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“应用电子学及实验”课程简介和教学大纲
作者:admin  时间:2012-09-29 13:22
课程代码:101C0150                   课程名称:应用电子学及实验
学    分:4.5                        周 学 时:4.0-1.0
面向对象:工科非电类专业本科学生
预修课程要求:高等数学、普通物理
 
一、课程介绍(100-150字)
(一)中文简介
“应用电子学及实验”是工科非电类专业学生的技术基础课程,它将电工技术和电子技术有机结合,课程内容测重于电子技术,对基本的电路分析也作简要介绍。课程的主要内容包括:电路和电路元件;电路分析基础;分立元件基本电路;数字集成电路;集成运算放大器;波形产生和变换;测量和数据采集系统;功率电子电路;实验课等。
(二)英文简介
《Applied electronics and experiment》is a basic technical course for engineering students majoring in non-electrics. This course focuses on electronics technology and basic circuit analysis combining electrotechnics and electronics theories. It includes circuit and elements, circuit analysis base, discrete component circuit, digital integrate circuit, integrated operational amplifier, generation and convertion of wave, measuring and data collecting system, power electronic circuit and relevant experiments.
 
二、教学目标
(一)学习目标
通过该课程的学习,使学生基本掌握电路、模拟电子电路、数字电子电路、测量的
基本理论、基本知识和基本分析方法;培养基本的实验技能和解决实际问题的能力;掌握电工电子技术的基本应用;了解和使用常见的电工、电子设备和电工电子技术的发展概况,为学习后续课程以及解决与本专业有关的电工电子技术问题打下一定的基础。
(二)可测量结果
1.掌握基本电工电子元器件的特性和选用;
2.掌握基尔霍夫定律、叠加原理与等效电源定理等电路的基本定律和定理,掌握一般电路的分析方法;
3.了解放大电路和门电路的基本原理;
4.掌握集成门电路、集成触发器的原理和功能,会分析基本逻辑电路,会应用集成计数器、寄存器等器件;
5.掌握集成运算放大器的基本特性和应用、能分析集成运算放大器的基本应用电路;
6.掌握波形产生和变换电路的基本原理和应用;
7.了解电工电子技术在非电量测量系统中的应用;
8.掌握低频功率放大电路、直流稳压电源等的原理和应用、了解功率半导体器件和变流电路原理与应用;
9.具有电工电子基本实验的操作技能;
10.能安装和调试具有一定功能的电工电子实际应用系统。
以上结果可以通过课程作业、实验以及笔试等环节测量。
 
三、课程要求
(一)授课方式与要求
 理论课以教师课堂讲授为主,课堂讲授采用现代多媒体和传统方法结合,组织课堂讨论。实验课在实验室进行,根据实验内容等要求由学生自主完成。
     要求学生课堂听课,参与课堂讨论,按时完成课程作业(含课内作业和课外作业)。实验课必需全部参加,完成要求的实验内容和相应的实验报告。
(二)考试评分与建议
  一般按期末考试成绩(65%)、实验成绩(20%)和平时成绩(15%)综合评定课程的成绩。
注:实验课是本课程的重要而必需的环节,实验成绩不合格者将取消本课程的考试资格。
 
