情况汇报

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峰弭
7 years ago
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1 电子线路南京航空航天大学王成华 (O)

2 一信息无处不在, 信息改变生活电视广播数码摄像机现代信息化战争因特网移动通信信息社会核磁共振笔记本电脑 MP5 音视频播放器 GPS 导航仪

3 计算机硬件笔记本电脑信息服务业通信产业曙光超级计算机信息检索电子商务和娱乐等集成电路生产装备固定通信移动通信卫星通信微波通信软件产业半导体材料微电子产业集成电路互联网产品通用软件专业软件电视机摄相机 DVD 播放机数字家电产业光网络光纤光缆光设备光存储介质激光照明光电子产业路由器交换机网卡调制解调器集线器

4 二集成电路集成电路应用

Shockley,John Bardeen,Walter Brattain 获诺贝尔物理奖, for their

5 最原始的点接触晶体管 1947 年 12 月 16 日, 美国贝尔实验室 (Bell-Lab),William Shockley 领导的研究小组发现了晶体管效应 1948 年 6 月向全世界公布 1956 年,W.Shockley,John Bardeen,Walter Brattain 获诺贝尔物理奖, for their researches on semiconductors and their discovery of the transistor effect

6 晶体管的三位发明人 : 巴丁肖克莱布拉顿

7 集成电路之父 1958 年德州仪器公司 (TI) 的 Jack Kilby 发明了集成电路获得 2000 年诺贝尔物理学奖

8 晶体管集成电路这两项革命性的发明, 人类社会进入了微电子时代和信息时代

9 年份工艺晶体管分立元件 SSI MSI LSI VLSI 超大 ULSI 甚大 GSI 巨大 SoC 产品芯片上大约晶体管数目 K 1K-20K 20K-1M 1M- 10M >10 M >50 M 典型产品结型晶体管结型晶体管和二极管平面器件, 逻辑门, 触发器计数器, 复接器, 加法器 8 位微处理器, ROM RAM 16 位 32 位微处理器, 复杂外围电路专用处理器, 虚拟现实机, 灵巧传感器 P-III P- IV, 手机芯片等集成电路工艺电路规模和产品的发展概况

10 摩尔定律 (Moore s Law): Moore's law : the number of components per IC doubles every 18 months. Moore's law hold to this day 年, 著名的摩尔定律归纳了集成电路产业中信息技术进步速度戈登摩尔 (Gordon Moore) 总结出 IC 上可容纳的晶体管数目, 约每隔 18 个月便会增加一倍, 性能也将提升一倍, 即 3 年 4 番的增长规律

11 Intel 的 CPU 验证摩尔定律 11

微处理器的发展 8088 4044 1971 年第一个微处理器 4004 2000 多个晶体管 10μ mpmos 工艺 1982 年 286 微处理器 13.

12 微处理器的发展年第一个微处理器多个晶体管 10μ mpmos 工艺 1982 年 286 微处理器 13.4 万个晶体管频率 6MHz 8MHz 10MHz 和 12.5MHz Intel 年 3 月 16 Bit 2.9 万晶体管 5 到 8MHz 1.5µm 1985 年 10 月 32 Bit 27.5 万晶体管 16 到 32 MHz 1µm

13 1999 年 2 月, 英特尔推出 Pentium III 处理器,950 万个晶体管,0.25μ m 工艺制造 2002 年 1 月推出的 Pentium 4 处理器,5500 万个晶体管,0.13μ m 工艺生产 2007 年英特尔推出 45nm 正式量产工艺,45nm 技术是全新的技术 2002 年 8 月 13 日, 英特尔开始 90nm 工艺 ;2005 年顺利过渡到 65nm 工艺

14 1971 年 Intel 4004 CPU, 集成了 2300 个晶体管 2007 年 Intel 酷睿 2 四核 CPU, 集成了 8 亿个晶体管

15 三电子线路课程定位是电子信息类专业重要的专业基础课是宽口径招生的主要平台课是培养工程师硬件能力的入门课程是十分强调应用实践的工程性质的课程也是很多重点院校的考研课程

