本書是高等學(xué)校電氣信息類專業(yè)“模擬電子技術(shù)”課程的入門教材,是廣西高等學(xué)!笆晃濉眱(yōu)秀教材立項(xiàng)項(xiàng)目,所對應(yīng)的“模擬電子技術(shù)”課程為廣西高校精品課程,并于2013年評為“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,模擬電子技術(shù)課程所涵蓋的內(nèi)容越來越多,但受限于新的教學(xué)大綱和學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的變化,本課程的授課學(xué)時(shí)數(shù)卻越來越少,該教材就是為了適應(yīng)這種形勢的需要而編寫的。
本書依據(jù)國家教委制定的電子、通信等專業(yè)《電子電路(Ⅰ)、(Ⅱ)課程教學(xué)基本要求》,在認(rèn)真分析研究了2000年以來出版或再版的若干國內(nèi)外同類優(yōu)秀教材的特長,在本書第1版(2003年由西安電子科技大學(xué)出版社出版)的基礎(chǔ)上,結(jié)合多年教學(xué)體會,編寫而成的,力求體現(xiàn)以下思路和特色。
1 由于場效應(yīng)管在模擬電子電路、邏輯電路,特別是在近代超大規(guī)模集成電路(VLSI)中已占據(jù)主流地位,因此本教材加強(qiáng)了場效應(yīng)管(尤其是MOS場效應(yīng)管)的教學(xué)內(nèi)容。為了便于學(xué)生理解和掌握各類半導(dǎo)體器件及其構(gòu)成的基本電路的工作原理,教材采用歸類對比的教學(xué)方法,把雙極型晶體管(BJT)和場效應(yīng)晶體管(FET)作為一個(gè)整體,貫穿到全書各章節(jié)。例如,第2章根據(jù)各器件的工作原理、載流子的傳輸過程、伏安特性、主要參數(shù)和低頻微變等效電路模型等,把雙極型晶體管(BJT)、 結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)和絕緣柵型金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOS)歸類后,整體介紹給讀者。第3章從晶體三極管放大電路的工作原理、晶體管的偏置方式、圖解法和微變等效電路法入手,根據(jù)晶體管放大電路的基本指標(biāo)(電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)、輸入阻抗和輸出阻抗等),把BJT和FET的各種組態(tài)電路歸類成:共射極和共源極電路作為反相電壓放大器,共集電極和共漏極電路相當(dāng)于電壓跟隨器,共基極和共柵極放大器相當(dāng)于電流跟隨器。
2 隨著科技的發(fā)展,與分立元件電路相比,集成電路的優(yōu)點(diǎn)十分突出。用集成電路組成系統(tǒng),省時(shí)、省力、省錢,性能好,可靠性高,所以必須充分重視集成電路的教學(xué)。但重點(diǎn)應(yīng)放在與集成電路引出端有關(guān)的內(nèi)部單元電路上,應(yīng)該摒棄以分立元件電路為主干的舊教學(xué)模式,代之以集成電路芯片中常用的“基本單元電路”。教材在第4章重點(diǎn)介紹模擬集成電路(IC,Integrated Circuits)中廣泛使用的幾種基本單元電路:恒流源電路、有源負(fù)載放大器、差動放大電路和互補(bǔ)推挽功放輸出級等。第7章對雙極型通用集成運(yùn)算放大器和CMOS集成運(yùn)算放大器的內(nèi)部電路做了典型分析。編者認(rèn)為,學(xué)習(xí)模擬電路首先要打好基礎(chǔ),這樣才能有效地提高學(xué)生“讀電路”的能力,做到靈活應(yīng)用集成電路,發(fā)揮好集成電路的作用。學(xué)習(xí)分立元件電路的目的正在于此。
3 本課程的新概念多,知識點(diǎn)多,服務(wù)的對象是初學(xué)者。所涉及的基本理論、基礎(chǔ)知識和基本方法對本科生的培養(yǎng)起著重要的作用;而且課程的內(nèi)容體系與其他相關(guān)的專業(yè)課程之間保持著緊密的銜接和交融,因此在基本概念的講述上不能壓縮篇幅,這是使教材易讀的重要措施。另外,過多的數(shù)學(xué)分析推導(dǎo)既占用了大量的教學(xué)學(xué)時(shí),還可能分散學(xué)生的注意力,甚至掩蓋物理概念。在這方面,本教材借鑒國外教材的寫法:文字闡述詳盡,公式簡明易記,鮮有數(shù)學(xué)推導(dǎo),不僅易教更要易讀、易學(xué)?傊,教材力求做到增加可讀性,減少學(xué)生閱讀和學(xué)習(xí)的困難。
