实验一 单级阻容耦合放大器设计 一、设计任务书 1．已知条件 电源电压V cc =+12V,信号源U s =10mV,内阻R s =600Ω,负载R L =2k Ω。 2．主要技术指标 输入电阻R i >2k Ω,频率响应20Hz ～500kHz,输出电压U o ≥0.3V,输出电阻R O <5k Ω,电路工作稳定。 3．实验用仪器 双踪示波器一台，信号发生器一台，直流稳压电源一台，万用表一台。 二、电路设计 1．电路形式讨论 由于电压增益A V =U O /U S =30,采用一级放大电路即可，要求电路工作稳定，采用分压式电流负反馈偏置电路，输入电阻比较大和频率响应比较宽，引入一定的串联负反馈，电路如图。 2．具体电路设计 （1）静态工作点选择 I CQ =2mA,V BQ =3V （选择硅管） （2）晶体管的选择 78) (2 =+=L s i V R R R A β取100, U CEO >V CC =12V,I CM >2I CQ =4mA, P CM >I CQ V CC =24mW, f T >1.5βf H =75MHz 选择9014:U CEO >20V,I CM >100mA, P CM >300mW,f T >80MHz,Cb'c<2.5pF （3）元件参数的计算 R E =(V BQ -0.7)/I CQ ≈1.2k Ω I BQ =I CQ /β=20μA 则 Ω== k I V R BQ BQ B 15102，R B2=15k Ω Ω=-= k I V V R BQ BQ CC B 45101，取标称值47k Ω Ω≈++=k mA I mV r EQ be 6.1) (26) 1(300β, 取R F =10Ω.则Ω=++=k R r R F be i 16.2)1('β Ω==k R R R R i B B i 12.2////'21，取A V =40,
第一章绪论 1-1测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用 传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 1-2影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意影响测控电路精度的主要因素有： （1）噪声与干扰； （2）失调与漂移，主要是温漂； （3）线性度与保真度； （4）输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 1-3为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面 为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。它包括：（1）模数转换与数模转换； （2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换； （3）量程的变换； （4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等； （5）对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。 1-4测量电路的输入信号类型对其电路组成有何影响试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。 随着传感器类型的不同，输入信号的类型也随之而异。主要可分为模拟式信号与数字式信号。随着输入信号的不同，测量电路的组成也不同。 图X1-1是模拟式测量电路的基本组成。传感器包括它的基本转换电路，如电桥，传感器的输出已是电量（电压或电流）。根据被测量的不同，可进行相应的量程切换。传感器的输出一般较小，常需要放大。图中所示各个组成部分不一定都需要。例如，对于输出非调制信号的传感器，就无需用振荡器向它供电，也不用解调器。在采用信号调制的场合，信号调制与解调用同一振荡器输出的信号作载波信号或参考信号。利用信号分离电路（常为滤波器），将信号与噪声分离，将不同成分的信号分离，取出所需信号。有的被测参数比较复杂，或者为了控制目的，还需要进行运算。对于典型的模拟式电路，无需模数转换电路和计算机，而直接通过显示执行机构输出，因此图中将模数转换电路和计算机画在虚线框内。越来越多的模拟信号测量电路输出数字信号，这时需要模数转换电路。在需要较复杂的数字和逻辑运算、或较大量的信息存储情况下，采用计算机。
答案1.1 解：图示电路电流的参考方向是从a 指向b 。当时间t <2s 时电流从a 流向b,与参考方向相同，电流为正值；当t >2s 时电流从b 流向a ，与参考方向相反，电流为负值。所以电流i 的数学表达式为 2A 2s -3A 2s t i t ? 答案1.2 解：当0=t 时 0(0)(59e )V 4V u =-=-<0 其真实极性与参考方向相反，即b 为高电位端，a 为低电位端； 当∞→t 时 ()(59e )V 5V u -∞∞=-=>0 其真实极性与参考方向相同， 即a 为高电位端，b 为低电位端。 答案1.3 解：(a)元件A 电压和电流为关联参考方向。元件A 消耗的功率为 A A A p u i = 则 A A A 10W 5V 2A p u i === 真实方向与参考方向相同。 (b) 元件B 电压和电流为关联参考方向。元件B 消耗的功率为 B B B p u i = 则 B B B 10W 1A 10V p i u -===- 真实方向与参考方向相反。 (c) 元件C 电压和电流为非关联参考方向。元件C 发出的功率为 C C C p u i = 则 C C C 10W 10V 1A p u i -===-
