模拟电子技术概论课件.ppt

1、模拟电子技术 前导课程前导课程高等数学高等数学电路分析电路分析PLC应用技术应用技术单片机原理及单片机原理及应用应用 后续课程后续课程电子线路设计电子线路设计课程的定位和作用课程的定位和作用电子电路分析能力、测电子电路分析能力、测试能力，电路安装、调试能力，电路安装、调试、检修、制作能力，试、检修、制作能力，检索资料、看参数、查检索资料、看参数、查手册能力等，具备一定手册能力等，具备一定的电子产品设计和开发的电子产品设计和开发创新能力创新能力电子工程的统调、测试电子工程的统调、测试电子产品设计、安装电子产品设计、安装硬件、硬件、PCB板设计板设计电子产品的生产和维护电子产品的生产和维护创新、进

2、取、钻研创新、进取、钻研岗位需求分析岗位需求分析课程目标课程目标l掌握半导体器件的特性掌握半导体器件的特性l掌握基本放大电路分析方法掌握基本放大电路分析方法l学会对实际应用单元电路的学会对实际应用单元电路的 测试、调试及排除故障的方法测试、调试及排除故障的方法l培养学习兴趣培养学习兴趣l培养沟通能力培养沟通能力l团队协作团队协作l创新意识创新意识l独立查找资料独立查找资料l能识别与选用元器件能识别与选用元器件l能识图、绘图能识图、绘图l会焊接、制作、测量、会焊接、制作、测量、调试电路调试电路l能分析、调试、检测、能分析、调试、检测、设计电路设计电路理论成绩理论成绩平时成绩平时成绩课程设计课程设

3、计考核方案 1752年富兰克林年富兰克林著名的费城实验著名的费城实验 电子技术的起源 人们对电现象的初步认识很早就有记载，早在公元前585年，古希腊哲学家塞利斯，已经发现了摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体.本杰明本杰明富兰克林富兰克林 十八世纪美国最伟大的科学家和发明家，著名的政治家、外交家、哲学家、文学家和航海家以及美国独立战争的伟大领袖。1.1.提出了电荷不能创生、也不能消灭的思想提出了电荷不能创生、也不能消灭的思想每个物体都有一定量的电，电只有一种。摩擦不能创造出电，只是使电从一个物体转移到另一个物体上，它们的总电量不变。电的发现 他做了一个把风筝放到雷雨云他做了一个把风筝放到雷雨云里去

4、的实验。他用金属丝把一个很里去的实验。他用金属丝把一个很大的风筝放到云层里去，金属丝的大的风筝放到云层里去，金属丝的下端接了一段绳子，另外金属丝上下端接了一段绳子，另外金属丝上还挂了一串钥匙。当时富兰克林一还挂了一串钥匙。当时富兰克林一手拉住绳子，用另一手轻轻触及钥手拉住绳子，用另一手轻轻触及钥匙。于是他立即感到一阵猛烈的冲匙。于是他立即感到一阵猛烈的冲击（电击），同时还看到手指和钥击（电击），同时还看到手指和钥匙之间产生了小火花。匙之间产生了小火花。2.2.发明了避雷针发明了避雷针 17501750年提出了关于避年提出了关于避雷针的建议。这一建议首雷针的建议。这一建议首先于先于1852185

5、2年在法国马利大年在法国马利大学得到应用。避雷针的发学得到应用。避雷针的发明不仅可以防止闪电所招明不仅可以防止闪电所招致的严重危害，同时也破致的严重危害，同时也破除了迷信，揭示了自然力除了迷信，揭示了自然力的真实性质的真实性质电的发现法国人库伦提出最早的电学定律：库伦定律（提出最早的电学定律：库伦定律（1785年）年）库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。

6、伏特 伏特最伟大的成就伏特最伟大的成就( (伏达伏达电堆电堆) )，电堆能产生连续的，电堆能产生连续的电流，它的强度的数量级电流，它的强度的数量级比从静电起电机能得到的比从静电起电机能得到的电流大，因此开始了一场电流大，因此开始了一场真正的科学革命。真正的科学革命。 1752年富兰克林年富兰克林著名的费城实验著名的费城实验 1897，汤姆逊实，汤姆逊实验证明电子存在验证明电子存在电子技术的起源电子的发现电子是一种基本粒子，目前无法再分电子是一种基本粒子，目前无法再分解为更小的物质。其直径是质子的解为更小的物质。其直径是质子的0.0010.001倍，重量为质子的倍，重量为质子的1/18361/1