16 四电子线路课程教学基本要求 ( 一 ) 课程的地位作用和任务是电子信息类专业的主干技术基础课程课程的基本作用和任务是 : 通过对常用电子器件模拟电路及其系统的分析和设计的学习, 使学生系统地掌握电子线路的基本原理基本概念和各种功能单元电路的工作原理和分析设计方法, 为电子系统的工程实现和后续课程学习打下必备的基础课程强调理论联系实际, 注重培养学生解决实际问题的能力和工程实践能力

17 ( 二 ) 理论教学部分教学基本要求 1. 半导体器件的工作原理和基本特性 1) 了解半导体的导电机理 PN 结及其特性, 掌握晶体二极管双极型晶体管和场效应管的工作原理特性和参数 2) 掌握晶体二极管双极型晶体管和场效应管的大信号和小信号模型了解模型参数的含义 3) 了解半导体器件的加工工艺

18 2. 放大器 1) 掌握双极型晶体管和 MOS 场效应管组成的三种基本组态放大器的电路组成工作原理静态和动态分析方法以及主要的性能特点 2) 掌握图解分析法和等效电路分析法 3) 掌握差分放大电路的电路组成工作原理大信号和小信号的分析方法及性能特点 4) 了解电流模电路的概念和跨导线性原理 5) 掌握放大器的增益输入输出阻抗频率响应的概念和基本分析方法 6) 掌握多级放大器的工作原理和分析方法 7) 掌握使用 Spice 分析晶体管电路的基本方法了解电子器件的 Spice 模型的概念及获得模型参数的途径

19 3. 负反馈放大器 1) 掌握负反馈的概念掌握四种基本类型的负反馈放大器的电路结构工作原理基本分析方法 2) 掌握负反馈对放大电路性能的影响及深度负反馈放大器的工程估算方法 3) 了解负反馈放大电路的稳定性和相位补偿方法 4. 集成运算放大器 1) 掌握集成运放的组成和基本特点了解集成运放的主要性能指标 2) 掌握集成运放中常用的镜像电流源有源负载放大器互补输出电路直接耦合多级放大器等基本单元电路的结构工作原理和分析方法 3) 了解典型的双极型和 MOS 型运算放大器的内部电路结构和工作原理 4) 掌握理想运放典型应用电路的结构工作原理和分析方法, 包括 : 运算电路波形发生器电压比较器有源滤波器

20 5. 功率放大器 1) 了解功率放大器的功能和性能指标了解影响功放电路效率的主要因素掌握 A B 类放大器的电路组成工作原理分析方法和性能特点 2) 了解 D 类功率放大电路的特点 6. 电源变换电路 1) 掌握整流滤波稳压电路的原理性能指标和设计方法 2) 了解开关稳压器的工作原理和其提高效率的原因了解集成开关稳压电源电路的原理和使用方法 3) 了解稳流电路的工作原理

21 ( 三 ) 实验教学部分教学基本要求 1. 能力要求 1) 了解示波器电子电压表晶体管特性图示仪信号发生器频率计和扫频仪等常用电子仪器的基本工作原理 ; 掌握正确使用方法 2) 掌握电子线路的基本测试技术, 包括电子元器件参数放大电路静态和动态参数信号的周期和频率信号的幅度和功率等主要参数的测试 3) 能够正确记录和处理实验数据, 进行误差分析, 并写出符合要求的实验报告 4) 能够通过手册和互联网查询电子器件性能参数和应用资料, 能够正确选用常用集成电路和其它电子元器件 5) 掌握基本实验电路的装配调试和故障排除方法 6) 掌握用 Spice 分析设计电子电路的基本方法 2. 参考实验内容 1) 基本实验 : 常用电子仪器使用练习基本放大电路反馈放大电路基本运算电路和波形发生电路音频功率放大器等 2) 综合性实验