真实方向与参考方向相反。 答案1.4 解：对节点列KCL 方程 节点③: 42A 3A 0i --=，得42A 3A=5A i =+ 节点④: 348A 0i i --+=，得348A 3A i i =-+= 节点①: 231A 0i i -++=，得231A 4A i i =+= 节点⑤: 123A 8A 0i i -++-=，得123A 8A 1A i i =+-=- 若只求2i ，可做闭合面如图(b)所示，对其列KCL 方程，得 28A-3A+1A-2A 0i -+= 解得 28A 3A 1A 2A 4A i =-+-= 答案1.5 解：如下图所示 (1)由KCL 方程得 节点①： 12A 1A 3A i =--=- 节点②： 411A 2A i i =+=- 节点③： 341A 1A i i =+=- 节点④： 231A 0i i =--= 若已知电流减少一个，不能求出全部未知电流。 (2)由KVL 方程得
第一章绪论 1-1 为什么说在现代生产中提高产品质量与生产效率都离不开测量与控制技术？ 为了获得高质量的产品，必须要求机器按照给定的规程运行。例如，为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 为了保证产品质量，除了对生产过程的检测与控制外，还必须对产品进行检测。这一方面是为了把好产品质量关，另一方面也是为了检测机器与生产过程的模型是否准确，是否在按正确的模型对机器与生产过程进行控制，进一步完善对生产过程的控制。 生产效率一方面与机器的运行速度有关，另一方面取决于机器或生产系统的自动化程度。为了使机器能在高速下可靠运行，必须要求机器本身的质量高，其控制系统性能优异。要做到这两点，还是离不开测量与控制。 产品的质量离不开测量与控制，生产自动化同样一点也离不开测量与控制。特别是当今时代的自动化已不是本世纪初主要靠凸轮、机械机构实现的刚性自动化，而是以电子、计算机技术为核心的柔性自动化、自适应控制与智能化。越是柔性的系统就越需要检测。没有检测，机器和生产系统就不可能按正确的规程自动运行。自适应控制就是要使机器和系统能自动地去适应变化了的内外部环境与条件，按最佳的方案运行，这里首先需要的是对外部环境条件的检测，检测是控制的基础。智能化是能在复杂的、变化的环境条件下自行决策的自动化，决策的基础是对内部因素和外部环境条件的掌握，它同样离不开检测。 1-2 试从你熟悉的几个例子说明测量与控制技术在生产、生活与各种工作中的广泛应用。 为了加工出所需尺寸、形状的高精度零件，机床的刀架与主轴必须精确地按所要求的轨迹作相对运动。为了炼出所需规格的钢材，除了严格按配方配料外，还必须严格控制炉温、送风、冶炼时间等运行规程。为了做到这些，必须对机器的运行状态进行精确检测，当发现它偏离规定要求，或有偏离规定要求的倾向时，控制它，使它按规定的要求运行。 计算机的发展首先取决于大规模集成电路制作的进步。在一块芯片上能集成多少个元件
第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a ）、（b ）中：（1）u 、i 的参考方向是否关联？（2）ui 乘积表示什么功率？（3）如果在图（a ）中u >0、i <0；图（b ）中u >0、i >0，元件实际发出还是吸收功率？ （a ）（b ） 题1-1图 1-4在指定的电压u 和电流i 的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u 和i 的约束方程（即VCR ）。 （a ）（b ）（c ） （d ）（e ）（f ） 题1-4图 1-5试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。 （a ）（b ）（c ） 题1-5图 1-16电路如题1-16 （a ）（b ） 题1-16图 1-20试求题1-20图所示电路中控制量u 1及电压u 。 题1-20图 第二章“电阻电路的等效变换”练习题 2-1电路如题2-1图所示，已知u S =100V ，R 1=2k ?，R 2=8k ?。试求以下3种情况下的电压u 2和电流i 2、 i 3：（1）R 3=8k ?；（2）R 3=?（R 3处开路）；（3）R 3=0（R 3处短路）。 题2-1图 2-5用△—Y 等效变换法求题2-5图中a 、b 端的等效电阻：（1）将结点①、②、③之间的三个9?电阻构成的△形变换为Y 形；（2）将结点①、③、④与作为内部公共结点的②之间的三个9?电阻构成的Y 形变换为△形。 题2-5 2-11利用电源的等效变换，求题2-11图所示电路的电流i 。 题2-11图 2-13题2-13图所示电路中431R R R ==，122R R =，CCVS 的电压11c 4i R u =，利用电源的等效 变换求电压10u 。 题2-13图 2-14试求题2-14图（a ）、（b ）的输入电阻ab R 。 （a ）（b ） 题2-14图 第三章“电阻电路的一般分析”练习题 3-1在以下两种情况下，画出题3-1图所示电路的图，并说明其结点数和支路数：（1）每个元件作
