1、,Fundamentals of Analog Electronic Technology 電 話肖清泉 E-mail：,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),緒 論,一、電子技術(shù)的發(fā)展,二、模擬信號與模擬電路,三、電子信息系統(tǒng)的組成,四、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課的特點,五、如何學(xué)習(xí)這門課程,六、課程的目的,七、考查方法,一、電子技術(shù)的發(fā)展 電子技術(shù)的發(fā)展，推動計算機技術(shù)的發(fā)展，使之“無孔不入”，應(yīng)用廣泛！,廣播通信：發(fā)射機、接收機、擴音、錄音、程控交換機、電話、手機 網(wǎng)絡(luò)：路由器、ATM交換機、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器 工業(yè)：鋼鐵、石油化工、機加工、數(shù)控機床 交通：飛機、火車、輪船、汽車 軍事：雷

2、達、電子導(dǎo)航 航空航天：衛(wèi)星定位、監(jiān)測 醫(yī)學(xué)：刀、CT、B超、微創(chuàng)手術(shù) 消費類電子：家電（空調(diào)、冰箱、電視、音響、攝像機、照相機、電子表）、電子玩具、各類報警器、保安系統(tǒng),在電力、冶金、石化、化工等流程工業(yè)中，生產(chǎn)線上設(shè)備運行狀態(tài)關(guān)系到整個生產(chǎn)線流程。通常建立24小時在線監(jiān)測系統(tǒng)。,石化企業(yè)輸油管道、儲油罐等壓力容器的破損和泄露檢測。,1、自動檢測與自動控制系統(tǒng),在汽車、機床、電機、發(fā)動機等產(chǎn)品出廠時，必須對其性能質(zhì)量檢測。,圖示為汽車出廠檢驗原理框圖，測量參數(shù)包括潤滑油溫度、冷卻水溫度、燃油壓力及發(fā)動機轉(zhuǎn)速等。通過對抽樣汽車的測試，工程師可以了解產(chǎn)品質(zhì)量。,汽車扭距測量,機床加工精度測量,2

3、、汽車,高級轎車需要用傳感器對溫度、壓力、位置、距離、轉(zhuǎn)速、加速度、濕度、電磁、光電、振動等進行實時準(zhǔn)確的測量，一般需要301 00種傳感器。,3、家用電器,自動電飯鍋、吸塵器、空調(diào)器、電子熱水器、風(fēng)干器、電熨斗、電風(fēng)扇、洗衣機、洗碗機、照相機、電冰箱、電視機、錄像機、家庭影院,全自動洗衣機中的傳感器：衣物重量傳感器，衣質(zhì)傳感器，水溫傳感器，水質(zhì)傳感器，透光率光傳感器(洗凈度) 液位傳感器，電阻傳感器(衣物烘干檢測)。,指紋傳感器,透光率傳感器,鼠標(biāo):光電位移傳感器,攝象頭:CCD傳感器,聲位筆:超聲波傳感器,麥克風(fēng):電容傳聲器,聲卡:A/D卡 + D/A卡,軟驅(qū):速度,位置伺服,PC機中的測

4、試技術(shù)應(yīng)用,樓宇控制與安全防護,為使建筑物成為安全、健康、舒適、溫馨的生活、工作環(huán)境，并能保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和管理的智能化。在樓宇中應(yīng)用了許多測試技術(shù)，如闖入監(jiān)測、空氣監(jiān)測、溫度監(jiān)測、電梯運行狀況。,圖示為某公司樓宇自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為：電源管理、安全監(jiān)測、照明控制、空調(diào)控制、停車管理、水/廢水管理和電梯監(jiān)控。,煙霧傳感器,亮度傳感器,人體探測器,機械手、機器人中的傳感器 轉(zhuǎn)動/移動位置傳感器、力傳感器、視覺傳感器、聽覺傳感器、接近距離傳感器、觸覺傳感器、熱覺傳感器、嗅覺傳感器。,4、在機器人上的應(yīng)用,密歇根大學(xué)的機械手裝配模型,廣州中鳴數(shù)碼的機器狗,機器人服務(wù)員,沙漠機器人,AGV(自動

5、導(dǎo)引送貨車, Automated Guided Vehicle),超聲波測距傳感器、判斷建筑物內(nèi)人和物所在位置；紅外線色彩傳感器運動軌跡和AGV小車位置識別；條形碼傳感器，貨品識別。,香港理工AGV模型,2003年9月，全球現(xiàn)場直播埃及金字塔世界最古老石棺的考古挖掘進程，可能揭開古埃及金字塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)之謎。一個小機器人通過了埃及最大的金字塔內(nèi)一條狹窄的通道，試圖揭開4600年前的秘密。它的探秘之行以發(fā)現(xiàn)了又一道封閉的石門而告終。,圖坦卡蒙的咒語 “不論是誰騷擾了法老的安寧，死神之翼將在它的頭上降臨?！?5、生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用,對人體的健康狀況進行 診斷需要進行多種生理 參數(shù)的測量。 國內(nèi)已經(jīng)成功地