7、836。电子围绕原子的核做高速运动。电子电子围绕原子的核做高速运动。电子通常排列在各个能量层上。当原子互通常排列在各个能量层上。当原子互相结合成为分子时，在最外层的电子相结合成为分子时，在最外层的电子便会由一原子移至另一原子或成为彼便会由一原子移至另一原子或成为彼此共享的电子。此共享的电子。在汤姆孙的原子模型中，原子是一个在汤姆孙的原子模型中，原子是一个球体；正电核均匀分布在整个球内，球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子镶嵌在原子里面。而电子镶嵌在原子里面。 1752年富兰克林年富兰克林著名的费城实验著名的费城实验 1897，汤姆逊实，汤姆逊实验证明电子存在验证明电子存在 信息电子技术信息电

8、子技术 电力电子技术电力电子技术电子技术的起源电子技术发展的里程碑电子技术发展的里程碑爱迪生爱迪生 白炽照明灯白炽照明灯 奇特的现象奇特的现象 电子云电子云 爱迪生效应爱迪生效应 1883年年 弗莱明弗莱明 高频整流器高频整流器 1884年年 有线电报有线电报 高频无线电波高频无线电波 整流整流 声音声音 20世纪初世纪初 （一（一) )必不可少的一步必不可少的一步电子管的问世电子管的问世弗莱明采用在真空中利用电流加热灯丝弗莱明采用在真空中利用电流加热灯丝的方法，轻而易举地获得逸出物体的自的方法，轻而易举地获得逸出物体的自由电子，并用它做成了一种效率很高的由电子，并用它做成了一种效率很高的无线

9、电信号检测器无线电信号检测器-真空二极管真空二极管（如图（如图1-311-31）。真空二极管可使频率很）。真空二极管可使频率很高的无线电信号被整流检波成为人们需高的无线电信号被整流检波成为人们需要的信息。要的信息。电子技术发展的里程碑电子技术发展的里程碑利用真空三极管，可以产生功率强大的利用真空三极管，可以产生功率强大的高频无线电信号，同时使声音变成的电高频无线电信号，同时使声音变成的电信号叠加在上面，向幅员辽阔的地域播信号叠加在上面，向幅员辽阔的地域播送语音信息。无线电电子学技术开始跨送语音信息。无线电电子学技术开始跨出通信系统，进入人类活动的更多领域。出通信系统，进入人类活动的更多领域。电

10、子技术发展的里程碑电子技术发展的里程碑电子管的缺点 第二次世界大战中，电子管的缺点更加暴露无遗。在第二次世界大战中，电子管的缺点更加暴露无遗。在雷达工作频段上使用的普通的电子管，效果极不稳定。移雷达工作频段上使用的普通的电子管，效果极不稳定。移动式的军用器械和设备上使用的电子管更加笨拙，易出故动式的军用器械和设备上使用的电子管更加笨拙，易出故障。因此，电子管本身固有的弱点和迫切的战时需要，都障。因此，电子管本身固有的弱点和迫切的战时需要，都促使许多科研单位和广大科学家，集中精力，迅速研制成促使许多科研单位和广大科学家，集中精力，迅速研制成功能取代电子管的固体元器件。功能取代电子管的固体元器件。

11、 电子技术发展的里程碑电子技术发展的里程碑（二）三条腿的魔术师（二）三条腿的魔术师PNP19世纪末世纪末 肖克利、巴丁和布拉顿肖克利、巴丁和布拉顿 晶体管晶体管 三个支点的半导体元件三个支点的半导体元件 固体电子时代固体电子时代三条腿的魔术师三条腿的魔术师 1948.6.30 贝尔实验室贝尔实验室 公布晶体管公布晶体管 诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖 1948.11 肖克利肖克利 夹心三明治夹心三明治 新型晶体管新型晶体管 PN结型晶体管结型晶体管 1950年年 电子技术发展的里程碑电子技术发展的里程碑19471947年年1212月，这个世界上最早的实用半导体器件终于问月，这个世界上最早的实用半