22 ( 四 ) 说明 1. 先修课程 : 高等数学大学物理电路 2. 建议学时 1) 理论教学 : 不少于 64 学时 2) 实验教学 : 不少于 24 学时

23 五电子线路课程内容 1. 半导体器件基础 2. 放大器基础 3. 集成运算放大器与模拟乘法器 4. 信号运算与处理电路 5. 放大器的频率响应 6. 反馈放大电路及其稳定性 7. 波形产生与变换电路 8. 功率电路与直流稳压电源 9. 电流模式电路 10. 可编程模拟器件与电子设计自动化软件

24 1. 半导体器件基础内容重点与难点 PN 结与半导体二极管半导体三极管场效应晶体管集成化器件及其特点工作原理特性曲线性能参数等效电路

25 2. 放大器基础内容放大器的基本概念与技术指标共射放大器的工作原理与分析方法三种组态三极管放大器的分析与比较场效应管放大器多级放大器用 SPICE 分析放大器重点与难点放大的概念与指标直流分析与交流分析图解法与微变等效电路法 CE CB CC 的性能 CS CG CD 的性能多级放大器的分析

26 3. 集成运算放大器与模拟乘法器内容重点与难点电流源电路差分放大电路双极型集成运算放大器场效应管集成运算放大器集成运算放大器的技术参数理想集成运算放大器模拟乘法器原理电流源的原理差分放大电路的分析集成运放内部电路分析集成运放的参数理想运放的特性模拟乘法器内部电路与应用

27 4. 信号运算与处理电路内容重点与难点基本运算电路有源滤波器电压比较器用 PSPICE 分析集成运算放大器应用电路运算电路的分析一二阶低通滤波器的分析开关电容滤波器迟滞比较器

28 5. 放大器的频率响应内容重点与难点频率响应概述单级共射放大器的频率响应共基和共集放大器的频率响应及组合宽带放大器多级放大器的频率特性频率响应与阶跃响应用 PSPICE 分析放大器频率响应实例频率响应的概念 CE 放大器的频率响应多级放大器的带宽频率响应与阶跃响应的关系

29 6. 反馈放大器及其稳定性内容重点与难点反馈的基本概念与分类负反馈对放大电路性能的影响深度负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路的稳定性分析用 PSPICE 分析反馈放大器反馈类别与组态的判断深度负反馈放大器的计算稳定工作条件与频率补偿

30 7. 波形产生与变换电路内容重点与难点正弦波振荡电路非正弦信号发生器集成多功能信号发生器波形变换电路用 PSPCICE 分析振荡电路振荡的原理正弦波振荡电路非正弦波振荡电路波形变换电路

31 8. 功率放大电路与直流稳压电源内容重点与难点互补推挽功率放大电路集成功率放大器线性直流稳压电源开关型直流稳压电源用 PSPICE 分析功率电路实例功率放大电路的特点乙类推挽功率放大器分析串联型线性直流稳压电路原理开关型直流稳压电路原理

32 9. 电流模式电路内容电流模式电路的基本概念跨导线性环电流传输器跨导运算放大器电流反馈型集成运算放大器重点与难点电流模电路的概念跨导线性环的原理电流传输器的特性 OTA 的应用电流模集成运放的特性

33 10. 可编程模拟器件与电子设计自动化软件内容重点与难点模拟可编程器件的原理模拟可编程器件的应用 Multisim 软件 Multisim 仿真实例模拟可编程器件工作原理基本应用电路设计应用 Multisim 仿真电路

34 六电子线路课程结构

35 第三层次 : 独立工作能力培养 5 自主开发 6 参与科研 3 课程设计 (3 个 ) 4 系统设计 (1 个 ) 第二层次 : 系统设计能力培养 1 基本实验 (5 个 ) 2 选做实验 (3 个 ) 第一层次 : 基本实验技能培养三层次六类别实践教学体系