6、開 發(fā)出了用于測量近紅外 組織血氧參數(shù)的檢測儀 器。人類基因組計劃的研究也大大促進了對酶、免疫、微生物、細胞、DNA、RNA、蛋白質(zhì)、嗅覺、味覺和體液組份以及血氣、血壓、血流量、脈搏等傳感器的研究。,醫(yī)學(xué),光纖流速傳感器,熒光材料制作的電子鼻傳感器,生物酶血樣分析傳感器,6、航空及航天,航天,“阿波羅10”飛船對3295個參數(shù)進行檢測，其中：溫度傳感器559個，壓力傳感器140個，信號傳感器501個，遙控傳感器142個。 專家說：整個宇宙飛船就是高性能傳感器的集合體,7、環(huán)境監(jiān)測、保護,保護環(huán)境和生態(tài)平衡，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須進行大氣監(jiān)測和江河湖海水質(zhì)檢測，需要大量用于污水流量、PH值、電導(dǎo)、

7、濁度、礦物油、氰化物、氨氮、總氮、總磷、金屬離子濃度特別是重金屬離子濃度以及風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、工業(yè)粉塵、煙塵、煙氣、SO2、NO、O3、CO等參數(shù)測量的傳感器，這些傳感器中大多數(shù)亟待開發(fā)。,煙塵濁度測量,8、遙感技術(shù),紅外接收傳感器,9、在軍事技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用,先進的科學(xué)技術(shù)總是最先被應(yīng)用于戰(zhàn)爭。 以坦克、飛機、軍艦為標(biāo)志的作戰(zhàn)平臺是傳統(tǒng)的主戰(zhàn)兵器，各類傳感器不過是配屬的保障設(shè)施。,而當(dāng)前由信息技術(shù)發(fā)展推動的軍事革命把重點從作戰(zhàn)平臺轉(zhuǎn)向如何觀察戰(zhàn)場、怎樣傳遞所觀察到的戰(zhàn)場情況、怎樣運用那些性能優(yōu)越的精確武器的問題上來，從重視軍艦、坦克和飛機轉(zhuǎn)為重視信息獲取技術(shù)和信息獲取裝置的作用，傳感器、

8、通信以及精確制導(dǎo)武器等已在戰(zhàn)爭中至關(guān)重要的作用。,海灣戰(zhàn)爭中，伊拉克在科威特戰(zhàn)區(qū)部署了4280輛坦克，多國部隊只有3800輛坦克。 但結(jié)果是伊拉克的坦克89被毀，而多國部隊的坦克僅損失20輛。 這種懸殊的損毀比，正是由于雙方信息優(yōu)勢及精確制導(dǎo)武器方面的明顯差距造成的。,由近期的幾場高技術(shù)條件下的局部戰(zhàn)爭可以看到，隨著新軍事革命浪潮的到來，高度信息化的武器平臺已經(jīng)開始發(fā)揮戰(zhàn)場主導(dǎo)作用。 數(shù)字化戰(zhàn)爭需要利用全方位、多手段的傳感器系統(tǒng)感知和收集戰(zhàn)場各種信息，對這些信息進行判讀、分析、綜合與管理，實現(xiàn)“傳感器-控制器-武器”一體化。 戰(zhàn)場生物傳感器不但能準(zhǔn)確識別各種生化戰(zhàn)劑，而且可與計算機配合，及時提

9、出最佳防護和治療方案，還可通過測定炸藥、火箭推進劑的降解情況來發(fā)現(xiàn)敵人庫存彈藥的數(shù)量和位置，成為偵察的有效手段。,在未來戰(zhàn)爭中，新一代精確化和智能化的常規(guī)武器和電子武器可能在實質(zhì)上取代核武器的位置。 智能武器把巨大的殺傷力和極高的精確性相結(jié)合，將會使軍事機構(gòu)思考未來戰(zhàn)爭的方式發(fā)生革命。 高技術(shù)常規(guī)武器成為比核武器更可靠的手段，打了不用管的制導(dǎo)炮彈能像導(dǎo)彈那樣捕捉和跟蹤目標(biāo)，射程遠，威力大，價格低，命中率高，具有子母彈的打擊能力，以及破甲彈、動能彈的攻擊方式。,21世紀(jì)的農(nóng)業(yè)將是知識 密集、技術(shù)密集的產(chǎn)業(yè)，設(shè) 施農(nóng)業(yè)可以有效提高農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)效益和增強抗災(zāi)能力，借 助溫室及其配套裝置來調(diào)節(jié) 和控制作

