0-模拟电子技术基础课绪论

本文由kunsahn贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。模拟电子技术基础主讲教师：俞亚堃主讲教师：肇庆学院电子信息与机电工程学院绪论一、电子技术的发展二、模拟信号与模拟电路三、电子信息系统的组成四、模拟电子技术基础课的特点五、如何学习这门课程六、课程的目的七、考查方法电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入”应用广泛！孔不入”，应用广泛！广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、话、手机网络：路由器、ATM交换机收发器、交换机、网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床工业：钢铁、石油化工、机加工、交通：飞机、火车、轮船、交通：飞机、火车、轮船、汽车军事：雷达、军事：雷达、电子导航航空航天：卫星定位、航空航天：卫星定位、监测医学：CT、医学：γ刀、CT、B超、微创手术消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、）、电子玩具相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统一、电子技术的发展电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展上。从电子管→半导体管→集成电路1904年年电子管问世1947年年晶体管诞生1958年集成电年集成电路研制成功电子管、晶体管、电子管、晶体管、集成电路比较半导体元器件的发展1947年年1958年年1969年年1975年年贝尔实验室制成第一只晶体管集成电路大规模集成电路超大规模集成电路第一片集成电路只有4个晶体管，第一片集成电路只有个晶体管，而1997年一片集成电路个晶体管年一片集成电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按倍年中有亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年亿个晶体管的速度增长，年达到饱和。的速度增长，到2015或2020年达到饱和。或年达到饱和学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！值得纪念的几位科学家！1883年爱迪生在研究白炽灯的寿命时，1883年爱迪生在研究白炽灯的寿命时，年爱迪生在研究白炽灯的寿命时在灯泡的碳丝附近焊上一小块金属片。结果，在灯泡的碳丝附近焊上一小块金属片。结果，他发现：金属片虽然没有与灯丝接触，他发现：金属片虽然没有与灯丝接触，但如果在它们之间加上电压，果在它们之间加上电压，灯丝就会产生一股电流，趋向附近的金属片。电流，趋向附近的金属片。这股神秘的电流是从哪里来的？爱迪生也无法解释，是从哪里来的？爱迪生也无法解释，但他不失时机地将这一发明注册了专利，失时机地将这一发明注册了专利，并称之为爱迪生效应”后来，“爱迪生效应”。后来，有人证明电流的产生是因为炽热的金属能向周围发射电子造成的。弗莱明JohnAmbroseFleming1904年1904年，弗莱明利用“爱迪生效应”制成了电子爱迪生效应”二极管，二极管，并证实了电子管具阀门”作用，有“阀门”作用，他首先被用于无线电检波。用于无线电检波。世界上第一只电子管由此诞生了。一只电子管由此诞生了。弗莱明为此获得了这项发明的专利权。专利权。人类第一只电子管的诞生，人类第一只电子管的诞生，标志着世界从此进入了电子时代。世界从此进入了电子时代。弗莱明同无线电的发明者、意大利发明家马可尼弗莱明同无线电的发明者、意大利发明家马可尼同无线电的发明者的合作中已经感到，要实现远距离的无线电通信，的合作中已经感到，要实现远距离的无线电通信，就必须有灵敏可靠的检波器。必须有灵敏可靠的检波器。“爱迪生效应”引起了他的强烈兴趣。于是，他用爱迪生效应”引起了他的强烈兴趣。于是，爱迪生效应一个金属圆筒代替了爱迪生所用的金属丝，一个金属圆筒代替了爱迪生所用的金属丝，套在灯丝外面，和灯丝一起封在玻璃泡里。外面，和灯丝一起封在玻璃泡里。这样，接收电子的面积大大增加了。经过实验，这样，接收电子的面积大大增加了。经过实验，检波效果十分理想。由于金属筒接正电、果十分理想。由于金属筒接正电、灯丝接负电时才有电流通过，因此弗莱明将金属筒称为“阳极”，将灯丝称为“阴因此弗莱明将金属筒称为“阳极”将灯丝称为“这种新诞生的器件，极”。这种新诞生的器件，其作用相当于一个只允许电流单向流动的阀门，弗莱明就干脆把它叫做“向流动的阀门，弗莱明就干脆把它叫做“阀”。这种阀后人将其称为“真空二极管”将其称为“真空二极管”李·德福雷斯特德福雷斯特LeedeForest德福雷斯特，李·德福雷斯特，美国科德福雷斯特学家，学家，被誉为电子管之父，1906年他在弗莱明的二极管1906年他在弗莱明的二极管中放进了第三个电极——栅中放进了第三个电极栅极,只要把一个微弱的变化电压加在它的身上，压加在它的身上，就能在金属屏板上接收到更大的变化电流，这正是电子管的“电流，这正是电子管的“放作用，电子三极管”大”作用，“电子三极管”从此诞生，从此诞生，从而建树了早期电子技术上最重要的里程碑。电子技术上最重要的里程碑。德福雷斯特是一位多产的发明是一位多产的发明家，一生获得了多达300余项专利。除了电子管之外，他的发明还包括在除了之外，他的发明还包括在电影胶片边缘录制声音的技术、医学、医学上使用的高频电热理疗机等等。发明上使用的等等。发明也为他赢得“无线电之父”、“电视也为他赢得始祖”和“电子管之父”的称号。的称号。世界首台电子计算机二战期间，二战期间，美国军方要求宾州大学为它们设计一种以真空管来取代继电器来计算炮弹弹道的机器。1946年机器。1946年2月14日14日，这种机器正式投入使用了。式投入使用了。ENIAC它用了18800只真空管，占地1500平方英尺（它用了18800只真空管，占地1500平方英尺（约18800只真空管1500平方英尺139平方米），重约30吨，每小时耗电20万千瓦，价格139平方米），重约30吨每小时耗电20万千瓦，平方米），重约3020万千瓦40多万美元运算速度只有每秒5000多万美元，5000次40多万美元，运算速度只有每秒5000次。