湖北省高等教育自学考试大纲
课程名称:电路与电子技术课程代码:7126
第一部分课程性质与设置目的
一、课程性质、地位与设置目的
本课程是“计算机及其应用”本、专科专业的一门重要的技术基础课。通过本课程的学习,要求考生获得电路理论与电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,了解相关技术的应用和发展概况,为深入学习后续课程以及从事与本专业有关的工程技术工作和科学研究打下一定的基础。
本课程由电路理论、模拟电子技术和实验课三部分组成(由于计算机学科相关专业有后续的“数字逻辑”课程,所以本课中不必对数字电子技术部分的内容作详细的讨论)。
二、本课程的基本要求
本课程分为电路理论、模拟电子技术两大部分,其中基本技能的训练通过实践教学环节解决。
本课程的基本要求是:
(一)理解和掌握电路理论的基本概念、基本理论和基本分析方法。
(二)了解组成模拟电子电路的各分立元件和集成器件的基本结构和工作原理,并掌握由它们组成的各类电子电路的基本工作原理、基本分析计算方法和典型应用。
本课程涉及的内容较多.知识面较广,自学者应在理解的基础上加强记忆,并通过做一定数量的习题和必要的实验来自测掌握的知识程度。在综合练习和训练的过程中注重知识的连惯性,相互之间的联系与区别,这样才能收到事半功倍的效果。
三、本课程与相关课程的联系
本课程为“计算机科学与技术”及相关本、专科专业的一门重要技术基础课。在学习本课程之前自学者应先自修高等数学、线性代数等课程。修好本课程,可为后续课程,如电子线路、教字逻辑、微机原理及其应用、数据结构等课程提供必要的基础知识。
第二部分课程内容与考核目标
第1章电路的基本概念、基本定律和基本分析方法
一、学习目的与要求
通过本章的学习使考生理解电路的基本组成及电路的作用;理解电路的基本物理量,尤其是方向和参考方向;理解电路模型、元件的伏安关系等基本概念;深刻理解并能熟练运用电路中的基本定律、原理和方法分析求解一般的电路问题。
本章内容较多,是本课程的重点章。
二、课程内容
1-1电路的组成
1-2电路的基本物理量及其正方向
电流
电压
电动势
电位
功率
1-3电路的工作状态
有载工作状态
开路工作状态
短路工作状态
1-4电阻元件、电感元件和电容元件
电阻元件
电感元件
电容元件
1-5基尔霍夫定律
基尔霍夫电流定律——KCL
基尔霍夫电压定律——KVL
1-6电阻的串联和并联
电阻的串联
电阻的并联
1-7电压源、电流源及其等效变换
电压源
电流源
电压源与电流源的等效变换
受控电源
1-8叠加原理
1-9支路电流法
1-10节点电压法
1-11戴维南定理
三、考核知识点
(一)电路的基本作用、基本组成;电路模型(电路图);直流电路、交流电路以及电路的三种工作状态等基本概念。
(二)电路的基本物理量;参考方向、关联的(一致的)参考方向等基本定义和概念。
1、电路的基本物理量——电流和电压的物理定义;时变量(交流量)和常量(直流量)的概念;电流方向(电压极性)以及参考方向(参考极性)的意义;
2、电压、电动势、电位的物理定义和区别,电路中电位的计算方法;
3、关联的参考方向的意义;电路中某元件(支路)的功率,判断是“消耗”还是“提供”功率。
(三)电阻、电容、电感的物理定义、元件性质、伏安关系等重要定义和概念;理想元件与实际元件的联系和区别。
1、电阻是电路中能量消耗的参数,且代表理想的电阻元件;电阻的伏安关系——欧姆定律;电阻(消耗)的功率;
2、多个电阻混联时求等效电阻的方法;分压公式和分流公式;
3、电导(元件)的定义、量纲(单位);电导与电阻之间的对偶关系;
4、非线性电阻元件的伏安特性;简单非线性电阻电路的图解分析法;静态电阻和动态电阻的基本概念;
