模拟电子技术-绪论综述

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1、Fundamental of Electronic Technology CTGU 1 Fundamental of Electronic Technology CTGU 2 1.1 课程慨述 1.2 电子学发展史 1.3 信号的传输与电子系统 1.4 放大电路的基本知识 1.5 学习方法与要求 3 1.1 1.1 课程慨述课程慨述 电子技术基础课程（含模拟部分和数字部分）是电 气信息类各专业的技术基础课程，是一门理论性与应用 性都很强的课程。课程教学环节包括：理论课教学和实 验教学。实践教学环节独立设课，主要有：电子工程实 践、电工测量与实验技术、电子线路设计等。 本课程是研究各种半导体器件

2、的性能、电路及其应用的 学科。课程的任务是使学生获得电子技术的基本理论、 基本知识和基本分析方法。培养学生分析、解决问题的 能力和初步具备电子线路的设计、应用能力。学生可上 课程网站下载资料和答疑。 课程平时成绩占40%（其中课外作业占20%、课堂作业及 小测验占10%、课堂考勤占10%），期末考试成绩占60% （以闭卷考试为主，从课程试题库随机抽题）。 4 1.2 1.2 电子学发展史电子学发展史 1750年，富兰克林富兰克林指出：雷电与摩擦生电是一回事 1785年，库仑库仑总结出电荷的力学定理 1800年，伏打伏打创立了电位差理论 1820年，奥斯特奥斯特发现导线通电磁针偏转 1831年，

3、法拉第法拉第完成磁生电实验 1865年，麦克斯韦麦克斯韦发表电磁理论公式 1888年，赫兹赫兹证明了电磁波的存在 1896年，马可尼马可尼发明电报，获1908年诺贝尔奖 1897年，汤姆荪汤姆荪发现电子，获1906年诺贝尔奖 1947年，萧克利、巴丁、布拉顿萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管，获56年诺贝尔 奖 1958年，基尔比基尔比发明集成电路，获2000年诺贝尔奖 5 1706年1月17日，本杰明.富兰克林出生在北美州的波 士顿。1746年，一位英国学者在波士顿利用玻璃管和莱顿 瓶表演了电学实验。富兰克林怀着极大的兴趣观看了他的 表演，并被电学这一刚刚兴起的科学强烈地吸引住了。他 写了一篇名

4、叫论天空闪电和我们的电气相同论天空闪电和我们的电气相同 的论文， 并送给了英国皇家学会。 1752年6月富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，此 时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝 上的铁丝，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心 的激动，大声呼喊：“威廉，我被电击了！”随后，他又 将风筝线上的电引入莱顾瓶中。回到家里以后，富兰克林 用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩 擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人 间的电是同一种东西的假说，在他自己的这次实验中得到 了光辉的证实。 1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验 证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是

5、做电实验的第 一个牺牲者。经过多次试验，他制成了一根实用的避雷针 。他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶，杆上紧拴 着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候， 它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。 6 库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆。青少 年时期，他就受到了良好的教育。他后来到巴黎军 事工程学院学习，离开学校后，他进入西印度马提 尼克皇家工程公司工作。工作了八年以后，他又在 埃克斯岛瑟堡等地服役。这时库仑就已开始从事科 学研究工作，他把主要精力放在研究工程力学和静 力学问题上。 1777年法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中 的磁针的方法。库仑对磁力进行深入

6、细致的研究发 现扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这 种装置算出静电力或磁力的大小。这导致他发明了 扭秤，1782年，他当选为法国科学院院士。 1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中 著名的库仑定律。即两电荷间的力与两电荷的乘积两电荷间的力与两电荷的乘积 成正比，与两者的距离平方成反比成正比，与两者的距离平方成反比。库仑定律是电 学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从 定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程 碑。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。同年 ，他在给法国科学院的电力定律的论文中详细 地介绍了他的实验装置，测试经过和实验结果。 7 伏特出生于意大利科莫一个富