10、物生產(chǎn)環(huán)境條件， 擺脫自然制約，以達到高產(chǎn)、 高效、優(yōu)質(zhì)。 信息獲取手段是實現(xiàn)高水平設(shè)施農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，設(shè)施農(nóng)業(yè)用傳感器的品種較多，主要用于溫度、濕度、土壤干燥度、CO2、光照度、土壤養(yǎng)分等參數(shù)的測量。信息獲取技術(shù)還在農(nóng)田和果園生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生物學(xué)研究、農(nóng)藥殘留量檢測等方面得到了廣泛的應(yīng)用。,10、在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,農(nóng)業(yè),電子技術(shù)的發(fā)展很大程度上反映在元器件的發(fā)展上。從電子管半導(dǎo)體管集成電路,1904年 電子管問世,電子管、晶體管、集成電路比較,半導(dǎo)體元器件的發(fā)展,1947年 貝爾實驗室制成第一只晶體管 1958年 集成電路 1969年 大規(guī)模集成電路 1975年 超大規(guī)模集成電路,第一片集成電路只

11、有4個晶體管，而1997年一片集成電路中有40億個晶體管。有科學(xué)家預(yù)測，集成度還將按10倍/6年的速度增長，到2015或2020年達到飽和。,學(xué)習(xí)電子技術(shù)方面的課程需時刻關(guān)注電子技術(shù)的發(fā)展！,第一只晶體管的發(fā)明者 （by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab）,第一個集成電路及其發(fā)明者 （ Jack Kilby from TI ）,1958年9月12日，在德州儀器公司的實驗室里，實現(xiàn)了把電子器件集成在一塊半導(dǎo)體材料上的構(gòu)想。42年以后， 2000年獲諾貝爾物理學(xué)獎。 “為現(xiàn)代信息技術(shù)奠定了基礎(chǔ)”。,他們

12、在1947年11月底發(fā)明了晶體管，并在12月16日正式宣布“晶體管”誕生。1956年獲諾貝爾物理學(xué)獎。巴因所做的超導(dǎo)研究于1972年第二次獲得諾貝爾物理學(xué)獎。,值得紀(jì)念的幾位科學(xué)家！,二、模擬信號與模擬電路,1. 電子電路中信號的分類 數(shù)字信號：離散性,模擬信號：連續(xù)性。大多數(shù)物理量為模擬信號。,2. 模擬電路 模擬電路是對模擬信號進行處理的電路。 最基本的處理是對信號的放大，有功能和性能各異的放大電路。 其它模擬電路多以放大電路為基礎(chǔ)。,“1”的電壓當(dāng)量,介于K與K+1之間時需根據(jù)閾值確定為K或K+1,任何瞬間的任何值均是有意義的,三、電子信息系統(tǒng)的組成,模擬電子電路,數(shù)字電子電路（系統(tǒng)）,

13、傳感器接收器,隔離、濾波、放大,運算、轉(zhuǎn)換、比較,功放,四、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課的特點,1、工程性 實際工程需要證明其可行性。強調(diào)定性分析。,實際工程在滿足基本性能指標(biāo)的前提下總是容許存 在一定的誤差范圍的。 定量分析為“估算”。,近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。,電子電路歸根結(jié)底是電路。不同條件下構(gòu)造不同模型。,2. 實踐性 常用電子儀器的使用方法 電子電路的測試方法 故障的判斷與排除方法 EDA軟件的應(yīng)用方法,五、如何學(xué)習(xí)這門課程,1. 掌握基本概念、基本電路和基本分析方法 基本概念：概念是不變的，應(yīng)用是靈活的， “萬變不離其宗”。 基本電路：構(gòu)成的原則是不變的，具體電路是多種多樣的。 基本分析方法：不同類型的電路有不同的性能指標(biāo)和描述方法，因而有不同的分析方法。,2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 學(xué)會辯證、全面地分析電子電路中的問題 根據(jù)需求，最適用的電路才是最好的電路。 要研究利弊關(guān)系，通?！坝幸焕赜幸槐住?。,4. 注意電路中常用定理在電子電路中的應(yīng)用,六、課程的目的,1. 掌握基本概念、基本電路、基本方法和基本實驗技能。 2. 具有能夠繼續(xù)深入學(xué)習(xí)和接受電子技術(shù)新發(fā)展的能力，以及將所學(xué)知識用于本專業(yè)的能力。,本課程通過對常用電子元器件、模擬電路及其系統(tǒng)的分析和設(shè)計的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得模擬電子技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論和基本