性能指标设计场效应管放大电路。

4. 用仿真App分析场效应管放大电路。

讨论内容:

      1. 运用绪论中电压放大电路模型分析场效应管放大电路的交流性能指标。

           2. 场效应管非线性放大区的应用。

自学拓展:

           1. 在半导体厂商官网查阅场效应管产品目录,了解场效应管的种类。阅读某一型号场效应管英文器件手册,了解其主要参数、特性曲线和应用。

    2. 了解双栅场效应管的特性和应用。

 

双极结型三极管及放大电路基础8学时)(支撑教学目标12

  教学内容:

5 

      5.1  BJT

5.2  基本共射极放大电路

5.3  放大电路的分析方法

5.4  放大电路静态工作点的稳定问题

5.5  共集电极放大电路和共基极放大电路

5.6  FETBJT及其基本放大电路性能比较

5.7  多级放大电路

5.8  光电三极管

目标及要求:

1. 了解三极管的种类、参数。

2. 熟悉三极管的特性曲线和方程。

3. 掌握H参数小信号模型画法。?

4. 掌握共射电路静态工作点和交流性能指标的计算。?

5. 熟悉用图解法分析静态和动态工作情况。

6. 了解温度对共射放大电路工作点的影响及射极偏置电路的分析计算。

7. 熟悉共集、共基电路静态工作点和交流性能指标的计算。

8. 了解复合管的组成。

9. 熟悉多级放大电路的分析方法。

作业内容:

      1. 用图解法分析三极管放大电路的静态工作点和动态性能。

2. 用解析法和小信号等效模型分析三极管放大电路的静态工作点和交流性能指标。

      3. 根据交流性能指标设计三极管放大电路。

4. 用仿真App分析三极管放大电路。

讨论内容:

      1. 场效应管、三极管及其放大电路的比较。

  自学拓展:

           1. 在半导体厂商官网查阅三极管产品目录,了解三极管的种类。阅读某一型号三极管英文器件手册,了解其主要参数、特性曲线和应用。

 

频率响应4学时)(支撑教学目标12

  教学内容:

6 

      6.1 放大电路的频率响应

6.2 单时间常数RC电路的频率响应

6.3 共源和共射放大电路的低频响应

6.4 共源和共射放大电路的高频响应

6.5 共栅和共基、共漏和共集放大电路的高频响应

6.6 扩展放大电路通频带的方法

6.7 多级放大电路的频率响应

目标及要求:

1. 掌握影响放大电路高频和低频响应的主要因素。?

2. 熟悉FETBJT高频小信号模型。

3. 熟悉共源、共射电路上限和下限截止频率的计算方法、增益带宽积的概念。D

4. 了解共栅和共基、共漏和共集放大电路的高频响应。

5. 了解多级放大电路的频率响应。

作业内容:

      1. 画出放大电路的高频和低频小信号等效电路。

2. 根据放大电路增益表达式画出幅频特性曲线,根据放大电路幅频特性曲线写出增益表达式。

3. 用仿真App分析放大电路频率响应。

讨论内容:

      1. 场效应管、三极管3种组态放大电路的高频响应比较。

  自学拓展:

           1. 场效应管、三极管的各种高频小信号等效模型。

 

模拟集成电路4学时)(支撑教学目标12

  教学内容:

      第7章

7.1  模拟集成电路中的直流偏置技术

7.2  差分式放大电路

7.3  差分式放大电路的传输特性

7.5  集成电路运算放大器

7.6  实际集成电路运算放大器的主要参数和对应用电路的影响

7.8  放大电路中的噪声和干扰

目标及要求:

1. 了解电流源的工作原理和应用。

2. 熟悉差模和共模的概念。

3. 掌握差分放大电路的静态工作点和交流性能的计算。?D

4. 了解差分放大电路的传输特性。

5. 了解集成电路运算放大器的内部结构。

6. 了解运放的主要参数和应用。

7. 了解放大电路中噪声和干扰的来源和抑制的措施。

作业内容:

1. 用解析法和小信号等效模型分析差分放大电路的静态工作点和交流性能指标。

讨论内容:

      1. 实际运放参数对应用电路的影响。

        2. 放大电路抑制干扰和减小噪声的措施。

  自学拓展:

           1. 在半导体厂商官网查阅运放产品目录,了解运放的种类。阅读某一型号运放英文器件手册,了解其主要参数、特性曲线和应用。

    2. 了解电流反馈型和电压反馈型运放的区别。

           3. 平衡信号在信号传输中的应用。

 

反馈放大电路4学时)(支撑教学目标12

  教学内容:

      第8章

8.1  反馈的基本概念与分类

8.2  负反馈放大电路增益的一般表达式

8.3  负反馈对放大电路性能的影响

8.4  深度负反馈条件下的近似计算

8.5  负反馈放大电路设计

8.6  负反馈放大电路的稳定性

目标及要求:

1. 掌握反馈的概念、分类和判别。?D

2. 熟悉负反馈放大电路四种组态的分析。

3. 掌握负反馈放大电路的组成框图及增益的一般表达式。?

4. 熟悉负反馈对放大电路性能的影响。

5. 熟悉深度负反馈下闭环放大倍数的计算、虚短和虚断的概念。

6. 了解产生自激的条件和稳定性判断方法。

作业内容:

1. 判断反馈的类型。

2. 分析负反馈放大电路的组成框图。

讨论内容:

      1. 根据性能指标要求设计负反馈放大电路。

  自学拓展:

           1. 用仿真App判断放大电路的稳定性。

2. 用信号与系统课程中连续时间系统的理论分析负反馈放大电路稳定性。

 

功率放大电路4学时)(支撑教学目标12

  教学内容:

      第9章

9.1  功率放大电路的一般问题

9.2  射极输出器——甲类放大的实例

9.3  乙类双电源互补对称功率放大电路

9.4  甲乙类互补对称功率放大电路

9.5  功率管

9.6  集成功率放大器

目标及要求:

1. 了解功率放大电路的分类和特点。

2. 掌握乙类双电源互补对称功放电路的原理和性能计算。?

3. 熟悉交越失真的概念。

4. 熟悉甲乙类单电源互补对称功放电路的原理和性能计算。

5. 了解集成功放的应用。

作业内容:

1. 计算乙类双电源互补对称功放电路的性能指标。

2. 计算乙类单电源互补对称功放电路的性能指标。

3. 根据性能指标设计功放电路。

讨论内容:

      1. 甲类小信号放大电路和乙类功放中共集电极电路的特性差异。

             2. 非正弦周期信号输入时功放电路的功率和效率计算。

  自学拓展:

           1. 了解功放的分类及其各类功放的应用场合。

2. 在半导体厂商官网查阅集成功放产品目录,阅读某一型号集成功放英文器件手册,了解其主要参数、特性曲线和应用。

3. 了解功放电路中的自举电路和保护电路。

4. 了解功率器件的特性和应用。

 

运算放大器(4学时)(支撑教学目标12

  教学内容:

      第2章

2.1  集成电路运算放大器

2.2  理想运算放大器

2.3  基本线性运放电路

2.4  同相输入和反相输入放大器的其他应用

7

7.7  变跨导式模拟乘法器

目标及要求:

1. 熟悉理想运放的电路模型。

2. 熟悉理想运放工作在线性区的特点

3. 掌握用虚短、虚断概念分析线性运放电路。?

4. 掌握同相和反相放大电路原理及计算。?

5. 熟悉求和、求差和积分、微分电路的工作原理。

6. 熟悉模拟乘法器的原理及应用。

作业内容:

1. 分析线性运放构成的各种运算电路。

2. 根据对输入信号的运算要求,设计运放构成的运算电路。

讨论内容:

      1. 叠加定理在运放电路分析中的运用。

  自学拓展:

           1. 了解集成运放的单电源应用。

    2. 了解对数和指数电路的工作原理。

           3. 了解精密整流电路的工作原理。

           4. 了解峰值检测电路的工作原理。

           5. 了解模拟乘法器的各种应用。

 

信号处理与信号产生电路12学时)(支撑教学目标12

  教学内容:

      第10章

10.1  滤波电路的基本概念与分类

10.2  一阶有源滤波电路

10.3  高阶有源滤波电路

10.5  正弦波振荡电路的振荡条件

10.6  RC正弦波振荡电路

10.7  LC正弦波振荡电路

10.8  非正弦信号产生电路

目标及要求:

1. 掌握高通、低通、带通、带阻四种滤波器幅频特性。?