四、教学安排
(一)、理论课(总64学时,周学时4,每周两次课,16周)
第一次、电路和电路元件
主要内容:
概论;电路和电路的基本物理量(电路概念、电路元件和电路模型、电流电压及其参考方向、电路功率);电阻、电感和电容元件及其参数和模型。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第1章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第1章1.1。
思考题
1.电路的基本物理量有哪些?
2.什么是电压和电流的参考方向?
3.电阻、电感和电容元件的伏安特性是怎样的?主要参数是什么?
4.什么是电路元件模型和电路模型?
第二次、电路和电路元件(续)
主要内容:
独立电源元件概念;电压源和电流源及其特性;实际电源的模型和特性;两种实际电源模型的等效互换。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第1章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第1章1.1。
思考题
1.独立电源有什么特性?
2. 理性电源之间能等效互换吗?
第三次、电路和电路元件(续)
主要内容:
PN结概念和特性;普通二极管的特性、参数;稳压二极管的特性、参数;发光二极管;光电二极管;双极晶体管的结构;双极晶体管的电流放大作用。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第1章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第1章1.1。
思考题
1.二极管的基本特性是什么?
2.稳压二极管的稳压原理是什么?
3. 双极晶体管在什么条件下具有电流放大作用?
4. 双极晶体管有哪几个工作区?各工作区对两个PN结的偏置要求是怎样的?
第四次、电路和电路元件(续)
主要内容:
双极晶体管的特性;双极晶体管的参数;双极晶体管的小信号模型;绝缘栅场效晶体管的结构和原理;绝缘栅场效晶体管的特性;绝缘栅场效晶体管的参数;绝缘栅场效晶体管的小信号模型。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第1章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第1章1.1。
思考题
1.双极晶体管有哪几个工作区?各工作区对两个PN结的偏置要求是怎样的?
2.绝缘栅场效晶体管有哪几种类型?如何使其导通?
第五次、电路分析基础
主要内容:
基尔霍夫定律;支路电流法;叠加原理。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第2章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第2章2.1。
思考题
1. 基尔霍夫定律只适用直流电路吗?对于交流电路如何考虑?
2. 非线性电路能否应用叠加原理?
第六次、电路分析基础(续)
主要内容:等效电源定理(戴维宁定理、诺顿定理);正弦交流电的三要素;正弦交流电的相量表示法。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第2章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第2章2.1。
思考题
1. 戴维宁定理与诺顿定理的区别是什么?
2. 我国交流电源的频率(工频)是多少?这频率可随意改变吗?
3. 正弦交流电为什么用相量表示?
第七次、电路分析基础(续)
主要内容:
电阻、电感、电容元件上电压与电流关系的相量形式;简单正弦交流电路的计算;交流电路的功率。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第2章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第2章2.1。
思考题
1. 电阻与阻抗有什么区别?
2. 一般正弦交流电路的分析计算可直接用有效值吗?
3. 有功功率与无功功率有什么区别?
4. 负载的功率因数低对供电系统有什么不利?如何提高功率因数?
第八次、电路分析基础(续)
主要内容:
RLC电路中的谐振(RLC串联谐振及其特性、RLC并联谐振及其特性);三相交流电路(三相交流电源、三相交流电路的计算);非正弦交流电路。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第2章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第2章2.1。
思考题
1. 什么是谐振?RLC串联谐振时有什么特性?RLC并联谐振时有什么特性?
2. 收音机接收电台的原理是什么?
3. 三相对称电源与三相对称负载的概念是什么?
4. 什么是相电压、线电压、相电流、线电流?
第九次、电路分析基础(续)
主要内容:
一阶电路的瞬态分析(换路定律、RC电路的瞬态分析、RL电路的瞬态分析)。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第2章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第2章2.1。
思考题
1. 具有电容或电感元件的电路为什么会产生瞬变过程?
2. 一阶电路瞬态过程可用三要素法分析,何谓三要素?如何确定?
第十次、分立元件基本电路
主要内容:
共发射极放大电路的组成;共发射极放大电路的静态分析;共发射极放大电路的动态分析;静态工作点的稳定;共发射极放大电路的频率特性。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第3章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第章3.1。
