符合童诗白编写的模拟电子电路教材

模拟电子技术基础

聊城大学 物理科学与信息工程学院 杨少卿1

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《模拟电子技术基础》是电子信息科学与技术专业、通信 工程专业、电子信息工程专业以及物理学专业本、专科的一 门重要的专业核心课，具有很强的综合性、技术性和实用性。 该课程的研究对象是电子元器件及其组成的电路(包括分立、 集成电路)。主要研究常用半导体器件、基本放大电路、多 级放大电路、集成运算放大电路、放大电路的频率响应、放 大电路中的反馈、信号的运算和处理、波形的发生和信号的 变换、功率放大电路、直流电源和模拟电子电路读图等内容。 模拟电路已经广泛地应用于国防和国民经济的各个领域并极 大地促进了相关领域的迅速发展，特别是模拟电路中的新器 件、新技术、新方法的广泛应用，使得电子测量和探索自然 规律的实验方法进入了一个新阶段，因此《模拟电子技术基 础》具有重要的地位和作用。2

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《模拟电子技术基础》与其他课程的联系：本课程的先修课程是普通物理、电路分析基础等。 原子物理部分中的核外电子运动的规律、原子的能级、

壳层结构、能带理论由普通物理讲授，本课程在此基础上进一步研究半导体器件的原理和性能。 电压源、电流源、受控源等概念，基尔霍夫定律、叠加 定理，戴维南定理和诺顿定理，以及RC电路时间常数等概念 由电路分析基础(电工学)讲授，本课程应用上述内容分析

讨论具体的电子电路等内容。同步课程：数字电子技术(数字电路与逻辑设计) 后续课程：微机原理、高频电路等。3

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课程教学目标：1、掌握模拟电路中的基本概念，电子元器件的功能和使用。 2、掌握组成模拟电路的各种单元电路(放大、振荡等)的工作 原理、性能和特点。 3、掌握模拟电路的基本原理、基本分析方法和计算方法，例如 放大电路、反馈电路等基本分析方法，使学生具有一定的电 路分析、计算的能力。 4、在实验技能方面，能比较熟练地掌握模拟电子电路常用测试 仪器的使用方法与基本测试技术，对电子线路的基本单元电 路具有初步设计、安装和调试的能力。 5、适当引入近些年来电子技术的新器件、新技术、新方法，以 利于学生了解电子技术的新发展，扩展知识面，开阔视野。4

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教学内容与要求(64学时+实验30学时) 学分：4+2第一章 第二章 常用半导体器件 (6学时+习题课2学时) 基本放大电路 (10学时+习题课2学时)

第三章第四章 第五章 第六章 第七章

多级放大电路 (4学时)集成运算放大电路 (2学时) 放大电路的频率响应 (4学时) 放大电路中的反馈 (8学时) 信号的运算和

处理 (8学时)

第八章第九章 第十章

波形的发生和信号的转换 (8学时)功率放大电路 (4学时) 直流电源 (4学时)5

第十一章 模拟电子电路读图 (2学时) (了解)

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参考书目1.

《模拟电子技术基础》(第四版)清华大学电子学教研组编， 华成英、童诗白主编，高等教育出版社，2007 《模拟电子技术基础第四版习题解答》 华成英编，高等教育出 版社，2007

2.

3.4.

《模拟电子技术简明教程》华成英主编，清华大学出版社2006《模拟电子技术简明教程》(第二版)清华大学电子学教研组 编，杨素行主编，高等教育出版社，1998 《模拟电子技术基础》,华中理工大学电子学教研室编，陈大 钦主编，高等教育出版社，2000 《电子技术基础》(模拟部分)第四版，华中理工大学电子学 教研室编，康华光主编：高等教育出版社，1999 《模拟电子技术常见题型解析及模拟题》张畴先 主编，西北工 6 业大学出版社

5.

6.

7.

