線性電子線路 緒論

線性電子線路電子技術(shù)包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩大分支，缺一不可。線性電子線路為模擬電子技術(shù)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(chǔ)課學(xué)時(shí)學(xué)分：理論課60學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課8學(xué)時(shí)預(yù)備知識(shí)：高等數(shù)學(xué)、普通物理電學(xué)部分，電路分析

參考書目：[1]張鳳言.電子電路基礎(chǔ)（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(dá)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(dǎo)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(chǔ).電子科技大學(xué)出版社，2001年1月

[8]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（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(diǎn)、基本分析和工程計(jì)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(shè)計(jì)實(shí)際電子線路的能力，設(shè)計(jì)能力。

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

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

4、器件電路應(yīng)用系統(tǒng)電子線路 緒論三、課程特點(diǎn)1、技術(shù)基礎(chǔ)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(shù)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(yīng)用工程的觀點(diǎn)，采用工程近似的方法簡化實(shí)際問題。為今后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。2、線性電子線路又是一門不同于基礎(chǔ)理論課技術(shù)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容接近工程實(shí)際，實(shí)踐性很強(qiáng)，要注重實(shí)踐環(huán)節(jié)和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)課，鞏固和深化理論課知識(shí)。電子線路 緒論四、成績?cè)u(píng)定期末考試： 70%作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、考勤等： 30%要求：1.上課不能無故缺席，早退。所有學(xué)生會(huì)工作方面的事由，以及事后再請(qǐng)病、事假均不予認(rèn)可，累計(jì)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(wù)條列取消考試資格。電子線路 緒論五、電子技術(shù)的發(fā)展自1904年第一只電子管問世以來，電子技術(shù)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(xiàng)技術(shù)，它的發(fā)展史大致可分為四個(gè)階段：第一代——電子管：電子管是由電子在真空中的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)電傳導(dǎo)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(yīng)（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(dāng)陰極和屏極，則燈泡里的電子就能實(shí)現(xiàn)單向流動(dòng)。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(dāng)時(shí)的礦石檢波器，并沒有得到廣泛應(yīng)用。

1907年，美國科學(xué)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(biāo)志電子器件真正走向應(yīng)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(dá)、無線電通訊、廣播、電視的發(fā)展，電子管得到了廣泛應(yīng)用，電子技術(shù)也日趨成熟。1946年2月，美國賓夕法尼亞大學(xué)誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)——ENIAC。電子線路 緒論五、電子技術(shù)的發(fā)展ENIAC——電子數(shù)字積分機(jī)和計(jì)算機(jī)(ElectronicNumericalIntegratorandComputer)，由美國陸軍軍械部贊助，于1943年在賓夕法尼亞大學(xué)摩爾電機(jī)學(xué)院開始研制，用于新型槍炮的彈道計(jì)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(hào)的18000個(gè)真空管、1500個(gè)電子繼電器、70000個(gè)電阻器、18000個(gè)電容器，總重量30噸，耗電140-150KW。

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

1952年12月IBM公司研制出IBM第一臺(tái)存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)，也是通常意義上的電腦——IBM701。

ENIAC有5種功能：每秒5000次加法運(yùn)算；每秒50次乘法運(yùn)算；平方和立方計(jì)算；sin和cos函數(shù)數(shù)值運(yùn)算；其他更復(fù)雜的計(jì)算。電子線路 緒論五、電子技術(shù)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(shí)驗(yàn)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(dǎo)體材料和一個(gè)彎紙架制成一個(gè)小模型，可以傳導(dǎo)、放大和開關(guān)電流。他們把這一發(fā)明稱為“點(diǎn)接晶體管放大器”。標(biāo)志著第一只晶體管的誕生。他們也因“20世紀(jì)最重要的發(fā)明”而獲得1956年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。（Bardeen提出了表面態(tài)理論，Schokley給出了實(shí)現(xiàn)放大器的基本設(shè)想，Brattain設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)）

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

最早的晶體管電視機(jī)(1960年)