思考题
1. 基本的共发射极放大电路中各元件的作用是什么?
2. 什么叫静态?为什么要静态分析?静态分析的内容和方法有哪些?
3. 什么叫动态?为什么要动态分析?动态分析的内容和方法有哪些?
第十一次、分立元件基本电路(续)
主要内容:
共集电极放大电路的组成;共集电极放大电路的静态分析;共集电极放大电路的动态分析;*共源极放大电路。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第3章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第3章3.1。
思考题
1. 共集电极放大电路与共发射极放大电路相比较,有什么特点?
第十二次、分立元件基本电路(续)
主要内容:
分立元件组成的基本门电路(二极管与门、二极管或门、晶体管非门、场效晶体管非门)
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第3章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第3章3.1。
思考题
1. 组成基本门电路的二极管、晶体管等工作在什么状态?
第十三次、数字集成电路
主要内容:
逻辑代数运算规则;逻辑函数的表示方法;逻辑函数的代数化简法。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第4章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第4章4.1。
思考题
1. 逻辑关系的常用表示方法有哪几种?相互间如何转换?
第十四次、数字集成电路(续)
主要内容:
集成门电路;TTL门电路与CMOS门电路概述;集成与非门;集成或非门;异或门;三态门。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第4章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第4章4.1。
思考题
1. 各种集成门的功能是什么?
2. TTL集成器件和CMOS集成器件各有什么特点?
第十五次、数字集成电路(续)
主要内容:
逻辑电路概述;组合逻辑电路的分析和设计;加法器;编码器;译码器及数字显示。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第4章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第4章4.1。
思考题
1. 何谓组合逻辑电路?怎样分析?
2. 选用半导体发光数码管与相应的译码器时应注意什么?
第十六次、数字集成电路(续)
主要内容:
集成触发器概述;基本RS触发器、同步RS触发器和D锁存器、正边沿触发的D触发器、负边沿触发的JK触发器。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第4章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第4章4.1。
思考题
1. 同步RS触发器中的“同步”是什么意思?
2. 边沿触发与电平触发的区别是什么?
第十七次、数字集成电路(续)
主要内容:
时序逻辑电路概述;时序逻辑电路的分析方法;寄存器;计数器。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第4章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第4章4.1。
思考题
1. 何谓时序逻辑电路?怎样分析?
2. 如何用集成计数器构成任意进制计数器?
3. 如何制作一个数字计时装置?
第十八次、数字集成电路(续)
主要内容:
存储器(半导体存储器、其它存储器);*可编程逻辑器件PLD(可编程只读存储器PROM、可编程阵列逻辑PAL、通用阵列逻辑GAL);*应用举例(9位密码锁、七路抢答器)。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第4章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第4章4.1。
思考题
1. 你使用过哪些存储器?原理是怎样的?
第十九次、集成运算放大器
主要内容:
概述;集成运放的基本组成(集成运放的输入级电路——差分放大电路、集成运放的输出级电路——互补对称电路、集成运放的图形符号和信号输入方式);
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第5章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第5章5.1。
思考题
1. 集成运放有两个输入端,这两个输入端有什么不同?
2. 集成运放的信号输入方式有哪几种?
第二十次、集成运算放大器(续)
主要内容:
集成运放的基本特性(集成运放的主要参数、集成运放的电压传输特性和电路模型、集成运放的理想特性);放大电路中的负反馈(反馈的基本概念、负反馈的四种类型、负反馈对放大电路性能的影响)。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第5章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第5章5.1。
思考题
1. 一般情况下如何判断集成运放工作在什么区域?
2. 如何使集成运放工作在线性区?
3. 集成运放工作在线性区时的两个重要特性是什么?
第二十一次、集成运算放大器(续)
主要内容:
集成运放在模拟信号运算方面的应用(反相输入比例运算电路、同相输入比例运算电路、加法运算电路、减法运算电路、积分运算电路、比例积分运算电路、和积分运算电路、微分运算电路)。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第5章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第5章5.1。
