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电子电路基础

全新融合课程,配套教学大纲+PPT课件+配套习题和解答

作者:樊华 主编,陈伟建 副主编
定价:69
印次:1-1
ISBN:9787302639268
出版日期:2023.09.01
印刷日期:2023.09.19

为了实现课程知识体系内在的贯通和平滑过渡,电子科技大学将电子信息类专业的主干课“模拟电路基础”和“电路分析”整合成“电子电路基础”课程,本书是该课程的配套教材。第一部分主要讲述电路 的模型以及基本的电路定律,“电路分析”实际上是对电路的模型进行分析,学习基尔霍夫等基本的电路 定律才能对电路模型进行正确的数学求解。叠加定理是线性电路的一个重要定理,叠加定理也是后续 基本放大电路交直流分析的重要理论依据,同时配合戴维南定理和诺顿定理将会大大简化电路分析的 难度。第二部分讲述模拟电路,基本放大电路的时域分析和频域分析是“模拟电路基础”的核心所在,也 是后续研究生课程“模拟集成电路分析与设计”的重要铺垫,对有志于从事集成电路芯片设计的学生而言,基本放大电路的知识是重中之重,同时需要配合仿真工具加强理解。第三部分主要讲述应用集成运算放大器的范例,通过集成运放和反馈实现对数、指数运算电路和乘法、除法运算电路,低通、高通、带通和带阻滤波电路,学生可以自行选择商用集成运放芯片搭建运算或者滤波电路,以加强实践能力。 本书可作为电子信息类、自动化类、电气类等相关专业的教材,也可提供相关领域的工程技术人员参考。

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前言 传统教学中“电路分析”和“模拟电路基础”为两门独立的课程,“电路分析”课程为64学时,在大学一年级的第二学期开设,“模拟电路基础”课程为64学时,在大学二年级的第一学期开设,即“电路分析”为“模拟电路基础”的先修课程。两门课程分属于不同的学期开设,使得教学过程中衔接紧密的理论分析+仿真设计+实验验证的电子电路分析与设计方法无法连贯,理论与实际常常脱节。比如传统“电路分析”课程,理论教学只从电路模型(图形化的数学模型)入手进行讲授,基本不考虑实际问题(如电阻的种类、功率和容差等),一旦实验中出现与理论分析不完全吻合的情况,学生很难理解,两门课程独立讲授不利于对原本一脉相承的知识体系进行融会贯通。为了深化高校工程教育改革,电子科技大学启动了重点教改专项——电子电路课程的贯通教学,将“模拟电路基础”和“电路分析”整合成一门课程——“电子电路基础”(80学时,5学分),在大学一年级的第二学期开设,将“电路分析”的关键知识点合理穿插到“模拟电路基础”中,改革后的“电子电路基础”课程从元器件的抽象,到电路模型的分析,再到电子电路的分析与设计,有机融合教学内容,包括从无源器件到有源器件、从线性到非线性、从实际电路到电路模型、从单元电路到功能电路、从电路分析到电路设计,节节深入、步步提高,消除了电路分析与模拟电路相关知识的隔膜,有利于知识的融会贯通,2021年,整合后的课程入选四川省一流本科课程。 “电路分析”和“模拟电路基础”两门课程合并之后,“电路分析”的内容删减约一半,这是因为随着电子电路技术日新月异的发展,电路的计算机辅助分析已经成为普遍采用的科学研究方法。电子设计自动化以及各种电路仿真软件的飞速发展大大简化了过去繁杂的电路分析和计算,因此,应该强化“电路计算机辅助分析”,使学生初步掌握大规模电路计算机辅助分析的方法和过程,建立“科学计算”概念,不宜过细地分析模块的内部原理以及进行繁杂的电路计算; 但经典的电路分析理论知识以及向“模拟电路基础”过渡的必备知识必须精讲,及时准确地进行归纳总结。 “电路分析”课程应该定位在为“模拟电路基础”作铺垫,“电路与电路模型”以及“电路分析方法”两章的学习使得学生能掌握电子线路的基础知识,对电路的复杂工程问题进行抽象和表达,并对所建立的模型完成准确的推导、计算。学习了“电路分析”中的“电路模型”和“电路分析方法”两章后就可以开始学习“模拟电路基础”中的“半导体器件”和“单管放大电路”两章,因为学生一旦建立起电路模型的基本概念并掌握了叠加定理、戴维南定理以及诺顿定理,就可以运用这些定理灵活分析三极管和场效应管双口网络交流小信号等效放大电路。例如,单独对放大器进行交流分析时,可以将放大器视为无源双口网络,而考虑信号源之后,放大器作为信号源的负载,应该将放大器和负载合并视为无源单口网络,无源单口网络等效为电阻Ri,即放大器的输入电阻Ri是信号源的负载电阻,而从负载端分析,信号源与放大电路等效为含源单口网络,对于含源单口电路的分析采用戴维南定理或者诺顿定理画出等效电路,将其等效为开路电压源Uoc与输出电阻Ro的串联或者短路电流源Isc与输出电阻Ro的并联。 在“模拟电路基础”中讲到场效应管的分析时要用到叠加定理,需要特意强调,只有把晶体管用交流小信号模型做线性化的处理之后才能用叠加定理; 否则,对非线性的电路不能用叠加定理进行求解。含有受控电源的戴维南定理、诺顿定理的计算,学生不知道如何将电路划分成单口网络,讲述例题时应该有多种思路和划分方法,让学生灵活掌握单口的概念,无论对电路怎么划分都能得出正确答案,使学生掌握不同方法的优点和局限性,有效解决电子系统实现过程中的复杂工程问题。另外,对于含有受控电源的节点分析法,让学生尽量抓住控制量和受控量,主要看受控电源关联几个节点,对于关联一个节点和关联两个节点的方法,上课时都给出实例,并增加课堂练习。 “正弦稳态电路”的学习将为“放大电路的频率特性”作铺垫,这是由于分析放大电路的频率特性(也称频率响应)时,通常对放大电路输入正弦量,研究放大电路的幅频特性和相频特性,而正弦信号是时变信号,其幅度和相位随着时间的改变而改变。对于时变信号的研究,通常采用相量法,相量是电子工程学中用以表示正弦量大小和相位的矢量,当频率一定时,相量唯一地表征了正弦量。放大电路频率特性本质是正弦稳态电路的相量分析,因此,在学习“放大电路的频率特性”之前,需要先讲述正弦稳态电路,使得学生能灵活运用相量法分析放大电路的频率特性,深刻理解放大倍数是信号频率的函数,随着输入信号频率低到或高到一定程度,放大倍数都会下降,并产生相移。 总之,此教学改革立足于打破原有的分段式教学模式,实现课程知识体系内在的贯通和平滑过渡,推进课程内容有机融合,培养学生的创新思维与工程实践能力、解决复杂问题的决策力以及自主学习和终身学习的能力。 感谢清华大学出版社的编校人员,没有他们的辛勤工作,教材的出版工作难以顺利完成。 由于编者水平有限,书中难免存在不足之处,恳请广大读者批评指正。 编者 2023年6月