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第0章 导言

电子技术的发展

很大程度上反映在元器件的发展上 :

1947年 贝尔实验室制成第一只晶体管. 按照集成度的高低，将集成电路分为以下几类：

1958年 集成电路. 小规模集成电路：100个元件和连线以下 1969年 大规模集成电路. ( Small Scale Integration :SSI ) 1975年 超大规模集成电路. 中规模集成电路：几百个元件和连线

第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电 (Medium Scale Integration :MSI ) 路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6 大规模集成电路：几千个元件和连线 年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。 ( Large Scale Integration :LSI ) 超大规模集成电路：一万个以上元件和连线 学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！ (Very Large Scale Integration VLSI )7

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模拟信号与模拟电路 1. 信号：是反映消息的物理量。 如工业控制中的温度、压力、流量，自然界的声

音信号等等，因而信号是消息的表现形式。 信息需要借助于某些物理量(如声、光、电)的

变化来表示和传递。 2. 电信号

由于非电的物理量可以通过各种传感器较容易的转

换成电信号，而电信号又容易传送和控制，因此电信 号成为应用最为广泛的信号。 电信号是指随时间而变化的电压u或电流i ,记作

u=f(t) 或i=f(t) 。8

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3. 电子电路中信号的分类 模拟信号 对应任意时间值t 均有确定的函数值u或i,并且

u或 i 的幅值是连续取值的，即在时间和数值上均 具有连续性。

数字信号 在时间和数值上均具有离散性，u或 i 的变化在

时间上不连续，总是发生在离散的瞬间；且它们的 数值是一

个最小量值的整数倍，当其值小于最小量 值时信号将毫无意义。 大多数物理量所转换成的信号均为模拟信号。9

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4. 模拟电路 模拟电路：对模拟量进行处理的电路。

最基本的处理是对信号的放大。 放大：输入为小信号，有源元件控制电源使负载获 得大信号，并保持线性关系。 有源元件：能够控制能量的元件。

5. “模拟电子技术基础” 课程的内容 半导体器件。 处理模拟信号的电子电路及其相关的基本功能：

各种放大电路、滤波电路、运算电路、信号转换电路、 信号发生电路、电源电路等等。 模拟电路的分析方法。 不同的电子电路在电子系统中的作用。10

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“模拟电子技术基础”课程的特点1、工程性:P5 实际工程需要证明其可行性。 强调定性分析。 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存在一 定的误差范围的。 电子电路的定量分析称为“估算”。 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方

面。 估算不同的参数需采用不同的模型。电子电路归根结底是 电路，可用电路的基本理论分析电子电路。 2. 实践性:P6 “线性化”

实用的模拟电子电路几乎都需要进行调试才能达到预期的 目标，因而要掌握以下方法： 常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法 11 EDA软件的应用方法

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第一章 常用半导体器件§ 1.1 半导体的基础知识 § 1.2 半导体二极管 § 1.3 双极型晶体管

§ 1.4 场效应管§ 1.5 单结晶体管和晶闸管(了解)

§ 1.6 集成电路中的元件(了解)

重点掌握：基本概念，晶体二极管的伏安特性及主要参 数、晶体三极管和场效应管输入、输出特性及主要参数。12

不要将注意力过多放在管子内部，而以理解外特性为主。

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§1.1 半导体的基本知识导体、半导体和绝缘体导体： 容易导电的物质称为导体，金属一般都是导体。 绝缘体：几乎不导电的物质称为绝缘体，如橡皮、陶瓷、塑 料和石英等。 半导体：导电特性介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体, 如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。 半导体的导电机理不同于其它物质，所以它具有不同于 其它物质的特点。例如： 当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。 往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力明显 改变。例如：室温下，在纯硅中掺入百万分之一的硼，可以使 硅的导电能力提高50万倍。13

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1.1.1 本征半导体一、本征半导体的结构特点本征半导体：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 现代电子学中，用的最多的半导体是硅(14)和锗(32),

它们的最外层电子(价电子)都是四个。

Si

Ge

通过一定的工艺过程，可以将半导体制成晶体。

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在硅和锗晶体中，原子按四角形系统组成晶体点阵，每个原 子都处在正四面体的中心，而四个其它原子位于四面体的顶点， 每个原子与其相临的原子之间形成共价键，共用一对价电子。

硅和锗的晶体结构：

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硅和锗的共价键结构

形成共价键后，每个原子的 最外层电子是八个，构成稳 定结构。 共价键有很强的结合力，使 原子规则排列，形成晶体。 共价键中的两个电子被紧紧 束缚在共价键中，称为束缚 电子，常温下束缚电子很难 脱离共价键成为自由电子， 因此本征半导体中的自由电 子很少，所以本征半导体的 导电能力很弱。16

+4

+4

+4

+4

共价键 共用电子对

+4表示除去 价电子后的 正离子