12、导体器件终于问世了，在首次试验时，它能把音频信号放大世了，在首次试验时，它能把音频信号放大100100倍，它倍，它的外形比火柴棍短，但要粗一些。的外形比火柴棍短，但要粗一些。电子技术发展的里程碑电子技术发展的里程碑晶体管的构件是没有消耗的，晶体管的寿命一般比电子管晶体管的构件是没有消耗的，晶体管的寿命一般比电子管长长 100100到到10001000倍倍 晶体管消耗电子极少，仅为电子管的十分之一或几十分晶体管消耗电子极少，仅为电子管的十分之一或几十分之一。之一。 电子技术发展的里程碑电子技术发展的里程碑晶体管不需预热，一开机就工作晶体管不需预热，一开机就工作 晶体管结实可靠，比电子管可靠晶体管

13、结实可靠，比电子管可靠 100 100倍，耐冲击、倍，耐冲击、耐振动，这都是电子管所无法比拟的。耐振动，这都是电子管所无法比拟的。 电子技术发展的里程碑电子技术发展的里程碑电子技术的昨天、今天和明天现代电子技术1946年年美美宾州大学用宾州大学用18800个电子管作的世界上个电子管作的世界上第一台计算机。重第一台计算机。重30吨，占地约两间教室大，耗电吨，占地约两间教室大，耗电174千瓦时，运算速度千瓦时，运算速度5000次加法次加法/秒。秒。现代电子技术电子技术对人类的影响电子技术对人类的影响 1958年专门为国庆10周年献礼特制的“熊猫1501型特级三用落地式联合机”, 它是一台高1米、宽

14、1.5米的“庞然大物”。现收藏于广东省中山市的中国收音机博物馆里，被视为“镇馆之宝”，。 1958年3月试制成功的，国产第一台北京牌14英寸黑白电视机 。 到了20世纪80年代初期，城市中黑白电视机成了时尚 。 1970年12月26日，我国第一台彩色电视机在天津无线电厂诞生，从此拉开了中国彩电生产的序幕。电子技术对人类的影响电子技术对人类的影响 现代电子技术世界第一片集成电路（世界第一片集成电路（1958）1971年年世世 界界 上上 第第 一一 个个 商商 用用 微微 处处 理理 器：英特尔器：英特尔4004，晶晶 体体 管管 数数 目目 ： 2300 ，速速 度度 ： 108kHz 基尔比

15、基尔比1958年设年设计集成电路草稿计集成电路草稿1958年年美美德州仪器公司工程师杰克德州仪器公司工程师杰克基尔比在一块基尔比在一块6.45平方平方毫米硅片上集成了毫米硅片上集成了12个元件，研制出了一个个元件，研制出了一个RC移相振荡器。移相振荡器。这是世界上第一块集成电路芯片，它标志着电路制作上的一这是世界上第一块集成电路芯片，它标志着电路制作上的一次革命性进展。次革命性进展。 1961年仙童公司年仙童公司集成电路集成电路（三）集成电路（三）集成电路1952 达默达默 未来电子设备未来电子设备 没有连接线的固体组件没有连接线的固体组件 英国皇家雷达研究所英国皇家雷达研究所指明了方向指明了

16、方向未付诸实施未付诸实施 基尔比基尔比 研究固体组件研究固体组件 埋头苦干埋头苦干 实验实验+挫折挫折 集成电路板集成电路板 1959年年 现代电子技术 在晶体管技术基础上迅速发展起来的集成电路，带来了电子技术的突飞猛进。电子技术的不断进步，极大降低了晶体管的成本，在1960年，生产 1只晶体管要花 10美元，而今天，1只嵌入集成电路里的晶体管的成本还不到1美分。 现代电子技术 大规模集成电路是指在单片硅片上集成大规模集成电路是指在单片硅片上集成1000200010002000个个以上晶体管的集成电路，其集成度比中、小规模的集成以上晶体管的集成电路，其集成度比中、小规模的集成电路提高了电路提高

17、了1212个以上数量级个以上数量级（四）大规模超大规模集成电路（四）大规模超大规模集成电路20世纪世纪60年代初年代初 100个左右个左右 1967年年 1000个个 标志着大规模集成阶段的开端标志着大规模集成阶段的开端 1976年年 10000多个多个 80年代左右年代左右 几万个几万个 现代电子技术现代电子技术p集成电路芯片主要包括以下几类，它们构成了现代数字系统的基石微控制芯片（微控制芯片（MCU）可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（PLD）数字信号处理器（数字信号处理器（DSP）大规模存储芯片（大规模存储芯片（RAM/ROM）第第1代：电子管数字机代：电子管数字机（19461958年）年）

