1.1模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)緒論

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程哈爾濱工業(yè)大學(xué)

第1章緒論1.1電子技術(shù)1.2模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)1.3模擬電路與數(shù)字電路1.4模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程1.1電子技術(shù)1.1.1電子技術(shù)

電子技術(shù)是研究電子器件和電子電路工作原理及其應(yīng)用的一門科學(xué)技術(shù)。電子技術(shù)是19世紀(jì)末、20世紀(jì)初發(fā)展起來(lái)的具有劃時(shí)代意義的新興技術(shù)；電子技術(shù)與其他技術(shù)的交叉融合，產(chǎn)生了一系列新興學(xué)科。

電子器件經(jīng)歷了第一代電子管，第二代半導(dǎo)體晶體管和第三代集成電路；目前集成電路的發(fā)展日新月異，代表了電子技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。電子器件與電阻器、電感器、電容器、變壓器、開(kāi)關(guān)等元件連接起來(lái)所組成的電路稱為電子電路。

第一代電子管是在1904年英國(guó)人弗萊明發(fā)明的真空二極管的基礎(chǔ)上，由美國(guó)人德福雷斯特發(fā)明的。

電子管是在真空的玻璃泡中放入燈絲和電極密封制成。燈絲加熱后可以發(fā)射電子，電極加上電壓，就可以對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生控制作用。電子管(真空管)1.1電子技術(shù)1.1.2電子技術(shù)的發(fā)展

第二代半導(dǎo)體晶體管是1947年在美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室由Shockley(肖克利)、Bardeen(布拉頓)、Brattain(巴丁)發(fā)明的。晶體管與電子管相比，具有體積小、壽命長(zhǎng)、耗電少等優(yōu)點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。

1.1.2電子技術(shù)的發(fā)展1947年發(fā)明的點(diǎn)接觸型晶體管半導(dǎo)體二極管半導(dǎo)體晶體管1.1.2電子技術(shù)的發(fā)展

第三代集成電路是1958

年由美國(guó)德克薩斯公司發(fā)明。它將許多晶體管、電阻、電容等元件制作在同一塊硅晶片上。集成電路的發(fā)展經(jīng)歷了小規(guī)模集成電路(SSI)、中規(guī)模集成電路(MSI)、大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成電路(VLSI)。

第一片集成電路只有4只晶體管，而1997年有40億只晶體管?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，集成度按10倍/6年的速度增長(zhǎng)，到2015年-2020年達(dá)到飽和。集成電路的出現(xiàn)，使電子技術(shù)向著微小型化、智能化、高精度、高靈敏度、高功率方向發(fā)展。

1.1.2電子技術(shù)的發(fā)展目前電子技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，例如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域。

1.工業(yè)領(lǐng)域數(shù)控機(jī)床、線切割機(jī)、高頻爐、產(chǎn)品分裝、自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)等自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)控制裝置、自動(dòng)測(cè)試裝置。1.1.3電子技術(shù)的應(yīng)用抓舉機(jī)器人爬壁機(jī)器人控溫控濕塑料大棚2.農(nóng)業(yè)領(lǐng)域農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)1.1.3電子技術(shù)的應(yīng)用高速鐵路列車3.交通運(yùn)輸領(lǐng)域汽車?yán)走_(dá)列車駕駛室汽車數(shù)字化儀表盤1.1.3電子技術(shù)的應(yīng)用伽馬刀1.1.3電子技術(shù)的應(yīng)用4.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域核磁共振B超火箭發(fā)射火箭火箭軍艦5.軍事領(lǐng)域1.1.3電子技術(shù)的應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電軍艦6.新能源領(lǐng)域1.1.3電子技術(shù)的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電1.信號(hào)

信息需要借助于某些物理量（如聲、光、電）的變化來(lái)表示和傳遞。

電信號(hào)常常表示為隨時(shí)間變化的電壓u(t)或電流i(t)

。2.電信號(hào)由于非電物理量可以轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，而且電信號(hào)容易傳送和控制，因此其成為應(yīng)用最為廣泛的信號(hào)。1.2模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)信號(hào)是反映信息的物理量，如溫度、壓力、流量，聲音等。3.模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào):在時(shí)間和數(shù)值上均具有連續(xù)性，即在任意時(shí)刻有確定的函數(shù)值u或i，并且u或i的幅度是連續(xù)取值。

數(shù)字信號(hào):在時(shí)間和數(shù)值上均具有離散性，同時(shí)具有雙值性。模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)1.2模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)HULmaxUHmin傳感器放大A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字電路（CPU）D/A轉(zhuǎn)換器功率放大執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換：

1.2模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)1.模擬電路處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬電路。放大電路主要完成信號(hào)的電壓、電流或功率放大。運(yùn)算電路主要完成信號(hào)的加、減、乘、除、積分、微分、對(duì)數(shù)和指數(shù)等運(yùn)算；信號(hào)發(fā)生電路主要用于產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波等；濾波電路用于保留信號(hào)中的有用頻率成分，抑制其它頻率成分的信號(hào)通過(guò)；直流電源是將工頻交流電轉(zhuǎn)換成不同輸出電壓和電流的直流電。1.3模擬電路與數(shù)字電路2.數(shù)字電路處理數(shù)字信號(hào)的電子電路稱為數(shù)字電路。數(shù)字電路主要研究數(shù)字信號(hào)的存儲(chǔ)、變換、測(cè)量等，其包括門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、可編程邏輯器件、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路等。1.3模擬電路與數(shù)字電路3.模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別在模擬電路中晶體管工作在放大區(qū)，在數(shù)字電路中晶體管工作在飽和區(qū)或截止區(qū)，工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)；數(shù)字電路體積小、便于集成；模擬電路抗干擾能力較弱，數(shù)字電路抗干擾能力較強(qiáng)。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是高等院校工科電類專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容：放大電路、運(yùn)算電路、波形發(fā)生電路、濾波電路和直流電源等。課程教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生初步掌握模擬電子電路的基本概念、基本電路和基本分析方法。1.4模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程1.4.1課程內(nèi)容工程性強(qiáng)：在分析模擬電路時(shí)常常需要從工程的角度分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。在分析電子器件和電子電路時(shí)需要根據(jù)信號(hào)的幅值和頻率，選擇模型及參數(shù)；在工程允許的范圍內(nèi)，忽略一些次要因素，對(duì)一些電子器件和電子電路進(jìn)行一些合理的近似和估算。實(shí)踐性強(qiáng)：掌握常用電子器件的工作原理及性能參數(shù)；掌握常用模擬電路的分析和設(shè)計(jì)方法；掌握常用電子儀器的使用方法，并能夠利用其完成模擬電路測(cè)試、故障判斷及排除；能夠采用電子電路仿真分析和設(shè)計(jì)軟件對(duì)模擬電路進(jìn)行仿真分析。1.4模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程1.4.2課程特點(diǎn)1.4模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程1.4.3如何學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程重點(diǎn)掌握模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本概念、基本電路、基本分析方法。能夠采用電路的基本定理、基本定律分析模擬電路。采用工程觀點(diǎn)學(xué)習(xí)這門課程，進(jìn)行必要的工程估算。忽略一些次要因素，使復(fù)雜的工程問(wèn)題得到簡(jiǎn)化，并且滿足實(shí)際工作的需要。注重實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，其中包括實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)。以實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)為主、以仿真實(shí)驗(yàn)為輔。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)研究性、探究式學(xué)習(xí)方式。