5、电感是电路中磁场能量储存的参数,且代表理想的电感元件;电感的伏安关系(微分、积分表达式)及其动态性质;电感元件(初态为零时)的储能;
6、电容是电路中电场能量储存的参数,且代表理想的电容元件;电容的伏安关系(微分、积分表达式)及其动态性质;电容元件(初态为零时)的储能;电容与电感元件的互为对偶关系。
(四)电源的基本概念;理想电源和实际电源的联系和区别;电源模型的等效互换。
1、理想电压源(恒压源)的基本性质;实际电压源为恒压源和内阻的串联模型;
2、理想电流源(恒流源)的基本性质;实际电流源为恒流源和内阻(内导)的并联模型;实际电流源和实际电压源的对偶关系;
3、“电源的等效变换”、“虚元件”的概念和意义;“等效二端网络”的概念;
4、受控源的四种模型,控制变量和被控制量之间的关系(包括大小和方向关系)。
(五)电路的两个基本定律——欧姆定律和基尔霍夫定律。
1、电路中元件、支路、节点、回路、网孔等定义;
2、欧姆定律体现了电路中元件之间的约束关系,而KCL和KVL则体现了元件连接方式之间的约束关系的深刻含义。
(六)叠加定理、戴维南定理、支路电流法、网孔电流法、节点电压法。
1、叠加定理仅适于线性电路,掌握叠加定理的分析方法;
2、戴维南定理的文字描述和图解描述,掌握运用戴维南定理分析电路的方法;
3、诺登定理与戴维南定理的对偶关系;
4、支路电流法、网孔(回路)电流法、节点电压(电位)法是电路分析的基本方法。能正确列写电路方程及正确求解方程。
四、考核要求
(一)识记:
1、电路作用、组成、模型的概念;电路的三种工作状态;电压、电流、功率、方向、参考方向;电位、额定值等基本概念;
2、电阻、电容、电感等元件性质、伏安关系、特性方程;
3、支路、节点、回路、网孔等术语的定义;
4、受控源的定义及类型;
5、负载获得最大功率的条件及计算公式。
(二)理解:
1、电压和电流的方向、参考方向、关联的参考方向;参考方向和实际方向的关系;
2、理想电压源、理想电流源和实际电压源、实际电流源的定义和区别;
3、欧姆定律、基尔霍夫基本定律对电路的约束关系;
4、独立节点、独立同路的定义;
5、使用叠加原理过程中对独立电源、受控源的处理方法;
6、戴维南定理对电路分析的指导作用。
(三)简单应用:
1、掌握电位的计算;
2、根据关联的参考方向能确定电路中某一元件(支路)是电源还是负载;
3、掌握电阻的一般串并联计算;
4、掌握实际电源模型的等效变换;
5、掌握欧姆定律、基尔霍夫定律在电路分析中的运用;理解“等效二端网络”的概念,掌握化简二端网络的方法;
6、掌握支路电流法、回路电流法、节点电压法三种分析方法对一般电路的分析和求解;
7、掌握运用叠加原理、戴维南定理对电路的分析和求解。
(四)综合应用:
自学者能综合灵活运用各种分析方法分析求解电路。
本章重点:参考方向和正、负值的关系;欧姆定律和基尔霍夫定律;“等效电路”的概念及运用;电路的各种分析计算方法;戴维南定理的运用。
本章难点:含源二端网络的等效变换;含受控源电路的分析;戴维南定理。
第2章电路的暂态分析
一、学习目的与要求
通过本章的学习使考生了解动态电路中有关“稳态”、“暂态”、“过渡过程”、“能量不能跳变”等含义;深刻理解动态元件的“状态变量”uC(t)和iL(t)不能跳变的物理意义以及“零输入响应”、“零状态响应”、“完全响应”等基本概念;掌握“经典法”分析一阶电路过渡过程的方法;并熟练掌握分析直流激励下一阶电路过渡过程的“三要素”法;充分理解暂态过程中电路变量随时间变化的规律,以及电路的“时间常数”对暂态过程的影响。
本章概念较新,是本课程的难点章
二、课程内容(根据现行指定教材内容目录列写)