7、有的天主教家庭里。伏 特在青年时期就开始了电学实验，伏特十六岁时开始与 一些著名的电学家通信，伏特对静电的了解至少可以和 当时最好的电学家媲美。不久他就开始应用他的理论制 造各种有独创性的仪器，1775年由于起电盘的发明，使 伏特担任了科莫一些学校的物理教授。后来他被任命为 帕维亚大学物理学教授，正是在那里他作出了他的划时 代的发现。他当时还被选为法国科学院的通迅院士，不 久又被选为伦敦皇家学会的外国会员。 伏特发现导电体可以分为两大类。第一类是金属，它 们接触时会产生电势差；第二类是电解质，第二类导体 互相接触时不会产生明显的电势差，第一类导体可依次 排列起来，使其中第一种相对于后面的一种是

8、正的，例 如锌对铜是正的,在一个金属链中,一种金属和最后一种 金属之间的电势差是一样的。 伏特把一些第一种导体和第二种导体连接得使每一个伏特把一些第一种导体和第二种导体连接得使每一个 接触点上产生的电势差可以相加。他把这种装置称为接触点上产生的电势差可以相加。他把这种装置称为“ “电电 堆堆“ “，因为它是由浸在酸溶液中的锌板、铜板和布片重复 许多层而构成的。他在论不同导电物质接触产生的电 中介绍了他的发明。电堆能产生连续的电流，它的强 度的数量级比从静电起电机能得到的电流大，由此开始 了一场真正的科学革命。 8 法拉第1791年9月22日生在一个手工工人家庭,21岁时 当上了戴维的助手。法拉

9、第所研究的课题广泛多样，按 编年顺序排列,有如下各方面：铁合金研究（1818 1824）；氯和碳的化合物（1820）；电磁转动（1821） ；气体液化（1823，1845）；光学玻璃（18251831） ；苯的发明（1825）；电磁感应现象（1831）；不同来 源的电的同一性（1832）；电化学分解（1832年起）； 静电学，电介质（1835年起）；气体放电（1835年）； 光、电和磁（1845年起）；抗磁性（1845年起）；“射 线振动思想”（1846年起）；重力和电（1849年起）； 时间和磁性（1857年起） 1821年他研究了奥斯特发现的电流的磁作用，作出了 一项重大发现：磁作用的方向

10、是与产生磁作用的电流的 方向垂直的。法拉第还制成了一种电动机，证明了导线法拉第还制成了一种电动机，证明了导线 在恒定磁场内的转动在恒定磁场内的转动。 法拉第坚信，电与磁的关系必须被推广，如果电流能 产生磁场，磁场也一定能产生电流。法拉第为此冥思苦 想了十年。他做了许多次实验结果都失败了。直到1831 年年底，他才取得了巨大的突破，他发明最原始的发电他发明最原始的发电 机机。奠定了现代电力工业的基础。 。 9 麦克斯韦1831年6月出生于英国爱丁堡， 14岁在中学时 期就发表了第一篇科学论文论卵形曲线的机械画法， 16岁进入爱丁堡大学学习物理，三年后，他转学到剑桥大 学三一学院。在剑桥学习时，打

11、下了扎实的数学基础，为 他尔后把数学分析和实验研究紧密结合创造了条件。 麦克斯韦在总结前人工作的基础上，引入位移电流的 概念，建立了一组微分方程。确定了电荷、电流（运动的确定了电荷、电流（运动的 电荷）、电场、磁场之间的普遍联系电荷）、电场、磁场之间的普遍联系，麦克斯韦方程组表 明，空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而 变化的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激 发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。麦克斯韦方程 还说明，电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化， 由此式可证明电微波在真空中传播的速度，等于光在真空 中传播的速度。这不是偶然的巧合，而是由于光和电磁波 在本质上