这就是人们通常所说的世界首台电子计算机。通常所说的世界首台电子计算机。半个多世纪以来，半个多世纪以来，电子管在电子技术中立下了很大功劳；但是电子管毕竟成本高，制造繁，很大功劳；但是电子管毕竟成本高，制造繁，体积大，耗电多，积大，耗电多，工作温度过高和寿命短的特点限制了它的使用范围。时至今日，电子管仍在发挥作用。时至今日，电子管仍在发挥作用。如电视机的显像管、微波炉中产生微波的主要器件、在广播、显像管、微波炉中产生微波的主要器件、在广播、电视、通信发射机里的大功率发射管等。电视、通信发射机里的大功率发射管等。技术的进步，导致电子管从兴旺走向衰败，技术的进步，导致电子管从兴旺走向衰败，令人大有“无可奈何花落去”之感，但电子管在人人大有“无可奈何花落去”之感，类科技发展史上所占有的地位毕竟是不容忽视的。类科技发展史上所占有的地位毕竟是不容忽视的。展望未来，展望未来，电子管在相当长的一段时间内还将继续发挥重要作用。续发挥重要作用。晶体管之父，晶体管之父，他与美国贝尔电话实验室的巴丁布拉坦等人巴丁、等人，实验室的巴丁、布拉坦等人，在对半导体性质进行广泛研究的基础上，导体性质进行广泛研究的基础上，终1947年11月底发明了月底发明了点接触晶体于在1947年11月底发明了点接触晶体并在1216日正式宣布“晶体管”12月日正式宣布管，并在12月16日正式宣布“晶体管”诞生。1948年诞生。1948年，他的研发小组为晶体申请了专利。管技术申请了专利管技术申请了专利。1949年他又提出了结型晶体管概1949年他又提出了结型晶体管概年他又提出了结型晶体管sandwich-transistor），），那是一念（sandwich-transistor），那是一种更小、更易散热的硅晶片材料。种更小、更易散热的硅晶片材料。一年结型晶体管研制成功，后，结型晶体管研制成功，一场电子技术革命由此爆发。他不但被《时代》术革命由此爆发。他不但被《时代》周刊评为了“20世纪最伟大的科学家之一世纪最伟大的科学家之一”刊评为了“20世纪最伟大的科学家之一”，也因发明“晶体管”也因发明“晶体管”而获得了1956年的诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖。威廉·肖克利威廉肖克利WilliamShockley世界首台晶体管计算机1954年，贝尔实验室研制出世界上第一1954年，贝尔实验室研制出世界上第一台全晶体管计算机TRADIC，装有800只晶体台全晶体管计算机TRADIC，装有800只晶体管，仅100瓦功率，占地也只有3管，仅100瓦功率，占地也只有3立方英尺。晶体管技术的优势非常的明显，它明显的降低了计算机的体积和功耗。这台计算机的出现也标志着第二代计算机的开始。§1.1.3集成电路1958年，仙童公司RobertNoyce(罗伯特.1958年，仙童公司RobertNoyce(罗伯特.诺依斯)与德仪公司JackKilby（杰克.基尔比）间隔数月与德仪公司JackKilby（杰克.分别发明了集成电路，开创了世界微电子学的历史。1961年1961年4月25日，第一个晶体管电路专利被授予了25日，第一个晶体管电路专利被授予了前者：RobertNoyce。前者：RobertNoyce。世界首款集成块JackKilby集成电路阶段时期规模小规模集成电路（SSI）小规模集成电路（SSI）中规模集成电路（MSI）中规模集成电路（MSI）大规模集成电路（LSI）大规模集成电路（LSI）超大规模集成电路（VLSI）超大规模集成电路（VLSI）集成度（元件数）100100010001000050年代末50年代末60年代60年代70年代70年代70年代末70年代末80年代80年代特大规模集成电路（ULSI）100000特大规模集成电路（ULSI）1985年兆位ULSI的集成度达到200万个元件，ULSI的集成度达到200万个元件1985年，1兆位ULSI的集成度达到200万个元件，器件条宽仅为1微米；1992年，16兆位的芯片集成度器件条宽仅为1微米；1992年16兆位的芯片集成度达到了3200万个元件，条宽减到0.5微米，而后的643200万个元件0.5微米达到了3200万个元件，条宽减到0.5微米，而后的64兆位芯片，其条宽仅为0.3微米。0.3微米兆位芯片，其条宽仅为0.3微米。集成电路制造技术的发展日新月异，其中最具有代表性的集成电路芯片主要包括以下几类，它们构成了现代数字系统的基石。微控制芯片（MCU）微控制芯片（MCU）可编程逻辑器件（PLD）可编程逻辑器件（PLD）数字信号处理器（DSP）数字信号处理器（DSP）大规模存储芯片（RAM/ROM）大规模存储芯片（RAM/ROM）§1.1.4EDA技术电子设计技术的核心就是EDA技术电子设计技术的核心就是EDA技术。EDA技术。EDA是指以计算机为工作平台是指以计算机为工作平台，EDA是指以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，CAD通用软件包新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作，主要能辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。EDA技术发展的三个阶段1.计算机辅助设计(CAD)阶段（70年代）：1.计算机辅助设计(CAD)阶段（70年代）：计算机辅助设计(CAD)阶段年代用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线IC版图编辑布局布线，用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。手工操作。2.计算机辅助工程(CAE)阶段（80年代）：2.计算机辅助工程(CAE)阶段（80年代）：计算机辅助工程(CAE)阶段年代与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，相比除了有纯粹的图形绘制功能外了电路功能设计和结构设