思考题
1. 集成运放在模拟信号运算方面的应用电路中,要求集成运放工作在什么区域?是否
也有可能进入另外工作区?
第二十二次、集成运算放大器(续)
主要内容:
集成运放在幅值比较方面的应用(开环工作的比较器、滞回比较器);*应用举例。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第5章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第5章5.1。
思考题
1.集成运放在幅值比较方面的应用电路中,集成运放工作在什么区域?
第二十三次、波形产生和变换
主要内容:
正弦波振荡电路(正弦波振荡电路的基本原理、RC正弦波振荡电路、LC正弦波振荡电路)。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第6章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第6章6.1。
思考题
1. 电路产生自激振荡的条件是什么?
2. 列举振荡电路基本应用的几个例子。
第二十四次、波形产生和变换(续)
主要内容:
多谐振荡器(用集成运放构成的多谐振荡器、用石英晶体构成的多谐振荡器、用555集成定时器构成的多谐振荡器)。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第6章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第6章6.1。
思考题
1. 各种多谐振荡器输出波形的频率与什么参数有关?
第二十五次、波形产生和变换(续)
主要内容:
单稳态触发器和施密特触发器(单稳态触发器的功能、用555集成定时器构成的单稳态触发器、单稳态触发器的应用、施密特触发器的功能、用555集成定时器构成的施密特触发器、施密特触发器的应用)。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第6章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第6章6.1。
思考题
1. 单稳态触发器和施密特触发器各有什么功能?
2. 单稳态触发器只有一种稳定状态,D触发器和JK触发器有几种稳定状态?多谐振荡
器从输出端高低电平而言有稳定状态吗?
第二十六次、测量和数据采集系统
主要内容:
电量测量(电工仪表分类、测量误差和仪表准确度、电压、电流和功率的测量);*非电量电测法和数据采集系统的组成。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第7章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第7章7.1。
思考题
1.引起测量误差的因素有哪些?
2.非电量采用电的方法来测量时,测量系统有哪几部分组成?各部分的功能是什么?
第二十七次、测量和数据采集系统(续)
主要内容:
传感器;有源滤波和测量放大电路(低通有源滤波电路、高通有源滤波电路、测量放大电路);*模拟开关和取样-保持电路(模拟开关、取样-保持电路)。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第7章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第7章7.1。
思考题
1. 传感器的功能是什么?
2. 滤波电路的截止频率的含义是什么?
第二十八次、测量和数据采集系统(续)
主要内容:
数-模(D/A)转换器(T型电阻D/A转换器、集成D/A转换器举例);模-数(A/D)转换器(逐次逼近型A/D转换器、双积分型A/D转换器);*非电量测量系统举例。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第7章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第7章7.1。
思考题
1. D/A转换器和A/D转换器的主要指标有哪些?
2. D/A转换器和A/D转换器的分辨率高低与什么有关?
第二十九次、功率电子电路
主要内容:
低频功率放大电路概述;OTL功率放大电路;OCL功率放大电路;集成功率放大器举例及应用。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第8章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第8章8.1。
思考题
1. 功率放大电路与电压放大电路的区别是什么?
2. 对功率放大电路的基本要求是什么?
3. 如何确定功率放大电路的输出功率?
第三十次、功率电子电路(续)
主要内容:
直流稳压电源的组成;单相桥式整流电路;滤波电路;串联型稳压电路;开关型稳压电路。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第8章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第8章8.1。
思考题
1.直流稳压电源由哪几部分组成?各部分的主要功能是什么?
第三十一次、功率电子电路(续)
主要内容:
功率半导体器件和变流电路(功率半导体器件:晶闸管、绝缘门极双极晶体管、集成门极换流晶闸管;可控整流电路;*交流调压和变频电路;*直流调压电路)。
阅读材料
1. 参考教材《电工电子学(第三版)》第8章 ;
2. 参考教材《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》第8章8.1。
思考题
1. 功率半导体器件通常工作在什么状态?
2. 可控整流电路输出电压的调节范围是多少?
第三十二次、 复习讨论和小结
 
