線性電子線路 緒論

線性電子線路電子技術包括模擬電子技術和數(shù)字電子技術兩大分支，缺一不可。線性電子線路為模擬電子技術的線性部分。緒論電子線路 緒論一、課程介紹課程性質(zhì)：主干基礎課學時學分：理論課60學時，實驗課8學時預備知識：高等數(shù)學、普通物理電學部分，電路分析

參考書目：[1]張鳳言.電子電路基礎（第二版）.高等教育出版社，1995年9月[2]張肅文.低頻電子線路.高等教育出版社，1987年5月[3]董在望、尹達衡.模擬集成電路原理與系統(tǒng).高等教育出版社，1988年10月[4]王筱穎編.模擬電路導論.高等教育出版社，1986年4月[5]P．R．Gray，R．G．Meyer，AnalysisandDesignofAnalogIntegratedCircuits，JohnWiley&SonsIns.,1984

[6]PaulHorowize(HarvaradUniversity),TheArtofElectronics,2ndEdition,CambridgeUniversityPress.,1989[7]劉光祜、饒妮妮.模擬電路基礎.電子科技大學出版社，2001年1月

[8]童詩白.模擬電子技術基礎（第三版）.高等教育出版社，1999年電子線路 緒論二、課程目的

1、掌握各種功能電路的組成原理及其性能特點、基本分析和工程計算方法、有一定的讀圖能力，掌握研究電路的統(tǒng)一方法，具有初步分析、設計實際電子線路的能力，設計能力。

2、掌握電子技術的基本理論、基本知識、基本技能，為后續(xù)課程打好基礎。

3、研究內(nèi)容是電子器件（包括組件）、基本電子電路及其構成的應用系統(tǒng)。

4、器件電路應用系統(tǒng)電子線路 緒論三、課程特點1、技術基礎課，不同于專業(yè)課，注重基本概念、基本原理和基本分析方法。電子技術發(fā)展迅速，課程內(nèi)容不可能面面俱到，因此要注意分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)，應用工程的觀點，采用工程近似的方法簡化實際問題。為今后的學習和工作打下基礎。2、線性電子線路又是一門不同于基礎理論課技術基礎課，課程內(nèi)容接近工程實際，實踐性很強，要注重實踐環(huán)節(jié)和動手能力的培養(yǎng)，結合實驗課，鞏固和深化理論課知識。電子線路 緒論四、成績評定期末考試： 70%作業(yè)、實驗、考勤等： 30%要求：1.上課不能無故缺席，早退。所有學生會工作方面的事由，以及事后再請病、事假均不予認可，累計三次者取消考試資格;2.課堂上不得隨意講話;3.作業(yè)提交次數(shù)不少于三次，否則依照教務條列取消考試資格。電子線路 緒論五、電子技術的發(fā)展自1904年第一只電子管問世以來，電子技術在短短百年間迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為與人們生產(chǎn)生活密不可分的一項技術，它的發(fā)展史大致可分為四個階段：第一代——電子管：電子管是由電子在真空中的運動來實現(xiàn)電傳導的一種器件。

1904年，英國電氣工程師弗萊明（J.Fleming）為取代用于無線電檢波的礦石檢波器，利用愛迪生效應（真空中碳絲的熱電子蒸發(fā)），在真空燈泡里裝上碳絲和銅板，分別充當陰極和屏極，則燈泡里的電子就能實現(xiàn)單向流動。從而發(fā)明了世界上第一只電子管——真空二極管。由于真空二極管的性能不如當時的礦石檢波器，并沒有得到廣泛應用。

1907年，美國科學家李·德福雷斯特（LeedeForest）在真空二極管中加入金屬柵網(wǎng)，使之成為具有放大作用的真空三極管（電子管），標志電子器件真正走向應用。德福雷斯特也被稱為“電子管之父”。經(jīng)過兩次世界大戰(zhàn)的洗禮，隨著雷達、無線電通訊、廣播、電視的發(fā)展，電子管得到了廣泛應用，電子技術也日趨成熟。1946年2月，美國賓夕法尼亞大學誕生了世界上第一臺電子計算機——ENIAC。電子線路 緒論五、電子技術的發(fā)展ENIAC——電子數(shù)字積分機和計算機(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)，由美國陸軍軍械部贊助，于1943年在賓夕法尼亞大學摩爾電機學院開始研制，用于新型槍炮的彈道計算和火力表的測試。1946年2月開始服役，1955年10月圖退役。