18、 第第2代：晶体管数字机代：晶体管数字机（19581964年）年） 第第3代：集成电路数字代：集成电路数字机（机（19641970年）年） 第第4代：大规模集成电代：大规模集成电路机（路机（1970年至今）年至今）电子技术对人类的影响电子技术对人类的影响 现在计算机已进入了普通百姓家庭。与我们日常生活密切相关的这些家用电器的发展，是基于现代电子技术的快速发展，对人类的生活产生着巨大的影响。电子技术对人类的影响电子技术对人类的影响 电子技术的出现使人类许多的幻想和神话成为现实。例如，美国1969年7月20日晚10点56分(美国东部时间)，阿波罗11号的太空人阿姆斯壮的左脚踏上月球，实现了人类登月

19、的梦想，写下了人类探索太空的新篇章；2007年 4日18时许，中国第一颗月球探测卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心由“长征三号甲”运载火箭发射升空，“嫦娥一号”月球卫星顺利发射并进入了月球轨道，在轨飞行一年时间，这是电子技术出现以前人类对月球可望而不可及的憧憬。电子技术对人类的影响电子技术对人类的影响 进入21世纪，人们面临的是以微电子技术微电子技术（半导体和集成电路为代表）电子计算机电子计算机和因特网因特网为标志的信息社会信息社会，高科技的广泛应用使社会生产力和经济获得了空前的发展。电子技术对人类的影响电子技术对人类的影响 心脏起搏器心脏起搏器 心脏起搏器（cardiac pacemaker

20、）是一种植入于体内的电子治疗仪器，通过脉冲发生器发放电脉冲刺激电极所接触的心肌，从而达到治疗由于某些心律失常所致的心脏功能障碍的目的,已广泛应用于临床医学。电子技术对人类的影响电子技术对人类的影响 电子技术与生物医学之间有着非常紧密的联系，植入式电子系统是一种埋置在生物体或人体内的电子设备，主要用来测量生命体内的生理、生化参数的长期变化，或用来诊断与治疗某些疾病，即实现在生命体无拘束自然状态下体内直接测量和控制功能，也可用来代替功能已经缺损的器官。植入式电子系统植入式电子系统电子技术对人类的影响电子技术对人类的影响 机器人走进现代生活机器人走进现代生活电子技术对人类的影响电子技术对人类的影响

21、机器人是人类的朋友机器人是人类的朋友电子技术的发展趋势 MEMS（微机电系统）（微机电系统）是指对微米/纳米材料进行设计、 加工制造、测量和控制的技术可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令，还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动 电子技术的发展趋势 检测方便 在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况。 可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达10万种DNA基因片段的芯片。体积小电路基础知识实例引入实例引入电子地动仪电子地动仪“尝一龙机发而地不觉动，尝一龙机发而地不觉动，京师学者咸怪其无征。后京师学者咸怪其无征。

22、后数日驿至，果地震陇西，数日驿至，果地震陇西，于是皆服其妙。于是皆服其妙。” 后汉书后汉书地震波如何被测量地震波如何被测量霍尔传感器与磁铁之间霍尔传感器与磁铁之间不接触，但是磁铁如果不接触，但是磁铁如果与霍尔传感器之间发生与霍尔传感器之间发生相对位移，霍尔传感器相对位移，霍尔传感器能检测到。能检测到。霍尔传感器输出一个与相对霍尔传感器输出一个与相对位移对应的电信号，经过幅位移对应的电信号，经过幅度放大就得到了地震波度放大就得到了地震波地震波如何被测量地震波如何被测量电源电源 放大电路放大电路从电路图到电路板从电路图到电路板电路图（电路图（schematic diagramschematic diagram）用图纸的形式）用图纸的形式表达了电子元器件和它们之间的连接规则。表达了电子元器件和它们之间的连接规则。电路符号表示的实际元器件，比如电阻、电容、运电路符号表示的实际元器件，比如电阻、电容、运算放大器、霍尔传感器等。算放大器、霍尔传感器等。从电路图到电路板从电路图到电路板从电路图到电路板从电路图到电路板 根据电路图到电子市场或网上采购元器件，并设计制作好印刷电路板（PCB，printed circuit board），元器件焊装到印刷电路板后就完成了一个成品电路板。从电路图到电路板从电路图到电路板应用体验应用体验常用实验工具常用实验工具