電子線路 緒論五、電子技術(shù)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(gè)元件，其中有四個(gè)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(xué)獎(jiǎng)。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(shí)，仙童公司首創(chuàng)了一整套半導(dǎo)體平面工藝技術(shù)，包括擴(kuò)散、掩模、照相、光刻、金屬蒸發(fā)沉積……1968年8月諾伊斯與負(fù)責(zé)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(gè)月芯片集成度（每平方毫米晶體管數(shù)）提高一倍。這個(gè)預(yù)測已為實(shí)踐所證實(shí)，例如：1980年單片存儲(chǔ)器容量為16kbits，而1998年單片存儲(chǔ)器容量為16Mbits，18年增長了210=1024倍。電子線路 緒論五、電子技術(shù)的發(fā)展400480868018680286i386i486PentiumPentiumMMXCeleronPentiumIIIPentiumIV電子線路 緒論五、電子技術(shù)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(dǎo)體平面技術(shù)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(jì)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(gè)，每個(gè)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(yùn)算速度達(dá)6萬次，當(dāng)時(shí)售價(jià)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(shù)，在14.6平方毫米的表面積上集成了5500萬個(gè)晶體管。Pentium

IIICPU顯微照片電子線路 緒論五、電子技術(shù)的發(fā)展高密度集成實(shí)現(xiàn)手段：內(nèi)部導(dǎo)線變細(xì)。集成度的提高，將使電子設(shè)備從電路板二次集成片上系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)從器件級(jí)門級(jí)標(biāo)準(zhǔn)單元級(jí)可編程模塊單片收音機(jī)硅單晶片與加工好的硅片電子線路 緒論五、電子技術(shù)的發(fā)展高性能一、高頻高速電子設(shè)備應(yīng)用十分廣泛，頻率資源不足，只能開辟頻率更高的頻段。對(duì)于數(shù)字電路，為完成高數(shù)據(jù)率信號(hào)（例如高清晰度電視）的實(shí)時(shí)處理，需要電路具有很高的時(shí)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(jìn)入亞微米量級(jí)，使用高電源電壓使線間電場強(qiáng)度過高，不利于電路的安全工作。便攜設(shè)備使用越來越廣泛，為設(shè)備供電電池的尺寸、重量、容量和價(jià)格成為制約便攜設(shè)備的關(guān)鍵問題之一，降低設(shè)備的功耗是重要的解決方法。MFHFVHFUHFSHFEHF100kHz1MHz10MHz100MHz1GHz10GHz1000GHzSiGaAs電子線路 緒論五、電子技術(shù)的發(fā)展可編程

20世紀(jì)電氣領(lǐng)域的四個(gè)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(shí)現(xiàn)了在同一硬件平臺(tái)上利用編程方法實(shí)現(xiàn)不同功能?？删幊逃布脚_(tái)在數(shù)字電路中容易實(shí)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(hào)處理器、虛擬儀器。發(fā)展動(dòng)力：對(duì)電子系統(tǒng)的需求系統(tǒng)功能越來越復(fù)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(diǎn)：半導(dǎo)體器件與集成電路工藝的進(jìn)步；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具的完善；新材料的開發(fā)與應(yīng)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(yù)處理DSP顯示結(jié)果傳感器前端電路計(jì)算機(jī)接口數(shù)字信號(hào)A/D變換器計(jì)算機(jī)處理程序存儲(chǔ)、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(shù)分按儀器結(jié)構(gòu)（可擴(kuò)展性）和實(shí)現(xiàn)形式分模擬儀器數(shù)字化儀器智能儀器單臺(tái)儀器模塊化儀器虛擬儀器技術(shù)基礎(chǔ)：微電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)電子儀器測量系統(tǒng)信號(hào)采集（包括傳感器電路、信號(hào)調(diào)理電路）信號(hào)分析與處理結(jié)果表達(dá)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(shè)備的連接十分有限可方便地與網(wǎng)絡(luò)外設(shè)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(jì)算機(jī)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(chǔ)、打印硬件是關(guān)鍵部分軟件是關(guān)鍵部分價(jià)格昂貴價(jià)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(kuò)展性差基于計(jì)算機(jī)技術(shù)開放的功能模塊可構(gòu)成多種儀器技術(shù)更