ENIAC占地170平方米，有8英尺高，3英尺寬，100英尺長，裝有16種型號的18000個真空管、1500個電子繼電器、70000個電阻器、18000個電容器，總重量30噸，耗電140-150KW。

ENIAC內(nèi)存極小，只能存20個字長為10位的二進制數(shù)，所有的程序和指令都是通過外設來完成的，即通過6000根多芯導線與相應接口的連接完成。而且如果要進行另一項運算，就必須把這些導線重新連接。另外，ENIAC的可靠性也很差（平均無故障運行時間：7min），一般穩(wěn)定工作的時間只有幾個小時。但盡管有如此多的缺陷，在服役十年中，ENIAC的算術運算量比有史以來人類大腦所有運算量的總和還要多。

1952年12月IBM公司研制出IBM第一臺存儲程序計算機，也是通常意義上的電腦——IBM701。

ENIAC有5種功能：每秒5000次加法運算；每秒50次乘法運算；平方和立方計算；sin和cos函數(shù)數(shù)值運算；其他更復雜的計算。電子線路 緒論五、電子技術的發(fā)展第二代——晶體管：巴丁布拉頓肖克利

(1908～1991)

(1902～1987)

(1910～1989)晶體管裝置（NPNGe）

1947年12月23日，工作于貝爾實驗室的威廉·肖克利（W·B·Shockley）、沃爾特·布拉頓（J·Bardeen）和約翰·巴?。╓·H·Brattain），用幾條金箔片，一片鍺半導體材料和一個彎紙架制成一個小模型，可以傳導、放大和開關電流。他們把這一發(fā)明稱為“點接晶體管放大器”。標志著第一只晶體管的誕生。他們也因“20世紀最重要的發(fā)明”而獲得1956年諾貝爾物理學獎。（Bardeen提出了表面態(tài)理論，Schokley給出了實現(xiàn)放大器的基本設想，Brattain設計了實驗）

1954年，隨著高純硅工業(yè)提煉技術的成熟，硅晶體管開始使用，晶體管收音機、電視機也陸續(xù)問世。電子管與晶體管第一臺晶體管收音機(1955年)

最早的晶體管電視機(1960年)

電子線路 緒論五、電子技術的發(fā)展第三代——集成電路：1959年1月，德克薩斯儀器公司（TI）宣布發(fā)明集成電路，是以鍺做的單晶片，上面有5個元件，其中有四個晶體管。發(fā)明人是工程師杰克·基爾比（J·kilby），他因此而獲得2000年諾貝爾物理學獎。同年7月，仙童公司（Fairchild）的羅伯特·諾伊斯（N·Noyce

）發(fā)明了硅集成電路。同時，仙童公司首創(chuàng)了一整套半導體平面工藝技術，包括擴散、掩模、照相、光刻、金屬蒸發(fā)沉積……1968年8月諾伊斯與負責研發(fā)的戈登·摩爾和工藝開發(fā)專家安迪·格羅夫離開仙童，創(chuàng)立了英特爾（Intel）公司?；鶢柋劝l(fā)明的集成電路諾依斯發(fā)明的集成電路Moore定律（1964年）：每18個月芯片集成度（每平方毫米晶體管數(shù)）提高一倍。這個預測已為實踐所證實，例如：1980年單片存儲器容量為16kbits，而1998年單片存儲器容量為16Mbits，18年增長了210=1024倍。電子線路 緒論五、電子技術的發(fā)展400480868018680286i386i486PentiumPentiumMMXCeleronPentiumIIIPentiumIV電子線路 緒論五、電子技術的發(fā)展第四代——大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路：第一代CPU：Intel4004隨著半導體平面技術的成熟，在一片晶體上集成的晶體管數(shù)量越來越多，上世紀六十年代末出現(xiàn)了大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路，具有代表性的是1971年英特爾公司推出的第一代中央處理器：4004，它在3×4毫米芯片面積上集成晶體管2250個，每個晶體管之間的距離是10微米，4比特總線配置，108千赫，每秒運算速度達6萬次，當時售價為200美元。2002年1月，英特爾公司推出了64比特總線配置的IntelPentium42.2GCPU，采用0.13微米銅布線工藝技術，在14.6平方毫米的表面積上集成了5500萬個晶體管。Pentium