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  • "樊华,电子科技大学教授,博士生导师。主讲本科生专业基础课“电路分析与电子线路”“模拟电路基础”“电子电路基础”,主讲研究生专业基础课“模拟集成电路分析与设计”, 近五年总计授课852学时,每年评教结果为五星(优秀),所授课程均为解决我国“缺芯”之痛、打通人才培养“最后一公里”的集成电路重要理论基础课程。主持8项教育部教改项目,4项校级教改项目,在IEEE Transactions on Education、《实验技术与管理》等期刊发表教学研究论文25篇。获第一届全国博士后创新创业大赛全国总决赛金奖(总分第一,2021年)、广东省“众创杯”创业创新大赛之科技海归领航赛特等奖(2022年)、四川省青年教师教学竞赛一等奖(2020年)、电子科技大学科技特别奖。入选四川省妇联女性科技典型,被评为全国创新创业优秀博士后。

    陈伟建,电子科技大学教授、高级工程师。电子科技大学首届“我最喜爱的老师”。1978—1982年就读于上海交通大学。1982—1985年在中船432厂从事设计开发工作。1985—1988年就读于重庆大学。1988年至今在电子科技大学通信与信息工程学院从事教学科研工作,其间,1994—1996年任电子科技大学产业处副处长,1996—2003年任电子科技大学工厂厂长兼总工程师。承担信息论、电子电路两个系列多门研究生和本科生课程的教学工作,以及国家自然科学基金、国家重点实验室基金、国家及省部产学研重大专项等项目的科研工作,多种产品和工程的设计开发工作。获国家级教学成果奖、部省级科技进步奖、国家级新产品开发奖,在国内外各种学术刊物上发表数十篇论文。"

  • "(1) 帮助学生掌握电路的基本理论和基本分析方法,为学习后续课程准备必要的电路知识。
    (2) 着重培养学生的创新思维与工程实践能力、抽象思维能力、分析计算能力和总结归纳能力。
    (3) 提供大量典型、实用的设计案例,源自作者多年从事集成电路芯片设计的深厚积累。
    (4) 新形态教材,配套资源丰富,包括教学大纲、PPT课件、配套习题和解答,请到出版社网站下载。
    "

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  • 目录

    第1章绪论

    1.1历史回顾

    1.2概述

    1.3仿真工具

    第2章电路模型

    2.1集总电路

    2.2电阻器及其电路模型

    2.2.1电阻器

    2.2.2电阻器的电路模型

    2.2.3电位器以及电路模型

    2.2.4开关及其电路模型

    2.2.5电阻定义的推广

    2.3电源及其电路模型

    2.3.1电源

    2.3.2电源的电路模型

    2.4电感器及其电路模型

    2.4.1电感器

    2.4.2电感器的电路模型

    2.4.3电感定义的推广

    2.5电容器及其电路模型

    2.5.1电容器

    2.5.2电容器的电路模型

    2.5.3电容定义的推广

    2.6二极管及其电路模型

    2.6.1二极管

    2.6.2二极管的主要参数

    2.6.3二极管的电路模型

    2.6.4稳压管

    2.6.5稳压管的电路模型

    2.7场效应管及其电路模型

    2.7.1场效应管

    2.7.2增强型MOS场效应管的主要参数

    2.7.3场效应管的电路模型

    2.8晶体管及其电路模型

    2.8.1晶体管

    2.8.2晶体管的主要参数

    2.8.3晶体管的电路模型

    2.9基尔霍夫定律

    2.9.1基尔霍夫电流定律

    2.9.2KCL的推广

    2.9.3基尔霍夫电压定律

    2.9.4KVL的推广

    2.10仿真实验

    2.10.1实验要求与目的

    2.10.2二极管伏安特性电路

    习题

    第3章电路分析方法

    3...

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