2. 了解无源和一阶有源滤波器的电路形式。

3. 掌握滤波器电路传递函数的推导。?D

4. 了解二阶滤波电路传递函数的一般表达式。

5 掌握正弦波振荡的幅度和相位条件。?

6 熟悉RC串并联式正弦波振荡电路的工作原理。

7. 掌握判断LC正弦波电路能否振荡的分析方法。?D

8. 熟悉石英晶体振荡电路的类型和原理。

9. 熟悉各种正弦波振荡电路的特点。

10. 掌握单限比较器和迟滞比较器的原理和传输特性。?

11. 熟悉方波振荡电路的工作原理。

作业内容:

1. 推导一阶和二阶滤波器的传递函数,画出幅频特性曲线,判断滤波器的类型和阶数。

2. 根据性能指标要求设计一阶和二阶滤波器。

3. 分析RC串并联式正弦波振荡电路工作原理,计算其性能指标。

4. 根据性能指标要求设计RC串并联式正弦波振荡电路。

5. 分析LC正弦波电路和石英晶体振荡电路能否振荡。

6. 分析单限比较器和迟滞比较器的阈值电压,画出传输特性曲线。

讨论内容:

      1. 数字滤波器和模拟滤波器的不同应用场合。

             2. 正反馈在模拟电路中的应用。

  自学拓展:

           1. 用滤波器设计App设计滤波器。

2. 在半导体厂商官网查阅集成滤波器产品目录,阅读某一型号集成滤波器英文器件手册,了解其主要参数、特性曲线和应用。

 

直流稳压电源4学时)(支撑教学目标12

  教学内容:

      11   

11.1  小功率整流滤波电路

11.2  线性稳压电路

11.3  开关式稳压电源

目标及要求:

1. 掌握直流电源的组成。

2. 掌握桥式整流滤波电路的工作原理。?

3. 掌握串联反馈式稳压电路的组成环节、原理和计算。?

4. 了解三端稳压器的使用。

5. 了解开关稳压电源的工作原理。

作业内容:

1. 分析桥式整流滤波电路的工作原理,并计算其性能指标。

2. 分析串联反馈式稳压电路的工作原理,并计算其性能指标。

2. 根据性能基本要求设计直流线性稳压电源。

讨论内容:

      1. 大功率二极管、三极管、场效应管在线性和开关稳压电源中的应用。

  自学拓展:

           1. 了解隔离式和非隔离式DC/DC变换器的各种拓扑结构。

           2. 了解开关电源中的各种技术。

           3. 了解低压差线性稳压电源芯片。

4. 在半导体厂商官网查阅集成稳压器产品目录,阅读某一型号集成稳压器英文器件手册,了解其主要参数、特性曲线和应用。

 

模拟电路学习方法讨论和总结(3学时)

  教学内容:

      1. 讨论模拟电路与其他课程相关常识的关系。

             2. 讨论模拟电路中的工程估算。

目标及要求:

1. 提高使用其他课程已知常识来分析模拟电路未知问题的能力。

2. 了解器件离散性和模型准确性对计算和仿真结果的影响。

 

四、教学方法

1. 强化用数学、电路分析等基础课程的已知常识,来分析和解决模拟电路中的未知问题,以降低模拟电路的学习难度。

2. 突出各章节的讲述主线,以及每种基本单元电路的分析流程,便于学生记忆。

3. 强调模拟电路与信号系统、数字电路、传感器原理、单片机原理、自动控制原理等相关课程的联系,加强专业常识的融会贯通,以综合应用各课程常识解决复杂电子系统问题。

4. 强调模拟电路在复杂电子系统结构中的地位和作用,并列举应用实例,提高学生的学习兴趣。

5. 通过仿真App加强学生对电路功能的感性认识,并理解仿真App的局限性。

6. 通过阅读器件手册,拓展和加深对课程常识的理解。

五、考核及成绩评定方式

考核方式:通过平时作业、闭卷考试进行考核。

成绩评定方式:平时10%;期中20%:期末70%

 

六、教材及参考书目

教材:

康华光. 电子技术基础模拟部分第6. 北京:高等教育出版社,2013

参考书目:

童诗白,华成英. 模拟电子技术基础第4. 北京:高等教育出版社,2007

 

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