4 教材在加強(qiáng)基本概念的基礎(chǔ)上最大限度地刪減了對半導(dǎo)體器件(晶體二極管、雙極型晶體管和場效應(yīng)晶體管)內(nèi)部物理過程的數(shù)學(xué)分析,把注意力放在器件的模型、參數(shù)和伏安特性上面。由于新品種、新電路不斷涌現(xiàn),但基本概念、基本原理不會變化。教材始終以“講透概念原理,打好電路基礎(chǔ)”為宗旨,在章節(jié)次序的安排上盡量符合由淺入深,由個(gè)別到一般的認(rèn)識規(guī)律。以“邊器件邊電路”的方法,講完一種器件,接著就講它的基本應(yīng)用電路。放大電路的分析也按照先基礎(chǔ)電路后實(shí)用變形電路來編排。
5 模擬電路是學(xué)生接觸到的第一門工程型、技術(shù)型、實(shí)用型而非理論型的課程,它與先修課程“電路分析基礎(chǔ)”和“信號與系統(tǒng)”有很大的差別。后者是講述模型化電路和信號的分析方法,而電路的結(jié)構(gòu)、元件的取值和信號的性質(zhì)的不同并不影響分析方法的學(xué)習(xí)。但模擬電子電路卻是具有一定功能的實(shí)用電路,學(xué)生在學(xué)習(xí)電子電路課程時(shí),由于受習(xí)慣思維的影響,碰到的第一個(gè)疑點(diǎn)和難點(diǎn)是不理解電子電路課程的工程性特點(diǎn)。因此,教材中注意強(qiáng)調(diào)電路結(jié)構(gòu)和元件取值的合理性。電路的計(jì)算則用工程近似方法:抓住主要矛盾來進(jìn)行工程估算,使之既不失設(shè)計(jì)計(jì)算的正確性和可靠性,又能使分析和設(shè)計(jì)計(jì)算簡單化。
6 教材注意加強(qiáng)與兩門先修課程的聯(lián)系。實(shí)際上,從分析電子電路的觀點(diǎn)而言,電路中的電子器件或單元電路模型化以后,剩下的工作就是依靠這兩門先修課程的知識來完成的。因此,教材有意識地加強(qiáng)了電路模型的概念,例如:放大器通用模型等。第5章放大器頻率特性分析也從系統(tǒng)極點(diǎn)與開路和短路時(shí)間常數(shù)關(guān)系出發(fā)來研究?傊,先修課程應(yīng)作為模擬電路課的有力工具,使學(xué)生掌握研究電路的統(tǒng)一方法,使所學(xué)的知識得到從具體到抽象的升華。
7 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,模擬集成電路領(lǐng)域里的新器件、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。面對21世紀(jì)新的人才培養(yǎng)的要求,基礎(chǔ)課程的教學(xué)應(yīng)該與科技發(fā)展同步。教材除了在第7章對通用模擬集成電路最重要的品種——集成運(yùn)算放大器重點(diǎn)分析外,在第9章對模擬集成電路的新技術(shù)——電流模技術(shù)也做適當(dāng)?shù)慕榻B,以增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,開拓視野和思路,適應(yīng)現(xiàn)代科技對人才的要求。
本書由王衛(wèi)東編著,周茜參加了各章節(jié)習(xí)題和思考題的編寫,參加本書編寫工作的還有王臻、鄭凌霄、蘇維娜、袁鳴,全書由王衛(wèi)東統(tǒng)編定稿。在本書編寫過程中,本書作者從所列參考文獻(xiàn)中吸取了寶貴的成果和資料,在此謹(jǐn)向各參考文獻(xiàn)的著譯者表示衷心的感謝。感謝電子工業(yè)出版社韓同平編輯對本書出版給予的支持和幫助。作者深知,模擬電子技術(shù)范圍廣,新知識多,我們對這一領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究水平十分有限,書中一定有不少錯(cuò)誤和不妥之處,希望讀者給以批評指正。
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本書可與作者編著的《高頻電子電路(第3版)》(書號978-7-121-19187)配套,使得這2門“電子線路”姊妹課程內(nèi)容設(shè)計(jì)精煉、完整,銜接緊湊,便于教師合理、有效地組織教學(xué)和學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)與掌握課程精華。
編著者
于桂林電子科技大學(xué)
(Wangwd@glieteducn)