注:打“*”部分为选讲内容。
 
二)、实验课总16学时,周学时1,16周,两周做一次实验,每次2学时,共8次)
主要实验项目:
1.实验课概述
2.基本电工仪表的使用
3.单相交流电路
4.常用电子仪器的使用
5.门电路、触发器及其应用或计数、译码和显示
6.集成运算放大器基本应用(运算电路)
7.集成定时器应用
8.直流稳压电源
 
附件1理论课主题内容和学时分配

周次              学时数
1 绪论电路和电路的基本物理量;电阻、电感和电容元件及其参数和模型;独立电源元件 4学时
2 PN结及;普通二极管;稳压二极管;发光二极管;光电二极管;双极晶体管;绝缘栅场效晶体管 4学时
3 基尔霍夫定律和支路电流法;叠加原理与等效电源定理;正弦交流电的三要素;正弦交流电的相量表示法 4学时
4 电阻、电感、电容元件上电压与电流关系的相量形式;简单正弦交流电路的计算;交流电路的功率。RLC电路中的谐振;三相交流电路;非正弦交流电路 4学时
5 一阶电路的瞬态分析;共发射极放大电路 4学时
6 共集电极放大电路;*共源极放大电路。分立元件组成的基本门电路 4学时
7 逻辑代数运算规则;逻辑函数的表示方法;逻辑函数的代数化简法。
集成门电路
4学时
8 组合逻辑电路的分析和设计;加法器;编码器;译码器及数字显示。集成触发器概述 4学时
9 时序逻辑电路的分析方法;寄存器;计数器。存储器;*可编程逻辑器件PLD;*应用举例 4学时
10 集成运放的基本组成;集成运放的基本特性;放大电路中的负反馈 4学时
11 集成运放在模拟信号运算方面的应用;集成运放在幅值比较方面的应用;*应用举例。 4学时
12 正弦波振荡电路;多谐振荡器 4学时
13 单稳态触发器和施密特触发器;电量测量;*非电量电测法和数据采集系统的组成 4学时
14 传感器;有源滤波和测量放大电路;*模拟开关和取样-保持电路;数-模(D/A)转换器;模-数(A/D)转换器;*非电量测量系统举例 4学时
15 低频功率放大电路概述;直流稳压电源 4学时
16 功率半导体器件和变流电路;
复习、讨论、小结
4学时
 
 
 
 
附件2  实验课内容和学时分配

序号 实验项目
名   
学时分配 实验属性 实验
类型
每组人数 实验要求 已开/未开
1 实验课概述 以教师讲解为主:实验课目的、要求、注意事项、安全教育、实验室环境和设备认识、实验安排等 2 技术基础 基础性 1 必做 已开
2 基本电工仪表的使用 直流电压、电流和电阻测量;不同内阻电压表对测量的影响;二极管极性判别和伏安特性测试 2 技术基础 基础性 1 必做 已开
3 单相交流电路 交流电压、电流测量;交流功率测量、功率因数提高研究 2 技术基础 基础性 1 必做 已开
4 常用电子仪器的使用
 
用示波器检测校正信号;用示波器和交流毫伏表测量信号参数;用示波器测量两信号的相位差 2 技术基础 基础性 1 必做 已开
5 门电路、触发器及其应用 测试与非门和触发器的功能;竞赛抢答电路 2 技术基础 综合性 1 必做 已开
6 集成运算放大器基本应用(一) 比例运算电路、加法运算电路、减法运算电路、积分电路 2 技术基础 基础性 1 必做 已开
7 集成定时器应用 构成多谐振荡器、单稳态触发器和施密特触发器并测量相应的波形参数 2 技术基础 综合性 1 必做 已开
8 直流稳压电源 单相整流、滤波电路;集成稳压器稳压特性研究 2 技术基础 综合性 1 必做 已开
 
五、参考教材及相关资料
(一)、参考教材:
1.《电工电子学(第三版)》,叶挺秀 张伯尧主编,高等教育出版社,2008年11月;
2.《电工电子学实验教程》,贾爱民张伯尧主编,浙江大学出版社,2009年7月;
3.《电工电子学(第三版)学习辅导与习题解答》,张伯尧主编,高等教育出版社,2008
年11月。
(二)、相关资料:
1.《电工学(第七版)》(上册) 电工技术,秦曾煌主编,高等教育出版社,2009年5月;
2.《电工学(第七版)》(下册) 电子技术,秦曾煌主编,高等教育出版社,2009年5月。
 
六、课程教学网站:
从校内课程中心进入该课程教学网站。
 

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