模拟电子技术课程设计任务书 一、课程设计的任务 通过理论设计和实物制作解决相应的实际问题，巩固和运用在《模拟电子技术》中所学的理论知识和实验技能，掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和实践动手能力，为以后从事电子电路设计、研发电子产品打下良好的基础。 二、课程设计的基本要求 1、掌握电子电路分析和设计的基本方法。包括：根据设计任务和指标初选电路；调查研究和设计计算确定电路方案；选择元件、安装电路、调试改进；分析实验结果、写出设计总结报告。 2、培养一定的自学能力、独立分析问题的能力和解决问题的能力。包括：学会自己分析解决问题的方；对设计中遇到的问题，能通过独立思考、查询工具书和参考文献来寻找解决方案，掌握电路测试的一般规律；能通过观察、判断、实验、再判断的基本方法解决实验中出现的一般故障；能对实验结果独立地进行分析，进而做出恰当的评价。 3、掌握普通电子电路的生产流程及安装、布线、焊接等基本技能。 4、巩固常用电子仪器的正确使用方法，掌握常用电子器件的测试技能。 5、通过严格的科学训练和设计实践，逐步树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的科学作风，并逐步建立正确的生产观、经济观和全局观。
三、课程设计任务 课题4 逻辑信号电平测试器的设计 （一）设计目的 1、学习逻辑信号电平测试器的设计方法； 2、掌握其各单元电路的设计与测试方法； 3、进一步熟悉电子线路系统的装调技术。 （二）设计要求和技术指标 在检修数字集成电路组成的设备时，经常需要使用万用表和示波器对电路中的故障部位的高低电平进行测量，以便分析故障原因。使用这些仪器能较准确地测出被测点信号电平的高低和被测信号的周期，但使用者必须一面用眼睛看着万用表的表盘或者示波器的屏幕，一面寻找测试点，因此使用起来很不方便。 本课题所设计的仪器采用声音来表示被测信号的逻辑状态，高电平和低电平分别用不同声调的声音来表示，使用者无须分神去看万用表的表盘或示波器的荧光屏。 1、技术指标： （1）测量范围：低电平<1V，高电平>3V； （2）用1.5KH Z的音响表示被测信号为高电平； （3）用500H Z的音响表示被测信号为低电平；
第一章绪论 测控电路在整个测控系统中起着什么样的作用？ 传感器的输出信号一般很微弱，还可能伴随着各种噪声，需要用测控电路将它放大，剔除噪声、选取有用信号，按照测量与控制功能的要求，进行所需演算、处理与变换，输出能控制执行机构动作的信号。在整个测控系统中，电路是最灵活的部分，它具有便于放大、便于转换、便于传输、便于适应各种使用要求的特点。测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用，测控系统、乃至整个机器和生产系统的性能在很大程度是取决于测控电路。 影响测控电路精度的主要因素有哪些，而其中哪几个因素又是最基本的，需要特别注意？ 影响测控电路精度的主要因素有： （1）噪声与干扰； （2）失调与漂移，主要是温漂； （3）线性度与保真度； （4）输入与输出阻抗的影响。 其中噪声与干扰，失调与漂移（含温漂）是最主要的，需要特别注意。 为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？ 为了适应在各种情况下测量与控制的需要，要求测控系统具有选取所需的信号、灵活地进行各种变换和对信号进行各种处理与运算的能力，这些工作通常由测控电路完成。它包括： （1）模数转换与数模转换； （2）直流与交流、电压与电流信号之间的转换。幅值、相位、频率与脉宽信号等之间的转换； （3）量程的变换； （4）选取所需的信号的能力，信号与噪声的分离，不同频率信号的分离等； （5）对信号进行处理与运算，如求平均值、差值、峰值、绝对值，求导数、积分等、非线性环节的线性化处理、逻辑判断等。 第二章信号放大电路 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？ 在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低。
第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a ）、（b ）中：（1）u 、i 的参考方向是否关联？（2）ui 乘积表示什么功率？（3）如果在图（a ）中u >0、i <0；图（b ）中u >0、i >0，元件实际发出还是吸收功率？ 元件 （a ） （b ） 题1-1图 答：（1）1-1图（a ）中u 、i 在元件上为关联参考方向：1-1图（b ）中u 、i 在元件上为非关联参考方向。 （2）1-1图（a ）中P=ui 表示元件吸收的功率；1-1图（b ）中P=ui 表示元件发出的功率。 （3）1-1图（a ）中P=ui <0表示元件吸收负功率，实际发出功率：1-1图（b ）中P=ui >0 元件实际发出功率。 1-4 在指定的电压u 和电流i 的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u 和i 的约束方程（即VCR ）。 （a ） （b ） （c ） （d ） （e ） （f ） 题1-4图 答：1-4图（a ）中u 、i 为非关联参考方向，u=10×103i 。 1-4图（b ）中u 、i 为非关联参考方向，u=－10i 。 1-4图（c ）中u 与电压源的激励电压方向相同u= 10V. 1-4图（d ）中u 与电压源的激励电压方向相反u= －5V. 1-4图（e ）中i 与电流源的激励电流方向相同i=10×10-3A 1-4图（f ）中i 与电流源的激励电流方向相反i=－10×10-3A 1-5 试求题1-5 图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。 （a ） （b ） （c ） 题1-5图
答：题1-5图（a）中流过15V电压源的2A电流与激励电压15V为非关联参考方向，因此，电压源发出功率P U发=15×2W=30W; 2A电流源的端电压为U A=（－5×2+15）V=5V, 此电压与激励电流为关联参考方向，因此，电流源吸收功率P I吸=5×2W=10W;电阻消耗功率P R=I2R=22×5W=20W电路中P U发=P I吸+P R功率平衡。 1-5图（b）中电压源中的电流I US=(2-5/15)A=－1A，其方向与激励电压关联，15V的电压源吸收功率P US吸=15×（－1A）=－15W电压源实际发出功率15W。2A电流源两端的电压为15V，与激励电流2A为非关联参考方向，2A电流源发出功率P IS发=2×15=30W。、 电阻消耗功率P R=152/5=45W，电路中P US+P R=P IS发功率平衡。 1-5图（c）中电压源折中的电流I US=(2+15/5)A=5A方向与15V激励电压非关联，电压源发出功率P US发=5×15=75W。电流源两端的电压为15V，与激励电流2A为关联参考方向，电流源吸收功率P IS吸=2×15=30W，电阻消耗功率P R=152/5=45W，电路中P US发=P IS吸+P R功率平衡。 1-16 电路如题1-16图所示，试求每个元件发出或吸收的功率。 I 1 （a）（b） 题1-16图 答：题1-16图（a）中，应用KVL可得方程：－U+2×0.5+2U=0得U=－1V，电流源电压U与激励电流方向为非关联，因此电流源发出功率P IS发=－1×0.5=－0.5W（实际吸收功率）。电阻功率P R=0.52×2=0.5W VCVS两端的电压2U与流入电流方向关联，故吸收功率P US吸=2U×0.5=－1W（实际发出功率）。P IS发=P US吸+P R 题1-16图（b）中，在结点A应用KCL可得：I2=I1+2I1-3I1 再在左侧回路应用KVL可得：2I1+3I1=2得I1=0.4A 根据各电流、电压方向的关联关系，可知，电压源发出功率为P US发=2I1=0.8W CCCS发出功率为P CS发=3I1×2I1=3×0.4×2×0.4=0.96W 2Ω电阻消耗功率P R1=I12×2=0.32W 2Ω电阻消耗功率P R2=（3I1）2×1=1.44W P US发+P CS发=P R1+P R2 1-20 试求题1-20图所示电路中控制量u1及电压u。 u 1 题1-20图 答：先将电流i写为控制量u1的表达式，即i=（2－u1）/1×103
绪论 0.1地基和基础 一、地基和基础的概念（插图） 1地基：受建（构）筑物荷重影响的那一部分地层称为地基 2基础：支撑上部结构荷载并将其传给地层中地基的下部结构称为基础3直接支撑基础的地基称为持力层，在持力层下方的地层称为下卧层。4基础分类： 埋深不大于5cm或埋深与基础底面宽度之比小于1、只需简单施工程序就可以建造起来的基础称为浅基础；埋深较深，且需要特殊方法施工的基础称为深基础，如桩基础、墩基础、沉井、地下连续墙、筏板带桩基础、箱基带桩基础等。 5地基分类： 地层包括岩层和土层，因此地基有岩石地基和土质地基之分。由于人们对选定场地的土质条件无法选择，只能对其进行合理的利用和处理。 对于开挖基坑后就可以直接修筑基础的地基，称为天然地基；对那些
不能满足要求、需要进行人工处理的地基称为人工地基。 二、地基应满足的基本条件： 为了建（构）筑物的安全和正常使用，地基基础设计必须满足下列两个基本条件： 1地基的强度条件：要求作用于地基的荷载不得超过地基的承载力，保证地基不发生整体强度破坏；地基的土（岩）体必须稳定，保证在建（构）筑物使用期间，不发生开裂、滑动和坍塌等有害现象。 【沉降量、沉降差】 2地基的变形条件：控制基础的沉降不超过地基的容许变形值，保证建（构）筑物不因地基变形而损坏过影响其正常使用。【倾斜、局部倾斜】在荷载作用下，建（构）筑物的地基、基础、上部结构上部分互相制约、共同工作。对于特定的建筑物，采用何种类型的地基、配合何种形式的基础，是建筑物设计最基本的问题之一。设计时应根据当地地质勘查资料，综合考虑地基、基础、上部结构的相互作用与当地施工水平及场地施工条件，通过技术经济比较，选取安全可靠、经济合理、技术先进、保护环境的地基基础方案。 0.2基础工程的作用 一、基础工程的学科地位： 基础工程是以土力学、建筑材料、钢筋混凝土结构、建筑施工等课程为专业基础，研究在各种可能荷载及其组合作用及一定工程地质条件和环境条件下，地基基础受力、变形稳定新装的变化规律及各种地基基础的设计、施工、检测与维护的专门学科，是土木工程学科的