12、是相同的。光是一定波长的电磁波，这就是麦克 斯韦创立的光的电磁学说。 麦克斯韦依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐 尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一 个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在 ，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物 理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了 现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。 10 赫兹，德国物理学家，生于汉堡。十九岁入德累斯顿 工学院学工程，由于对自然科学的爱好，次年转入柏林 大学，1885年任卡尔鲁厄大学物理学教授。1889年，担 任波恩大学物理学教授。 赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，

13、设计 了一套电磁波发生器和一简单的检波器来探测电磁波， 赫兹在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板，入射 波与反射波重迭应产生驻波，他以检波器在距振荡器不 同距离处侦测加以证实。赫兹先求出振荡器的频率，又 以检波器量得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速 度。正如麦克斯韦预测的一样。电磁波传播的速度等于 光速。18881888年，赫兹的实验成功了。赫兹在实验时曾指年，赫兹的实验成功了。赫兹在实验时曾指 出，电磁波可以被反射、折射和如同可见光、热波一样出，电磁波可以被反射、折射和如同可见光、热波一样 的被偏振。的被偏振。由他的振荡器所发出的电磁波是平面偏振波 ，其电场平行于振荡器的导线，而磁场垂

14、直于电场，且 两者均垂直传播方向。 1889年在一次著名的演说中，赫兹明确的指出，光是 一种电磁现象。第一次以电磁波传递讯息是1896年意大 利的马可尼开始的。1901年，马可尼又成功的将讯号送 到大西洋彼岸的美国。20世纪无线电通讯更有了异常惊 人的发展。赫兹实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论，更 为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。 11 1824年6月26日开尔文生于爱尔兰的贝尔法斯特。 原名W.汤姆孙。 10岁时就进格拉斯哥大学预科学习。 1845年毕业于剑桥大学，1846年受聘为格拉斯哥大学 物理学教授18901895年任伦敦皇家学会会长。1877 年被选为法国科学院院士。 开尔文研究

15、范围广泛，在热学、电磁学、流体力学 、光学、地球物理、数学、工程应用等方面都做出了 贡献。他一生发表论文多达600余篇，取得70种发明专 利， 在电学方面，汤姆孙以极高明的技巧研究过各种不在电学方面，汤姆孙以极高明的技巧研究过各种不 同类型的问题，从静电学到瞬变电流。他揭示了傅里同类型的问题，从静电学到瞬变电流。他揭示了傅里 叶热传导理论和势理论之间的相似性，讨论了法拉第叶热传导理论和势理论之间的相似性，讨论了法拉第 关于电作用传播的概念，分析了振荡电路及由此产生关于电作用传播的概念，分析了振荡电路及由此产生 的交变电流。的交变电流。他的文章影响了麦克斯韦，后者向他请 教，希望能和他研究同一课

16、题，并给了他极高的赞誉 。1855年他研究了电缆中信号传播情况，解决了长距 离海底电缆通讯的一系列理论和技术问题。由汤姆孙 和亥姆霍兹起主导作用的在巴黎召开的国际代表大会 ，和1893年在芝加哥召开的另一次代表大会，正式采 用伏特、安培、法拉和欧姆等作为电学单位，这一新 的单位制，从此它们被普遍使用。 12 杰克S基尔比，曾长期供职于美国著名的德州 仪器公司，出生于美国堪萨斯州，曾获美国伊利诺伊州 电子工程学学士和威斯康星州电子工程学硕士。他从 1947年开始从事消费类电子产品的开发，1958年加入德 州仪器公司，从事计算机集成电路研究和开发。1970年 荣获美国国家科学奖章。1982年，他的名字被写入了美 国发明家名人堂，获得了与亨利福特、爱迪生和怀特 兄弟并列的荣誉。他目前拥有六十多项美国专利，是电 器和电子工程师协会的成员。 基尔比独自研究期间，渐渐形成一个天才的想法： 电阻器和电容器可以用与晶体管相同的材料制造电阻器和电容器可以用与晶体管相同的材料制造。另外 ，既然所有元器件都可以用同一块材料制造，那么这些 部件可以