IIICPU顯微照片電子線路 緒論五、電子技術的發(fā)展高密度集成實現(xiàn)手段：內(nèi)部導線變細。集成度的提高，將使電子設備從電路板二次集成片上系統(tǒng)系統(tǒng)設計從器件級門級標準單元級可編程模塊單片收音機硅單晶片與加工好的硅片電子線路 緒論五、電子技術的發(fā)展高性能一、高頻高速電子設備應用十分廣泛，頻率資源不足，只能開辟頻率更高的頻段。對于數(shù)字電路，為完成高數(shù)據(jù)率信號（例如高清晰度電視）的實時處理，需要電路具有很高的時鐘頻率。二、低壓低耗隨著集成度的提高，芯片內(nèi)線條和線間距離已進入亞微米量級，使用高電源電壓使線間電場強度過高，不利于電路的安全工作。便攜設備使用越來越廣泛，為設備供電電池的尺寸、重量、容量和價格成為制約便攜設備的關鍵問題之一，降低設備的功耗是重要的解決方法。MFHFVHFUHFSHFEHF100kHz1MHz10MHz100MHz1GHz10GHz1000GHzSiGaAs電子線路 緒論五、電子技術的發(fā)展可編程

20世紀電氣領域的四個重大變化：從電力到電子，從電子管到晶體管，從分立元件到集成電路和從固定功能到可編程。可編程實現(xiàn)了在同一硬件平臺上利用編程方法實現(xiàn)不同功能?？删幊逃布脚_在數(shù)字電路中容易實現(xiàn)并已經(jīng)取得迅速的發(fā)展，例如：可編程邏輯器件、數(shù)字信號處理器、虛擬儀器。發(fā)展動力：對電子系統(tǒng)的需求系統(tǒng)功能越來越復雜，性能要求越來越高；要求體積小，重量輕，功耗低，成本低；高工作穩(wěn)定性和可靠性；生產(chǎn)過程的少調(diào)整和無調(diào)整。支撐點：半導體器件與集成電路工藝的進步；計算機輔助設計工具的完善；新材料的開發(fā)與應用。電子線路 緒論六、典型電子測量系統(tǒng)物理量（物理過程）模擬電量（U、I）預處理DSP顯示結果傳感器前端電路計算機接口數(shù)字信號A/D變換器計算機處理程序存儲、處理顯示、控制數(shù)字化儀器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電子線路 緒論六、典型電子測量系統(tǒng)電子測量儀器的發(fā)展按所采用的技術分按儀器結構（可擴展性）和實現(xiàn)形式分模擬儀器數(shù)字化儀器智能儀器單臺儀器模塊化儀器虛擬儀器技術基礎：微電子技術、數(shù)字信號處理技術、計算機技術電子儀器測量系統(tǒng)信號采集（包括傳感器電路、信號調(diào)理電路）信號分析與處理結果表達與輸出++電子線路 緒論七、電子測量—虛擬儀器傳統(tǒng)儀器虛擬儀器功能由儀器廠商定義功能由用戶自己定義與其它儀器設備的連接十分有限可方便地與網(wǎng)絡外設及多種儀器連接圖形界面小，人工讀取數(shù)據(jù)，信息量小界面圖形化，計算機直接讀取數(shù)據(jù)并分析處理數(shù)據(jù)無法編輯數(shù)據(jù)可編輯、存儲、打印硬件是關鍵部分軟件是關鍵部分價格昂貴價格低廉，僅是傳統(tǒng)儀器的五至十分之一系統(tǒng)封閉、功能固定、可擴展性差基于計算機技術開放的功能模塊可構成多種儀器技術更