第一章 电路模型和电路定律 电路理论主要研究电路中发生的电磁现象，用电流i 、电压u 和功率p 等物理量来描述其中的过程。因为电路是由电路元件构成的，因而整个电路的表现如何既要看元件的联接方式，又要看每个元件的特性，这就决定了电路中各支路电流、电压要受到两种基本规律的约束，即： （1）电路元件性质的约束。也称电路元件的伏安关系（VCR ），它仅与元件性质有关，与元件在电路中的联接方式无关。 （2）电路联接方式的约束（亦称拓扑约束）。这种约束关系则与构成电路的元件性质无关。基尔霍夫电流定律（KCL ）和基尔霍夫电压定律（KVL ）是概括这种约束关系的基本定律。 掌握电路的基本规律是分析电路的基础。 1-1 说明图（a ）,（b ）中,（1）,u i 的参考方向是否关联？（2）ui 乘积表示什么功率？（3）如果在图（a ）中0,0<>i u ；图（b ）中0,0u i <>，元件实际发出还是吸收功率？ 解：（1）当流过元件的电流的参考方向是从标示电压正极性的一端指向负极性的一端，即电流的参考方向与元件两端电压降落的方向一致，称电压和电流的参考方向关联。所以（a ）图中i u ,的参考方向是关联的；（b ）图中i u ,的参考方向为非关联。
（2）当取元件的i u ,参考方向为关联参考方向时，定义ui p =为元件吸收的功率；当取元件的i u ,参考方向为非关联时，定义ui p =为元件发出的功率。所以（a ）图中的ui 乘积表示元件吸收的功率；（b ）图中的ui 乘积表示元件发出的功率。 （3）在电压、电流参考方向关联的条件下，带入i u ,数值，经计算，若0>=ui p ，表示元件确实吸收了功率；若0
i u ，则0<=ui p ，表示元件实际发出功率。 在i u ,参考方向非关联的条件下，带入i u ,数值，经计算，若0>=ui p ，为正值，表示元件确实发出功率；若0
>i u ，有0>=ui p ，表示元件实际发出功率。 1-2 若某元件端子上的电压和电流取关联参考方向，而170cos(100)u t V π=，7sin(100)i t A π=，求：（1）该元件吸收功率的最大值；（2）该元件发出功率的最大值。 解：()()()170cos(100)7sin(100)595sin(200)p t u t i t t t t W πππ==?= （1）当0)200sin(>t π时，0)(>t p ，元件吸收功率；当1)200sin(=t π时，元件吸收最大功率：max 595p W = （2）当0)200sin( 工程师常用模拟电路设计、计算、仿真及制作 湖北民族大学杨庆 概述 模拟电路是电子技术类工程师必须熟练掌握的课程，在模拟电路中有许多基本电路是工程师们在设计电子系统必不可少的。例如，几乎绝大部分的电子系统都需要将交流电源变为直流电源，供电子系统使用，因此整流、滤波、稳压等模拟电路就成为电子工程师必须熟练掌握的电路。又如，各种传感器采集的信号通常都非常微弱，必须放大到一定程度，才能利用计算机处理，因此各种放大电路也就是工程师们必须熟练掌握的电路。但是在实际工作中，模拟电路往往并没有引起工程师们的足够重视。有鉴于此，本书将模拟电路中的常用电路的设计、计算、仿真及制作做一个归纳，供工程师及电子爱好者参考。 第一章二极管及其应用电路 1.1整流二极管及其应用电路 1.1.1二极管半波整流及电容滤波电路 1）二极管半波整流电路 最简单的二极管整流电路是二极管半波整流电路，其电路原理如图1.1所示。半波整流电路的计算参数主要有如下： V L=0.45V1 V D=V1 I L=V L/R L=0.45V1/R L 2）二极管半波整流电容滤波电路 二极管半波整流电容滤波电路如图1.2所示。半波整流电容滤波电路的计算参数主要有如下： V L=0.6V2 V D=V2 I L=V L/R L=0.6V2/R L 半波整流电路由于其纹波太大，应用较少，但在对电压要求不高时，由于其电路简单，仍然有一些应用，特别在输入交流电压的频率较高时，应用不少。 电路图1.1和电路图1.2仿真如图1.3及1.4所示。 D1 RL V1XSC1 A B Ext Trig + +_ _+_ 二极管半波整流电路简单，只要二极管极性注意不接反就行。 1.1.2二极管全波整流电路 1）二极管全波整流电路 常见的二极管全波整流电路如图1.5所示。全波整流电路的计算参数主要有如下： V L =0.9V 1 V D =2V 1 I L =V L /R L =0.9V 1/R L 全波整流电路需用一个双绕组变压器，通过二极管D1、D2将变压器次级电压V1整流变成两个同向的半波整流电压在RL 上合成为一个全波整流电压，其仿真波形图如图1.7所示。 2）二极管全波整流电容滤波电路 图1.1二极管半波整流电路图1.2二极管半波整流电容滤波电路 图1.3图1.1仿真输出电压波形图1.4图1.2仿真输出电压波形 图1.5全波整流电路 《模拟集成电路分析与设计》课程教学大纲课程名称：模拟集成电路分析与设计 英文名称：Analysis and Design of Analog Integrated Circuits 课程编号： 学时/学分：32学时/ 2学分 适用专业：电子科学与技术 一、课程的目的和任务 本课程的授课对象是电子科学与技术专业本科生，属电子科学与技术专业必修课。 