36 2005 年 6 月被评为江苏省首批实验教学示范中心 2006 年 12 月, 被评为国家级实验教学示范中心

37 电工实验室信号与系统实验室 EDA 实验室自动控制原理实验室微机原理实验室电子实验室

38 自选实验项目学科竞赛和科技活动学科竞赛和科技活动参与科研和创新基金项目

39 嵌入式系统小组

40 创新团队成果学生项目无线传感器网络网关节点和应用示意图

41 七电子线路教学特点以有源器件为基础以单元电路为主体以分析方法为重点以实践应用为目的强调研究性教学

42 电子线路过四关 : 第一关 : 器件关 ( 入门基础 ) 第二关 : 近似关 ( 工程估算的分析方法 ) 第三关 : 动手关 ( 实践应用 ) 第四关 : EDA 关 ( 设计开发 )

43 会看 : 电路的识别定性分析是哪种电路 : 共射共基共集共源共漏差分放大电路及哪种接法引入了什么反馈, 什么组态的负反馈比例加减积分微分运算电路低通高通带通带阻. 有源滤波器单限滞回窗口电压比较器正弦波矩形波三角波锯齿波发生电路线性开关型直流稳压电源性能如何 : 放大倍数大小输入电阻高低带负载能力的强弱频带宽窄输出功率大小效率高低滤波效果好坏, 稳压性能好坏

44 会算 : 电路的定量分析不同类型电路的性能有不同的描述方法, 要得到这种描述需要不同的分析方法例如求解放大电路的电压放大倍数输入电阻输出电阻截止频率波特图深度负反馈条件下的放大倍数运算关系电压比较器的电压传输特性非正弦波振荡电路的输出电压波形及其频率和幅值功放的输出功率及效率直流电源输出电压的平均值可调范围

45 会选 : 电子电路设计已知需求 ( 功能 ) 选择电路形式例如 : 是采用单管放大电路还是采用多级放大电路 ; 是直接耦合阻容耦合变压器耦合还是光电耦合 ; 是晶体管放大电路还是场效应管放大电路 ; 是否用集成放大电路已知性能选择元器件类型例如 : 是采用通用型集成运放还是采用高精度型高阻型低功耗集成运放在已知指标情况下选择元器件的参数电路中所有电阻电容电感等的数值

46 会调 : 电路调试的方法及步骤调整电路性能指标应改变哪些元件参数如何改变电路故障的判断和消除例如调整放大器的电压放大倍数输入电阻和输出电阻的方法与步骤调整三角波振荡电路的振荡频率和幅值达到预定值的方法和步骤电路中某元件断路或短路将产生什么现象电路出现异常情况可能的原因

47 八电子线路课程建设电子线路 2005 年 : 国家级精品课程网址 :

48 电子线路课程特色 : 准确定位课程的地位与作用, 站在整体优化的高度上来优化课程的结构, 在知识传授和能力培养的衔接上更能符合学生的认知规律, 学生创新思维的培养更加系统并落到实处理论教学与实践教学并重, 提出了三层次六类别的实践教学体系, 实实在在地提高了教学质量和学生素质建成了一支乐于奉献结构合理的高水平师资队伍, 出版了一批有影响的教材

49 电子线路基础电子电路基础电路与模拟电子学电子线路基础教程现代电子技术 ( 模拟部分 ) 现代电子技术 ( 模拟部分 ) 解题指南清华大学出版社电子工业出版社王成华主编 2008 刘京南王成华主编国家十一五规划教材江苏省精品教材 2003 同时在台湾地区发行科学出版社王成华主编 2007 国家十一五规划教材科学出版社王成华主编 2000 北航出版社王成华主编 2005 国防科工委十五规划教材北航出版社王成华主编 2007

50 现代电子技术 ( 模拟部分 ) 教材特点 : 兼顾分立与集成强调基本概念基本工作原理基本分析方法处理模拟与数字的衔接引入电流模电路与电子设计自动化

51 希望在课堂教学中追求这样的一种境界 : 让学生真正成为课堂学习的主人 ; 让学生充分感受求知的乐趣 ; 让学生在不断的探索和研讨中发现规律 ; 让学生在解决问题的过程中全面提高素质