通过本课程的讲授，旨在使学生了解和掌握各种模拟电路的基本概念和原理；分析和设计各种模拟集成电路的基本方法；了解模拟集成电路设计中遇到的新问题及电路技术的新发展；能够运用所授知识对简单模拟集成电路进行电路分析、仿真和设计。 二、课程的基本要求和特点 通过学习，学生能了解和掌握各种模拟集成电路的基本概念，分析和设计的基本方法，并能够运用所学知识对简单模拟集成电路进行分析、仿真和设计。 课堂讲授：运用电子课件的形象教学和适度的理论推导，讲清各种模拟电路的基本概念和原理；以启发式、互动式的综合性教学方法为主，注重学生对物理概念、基本原理和分析方法的理解和运用，注重培养学生了解具体设计参数要求与工艺、器件参数的联系，结合例题讲解和一定量的课外练习，使学生具有自我思考能力，具备分析和解决实际模拟集成电路设计问题能力。各章节及其中主要术语应给出英文翻译。由课程组每周安排一次答疑。 作业方面：布置一定量的作业，帮助学生掌握重点、培养自学和独立分析问题的能力。强调实际的电路分析与设计能力，提供一些具体的设计课题，提高了学生对电路设计的理解与兴趣。每次作业批改后，在课堂进行作业讲评，指出共性问题。重要内容可在课堂做少量练习，做后讨论和讲解。 三、本课程与其它课程的联系 本课程以《半导体器件》、《半导体工艺》和《模拟电子学》等课程为知识基础，第一次系统地学习模拟集成电路的结构和设计方法，为本专业学生从事模拟集成电路设计或进一步学习提供知识准备。这是一门本专业学生必修的基础课程。 四、课程的主要内容 理论部分：模拟电路设计绪论，MOS器件物理和器件模型，单级放大器，差动放大器，无源与有源电流镜，放大器的频率特性，噪声，运算放大器，稳定性和频率补偿，版图与封装等。 实验部分：Spice仿真分析（N/PMOS特性），Spice仿真分析（CMOS反相器特性），Spice仿真分析（单极放大器特性）。 1.模拟电路设计绪论 教学要求： 了解：CMOS模拟集成电路的重要性，电路设计的一般概念。 掌握：分析和设计各种模拟集成电路的基本方法。 教学要点： （1）模拟电路的重要性； （2）CMOS模拟集成电路的重要性； （3）电路设计的一般概念。 知识点复习： 第一章 电路模型和电路定理 1、电流、电压的参考方向与其真实方向的关系； 2、直流功率的计算； 3、理想电路元件； 无源元件： 电阻元件R ： 消耗电能 电感元件 L ： 存储磁场能量 电容元件 C ： 存储电场能量 有源元件： 独立电源： 电压源、电流源 受控电源： 四种线性受控源（V C V S;V C C S;C C V S;C C C S ） 4、基尔霍夫定律。 （1）、支路、回路、结点的概念 （2）、基尔霍夫定律的内容： 集总电路中基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律( KCL )和基尔霍夫电压定律( KVL )。 基尔霍夫电流定律(KCL)：任意时刻，流入电路中任一节点的电流代数和恒为零。 约定：流入取负，流出取正； 物理实质：电荷的连续性原理； 推广：节点→封闭面（广义节点）； 基尔霍夫电压定律(KVL)：任意时刻，沿任一闭合回路电压降代数和恒为零。 约定：与回路绕行方向一致取正，与回路绕行方向不一致取负； 物理实质：电位单值性原理； 推广：闭合路径→假想回路； （3）、基尔霍夫定律表示形式： 基尔霍夫电流定律(KCL) 基尔霍夫电压定律(KVL) 熟练掌握： 基尔霍夫电流定律( KCL )：在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点，流出或流入该结点电流的代数和等于零。 KCL 是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任意结点处的反映；KCL 是对结点电流的约束，与支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；KCL 方程是按电流参考方向列写，流出结点的电流取“+”，流入结点的 0 i or i i =∑∑ 入出 ＝1 ()0m k i t ==∑1()0 m k u t ==∑ 经典的20个模拟电路原理及其电路图对模拟电路的掌握分为三个层次：初级层次：是熟练记住这二十个电路，清楚这二十个电路的作用。只要是电子爱好者，只要是学习自动化、电子等电控类专业的人士都应该且能够记住这二十个基本模拟电路。 中级层次：是能分析这二十个电路中的关键元器件的作用，每个元器件出现故障时电路的功能受到什么影响，测量时参数的变化规律，掌握对故障元器件的处理方法;定性分析电路信号的流向，相位变化;定性分析信号波形的变化过程;定性了解电路输入输出阻抗的大小，信号与阻抗的关系。有了这些电路知识，您极有可能成长为电子产品和工业控制设备的出色的维修维护技师。 高级层次:是能定量计算这二十个电路的输入输出阻抗、输出信号与输入信号的比值、电路中信号电流或电压与电路参数的关系、电路中信号的幅度与频率关系特性、相位与频率关系特性、电路中元器件参数的选择等。达到高级层次后，只要您愿意，受人尊敬的高薪职业--电子产品和工业控制设备的开发设计工程师将是您的首选职业。 一、桥式整流电路 1、二极管的单向导电性： 伏安特性曲线： 理想开关模型和恒压降模型： 2、桥式整流电流流向过程： 输入输出波形： 3、计算：Vo, Io,二极管反向电压。 二、电源滤波器 1、电源滤波的过程分析： 波形形成过程： 2、计算：滤波电容的容量和耐压值选择。 三、信号滤波器 1、信号滤波器的作用： 与电源滤波器的区别和相同点： 2、LC 串联和并联电路的阻抗计算，幅频关系和相频关系曲线。 3、画出通频带曲线。 计算谐振频率。 四、微分和积分电路 1、电路的作用，与滤波器的区别和相同点。 2、微分和积分电路电压变化过程分析，画出电压变化波形图。 3、计算：时间常数，电压变化方程，电阻和电容参数的选择。 土力学与基础工程复习重点 第一章 绪论 （1）地基：支承基础的土体或岩体。 （2）天然地基：未经人工处理就可以满足设计要求的地基。 （3）人工地基：若地基软弱、承载力不能满足设计要求，则需对地基进行加固处理。 （4）基础：将结构承受的各重作用传递到地基上的结构组成部分。 第二章 土的性质及工程分类 （1）土体的三相体系：土体一般由固相（固体颗粒）、液相（土中水）和气相（气体）三部分组成。 （2）粒度：土粒的大小。 （3）界限粒径：划分粒组的分界尺寸。 （4）颗粒级配：土中所含各粒组的相对量，以土粒总重的百分数表示。 （5）土的颗粒级配曲线。 （6）土中的水和气（p9） （7）工程中常用不均匀系数u C 和曲率系数c C 来反映土颗粒级配的不均匀程度。 不均匀系数u C 反映了大小不同粒组的分布情况，曲率系数c C 描述了级配曲线分布整体形态。 工程上对土的级配是否良好可按如下规定判断： 1.对于级配连续的土：5>u C ，级配良好：5 2.对于级配不连续的土，级配曲线上呈台阶状（见图曲线C ），采用单一指标u C 难以全面有效地判断土的级配好坏，同时需满足5>u C 和3~1=c C 两个条件时，才为级配良好，反之则级配不良。 颗粒分析实验：确定土中各个粒组相对含量的方法称为土的颗粒分析实验。对于粒径大于的粗粒土，可用筛分法。对于粒径小于的细粒土，则可用沉降分析法（水分法）。 （7）土的物理性质指标 三个基本实验指标 1.土的天然密度ρ 土单位体积的质量称为土的密度（单位为33//m t cm g 或），即V m =ρ。 （） 2.土的含水量w 土中的水的质量与土粒质量之比（用百分数表示）称为土的含水量， 即%100?=s w m m w 。 （） 3.土粒相对密度s d 土的固体颗粒质量与同体积4℃时纯水的质量之比，称为土粒相对密度，即 1 11w s w S s s V m d ρρρ== （） 反映土单位体积质量（或重力）的指标 1.土的干密度d ρ 土单位体积中固体颗粒部分的质量，称为土的干密度，并以d ρ表示：V m s d = ρ。 （） 2.土的饱和密度sat ρ 土孔隙中充满水的单位体积质量，称为土的饱和密度sat ρ， 即V V m w V s sat ρρ+=， （） 式中w ρ为水的密度，近似取3/1cm g w =ρ 3.土的有效密度（或浮密度）ρ' 在地下水位以下，单位体积中土粒的质量扣除同体积水的质量后，即为单位土体积中土粒的有效质量，称为土的有效密度ρ'，即V V m w s s ρρ-= '. （） 反映土的空隙特征、含水程度的指标 1.土的孔隙比e 土中空隙体积与土粒体积之比称为土的孔隙比e ，即s V V V e =。 （） 11级《模拟电路课程设计》设计课题与要求 一、设计课题 设计课题１、直流稳压电源 （输入电压为220V，50Hz市电，输出为直流稳定电压）。 A：分立元件方式 技术要求：额定输出电压：12v，10-14v连续可调；额定输出电流１.５Ａ； 满载纹波峰峰值小于6０ｍｖ； 稳压系数Sv≤5×10-3； 主要测量内容：最大输出电流，纹波峰峰值，稳压系数，电压调整率。 Ｂ：集成稳压方式(不可使用可调三端器件) 技术要求：额定输出电流２Ａ； 额定输出电压：１２Ｖ，10-14V连续可调； 保护电路（过热、过流、过压）； 满载纹波峰峰值小于6０ｍｖ； 输出电阻不大于0.5Ω； 稳压系数Sv≤3×10-3； 主要测量内容：最大输出电流，输出电阻，纹波峰峰值，稳压系数，电压调整率。 设计课题２、音响放大器（简单音频通带放大电路）（输入语音信号－麦克风）注：功放电路原则上不使用功放集成电路。 技术要求：前置放大、功放：输入灵敏度不大于10mV rms,f L≤500Hz,f H≥10kHz； 有音量控制功能； 额定输出功率P O≥5Ｗ(测试频率：1kHz)； 负载：扬声器（８Ω、５Ｗ）。 主要测量内容：最大输出功率，输出电阻，输入灵敏度，f L，f H。 设计课题３、信号发生器 技术要求：产生三种波型（方波，三角波，正弦波） 频率范围：1k~１０ＫＨｚ； 输出内阻：不大于５０Ω； 负载５０Ω时输出电压不小于５Ｖ； （加功放时可使用集成功放电路１Ｗ） 主要测量内容：输出信号频率范围，输出电阻，输出功率。 二、要求 1、每位同学至少完成一个设计课题的原理图和参数设计、Proteus或Multisim软件仿真与作品Protel电路板制作，最终完成产品制作以及调试，提交一份课题的设计与测试报告（包括电子版和打印件），课题设计与设计报告的主要内容包括电路图、设计与计算过程、测试数据与分析等。 2、有能力的同学可以完成多个设计课题。 3、依据作品现场测试的指标评定课程成绩。 第一章绪论 第二章 基础工程：研究下部结构物与岩土相互作用共同承担上部结构物所产生各种变形与稳定问题。持力层：在地基基础设计时，直接承受基础荷载的土层。 （持力层受附加应力影响，随深度增加而减小； 当附加应力与自重应力之比满足一定条件时，此时深度为持力层底面） 下卧层：承受压力的这一部分为持力层； 持力层以下部分为下卧层。（注：根据承受荷载不同，持力层和下卧层也不同） 地基：建筑物的全部荷载都由它地层来承担，受建筑物影响的那一部分地层。 地基可分为：①天然地基：开挖基坑后可以直接修筑基础的地基； ②人工地基：不能满足要求而需要事先进行人工处理的地基。 基础：建筑物向地基传递荷载的下部结构。 基础的作用：扩散压力；传递压力；调整地基变形；抗滑或抗倾覆及减振。 基础可分为：①浅基础：指埋深不大的基础（d<5m)； （1）采用常规施工方法修建； 大开挖——降水——建造基础——回填土 （2）不计基础侧面的摩擦力。 ②深基础：对于浅层土质不良，需要利用深处良好地层； （1）采用专门的施工方法和机具建造的基础； （2）计算承载力时需要计入基础侧面的摩擦力。 ③深浅结合的基础：桩——筏基础、桩——箱基础。 地基基础设计方案： ①天然地基上的浅基础（优先选用）——天然地基 ②人工地基上的浅基础 ③天然地基上的深基础 ④深浅结合的基础（桩-筏基础、桩-箱基础） 对地基基础设计的基本要求： ①地基承载力要求 ②地基变形要求 ③基础强度、刚度、耐久性要求 ④对坝基，有抗渗要求。 基础分类： 地基液化：——液化层常采用原位测试方法来判别。 地震液化在地质上有如下的宏观现象: ①喷水冒砂:土体中剩余孔隙水压力所产生的管涌所导致的水和砂在地面上喷出。 ②地下砂层液化：地基中某些砂层，在其上虽覆盖有一定厚度的非液化土层， 但当地震烈度大于7度时，地下饱和砂层可发生液化，地基的强度降低。 液化土层的判别：影响土层液化的主要因素有振动强度、透水性、密度、粘性、静应力状态等。当地基内存在如下土层特点时应注意： （1）若土的密度大，振动下体积收缩的趋势小，不易液化。 （2）土的渗透性不好，则不易排水，孔隙水压力得以增大，易于液化。 （3）土的粘性大，则在有效应力消失时土粒可以依赖粘聚力来联系，粘性大的土不易液化。（4）若土的有效应力大，或土埋深大，则液化需要较高的孔隙水压力，比受力小的难液化。（5）振动强度增大至一定程度时会产生液化。 一般经验认为：地震烈度在6度以下的地区很少发现液化造成的喷水冒砂现象。 地基基础工程的重要性： 地质条件复杂；施工难度大；隐蔽工程（一旦发生事故，补救困难）；造价高（20%）。解决地基基础问题的合理途径： 勘察（室内，原位试验）—设计（理论，经验）—施工//检测（评价设计的合理程度， 信息化施工，判别安全度） 成功的基础工程需满足的8个要求：（2埋深；3体系；1经济，沉降，环保） ①埋深应足以防止基础底面下的物质向侧面挤出； ②埋深应在冻融及职务生长引起的季节性体积变化区以下； ③体系在抗倾覆、转动、滑动或防止土破坏方面必须安全； ④体系对土中有害物质所引起的锈蚀或腐蚀必须安全； ⑤体系足以应对以后在场地或施工几何尺寸方面的某些变化； ⑥基础应是经济的； ⑦地基总沉降和沉降差应为基础构件和上部结构所允许； ⑧基础及其施工应满足环境保护的要求。 一、课程设计目的 1通过课程设计了解模拟电路基本设计方法以及对电路图进行仿真，加深对所学理论知识的理解。 2通过解决比较简单的电路图，巩固在课堂上所学的知识和实验技能。 3综合运用学过的知识，并查找资料，选择、论证方案，完成电路设计并进行仿真，分析结果，撰写报告等工作。 4 使学生初步掌握模拟电子技术电路设计的一般方法步骤，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力。 二、方案论证 2.1设计思路 一般来说，正弦波振荡电路应该具有以下四个组成部分： １．放大电路 ２．反馈网络 ３．选频网络 ４．稳幅环节 其中放大电路和反网络构成正反馈系统，共同满足条件1=? ? F A 选频网络的作用是实现单一频率的正弦波振荡。稳幅环节的作用是使振荡幅度达到稳定，通常可以利用放大元件的非线形特性来实现。 如果正弦波振荡电路的选频网络由电阻和电容元件组成，通常成为ＲＣ振荡电路。 2.2工作原理 1．电路组成 振荡电路的电路图如2.3原理图所示。其中集成运放A 工作在放大电路，RC 串并联网络是选频网络，而且，当 f f o = 时，它是一个接成正反馈的反馈 网络。另外，R f 和R ' 支路引入一个负反馈。由原理图可见 RC 串并联网络中的串联支路和并联支路，以及负反馈支路中的R F 和R ' ，正好组成一个电桥的四个臂，所以又称文氏电桥振荡电路。 2．振荡频率和起振条件 （1）振荡频率 为了判断电路是否满足产生振荡的相位平衡条件，可假设在集成运放的同相输入端将电路断开，并加上输入电压? Ui 。由于输入电压加在同相输入端，故集成运放的输出电压与输入电压同相，即0=A ?已经知道，当 f f o = 时，RC工程师常用模拟电路设计1
教学大纲_模拟集成电路分析与设计
《电路原理》复习
经典的20个模拟电路原理及其电路图汇总
土力学与基础工程复习重点
《模拟电路课程设计》设计课题与要求
第一章 绪论和第二章浅基础
模拟电子技术电路设计
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