2-1换路定则及暂态过程初始值的确定
2-2一阶电路的暂态响应
零输入响应
零状态响应
全响应
2-3一阶电路暂态分析的三要素法
2-4微分电路和积分电路
微分电路
积分电路
三、考核知识点
(一)“稳态”、“暂态”、“过渡过程”、“换路”、“能量不能跳变”等基本概念。
(二)“状态变量”uC(t)和iL(t)不能跳变的物理意义;用“换路定则”求状态变量以及非状态变量初始值的方法。
1、由t<0时的等效电路,求状态变量的f(0-)值;
2、由换路定则求状态变量的f(0+)=f(0-)值;
3、作t=0+时的等效电路,求非状态变量的f(0+)值。
(三)“零输入响应”、“零状态响应”、“完全响应”等基本概念;一阶电路的“零输入响应”、“零状态响应”的变化规律;响应表达式和定性波形图。
(四)一阶电路全响应的简便方法——三要素法。响应表达式和定性波形图。
由t<0时的等效电路,求状态变量的初始值f(0+)=f(0-);
由t=0+时的等效电路,求非状态变量的初始值f(0+);
由t=∞时的等效电路,求变量(含状态变量和非状态变量)的稳态值f(∞);
一阶RC电路、RL电路的时间常数;
全响应的解析表达式,全响应的定性波形图。
(五)微分电路和积分电路的作用;其输出/输入波形关系。
四、考核要求
(一)识记:
1、暂态、换路及换路定则;
2、一阶电路的零输入响应、零状态响应的表达式和波形图;
3、一阶电路全响应三要素法的表达式;
4、微分电路、积分电路的组成以及产生微分电路、积分电路的条件。
(二)理解:
1、产生暂态的原因,产生换路定则的原因;
2、RC和RL电路的时间常数τ的物理概念;
3、三要素法中f(O+)、f(∞)和τ的定义与求解;
(三)简单应用:
1、掌握t<0时的等效电路求状态变量的初始值uC(0+)和iL(0+);
2、掌握t=∞时的等效电路求变量(状态变量和非状态变量)的稳态值f(∞);
3、掌握t=0+时的等效电路,求非状态变量的初始值f(0+)值;
4、熟练掌握一阶电路的“零状态响应”、“零输入响应”的分析计算,会画定性波形图。
(四)综合应用:
熟练掌握“三要素法”求解一阶电路全响应的方法。
本章重点:时间常数τ的物理概念和三要素法的熟练运用
本章难点:非状态变量(非储能元件的电压和电流)初始值的求解。
第3章单相正弦交流电路
一、学习目的与要求
通过本章的学习使考生进一步建立“正弦交流电量”的概念。深刻理解正弦量的数学表达式、波形图、相量表示法、相量图表示法以及它们之间的关系和特点;熟练掌握单一参数元件的伏安关系(包括大小及相位关系);会运用“相量法”分析求解一般的正弦交流电路;理解并掌握正弦交流电路的视在功率、有功功率、无功功率的定义和求解方法。
充分理解正弦交流电路的特别现象——“谐振”的基本概念。掌握一般理想的串联、并联谐振电路的特点;了解谐振参数的物理意义以及谐振电路的一般应用。
理解周期性非正弦电量的合成与分解——“谐波分析法”。会对简单的周期性非正弦交流电路进行分析计算。
本章内容较多,难点多,本章也是本课程的重点章
二、课程内容
3-1正弦交流电的基本概念
正弦交流电的三要素
相位差
有效值
正弦交流电的参考方向
3-2正弦量的相量表示法
相量图法
相量式
基尔霍夫定律的相量形式
3-3单一参数的交流电路
电阻元件
电感元件
电容元件
3-4正弦交流电路的相量模型
复阻抗Z
复阻抗的串、并联,复导纳
3-5正弦交流电路的功率
功率
功率因数的提高
3-6电路的谐振
串联谐振
并联谐振
3-7周期性非正弦交流电路
周期性非正弦量的分解与计算
周期性非正弦量的有效值
三、考核知识点
(一)正弦电量的三角函数表达式、波形图、相量以及相量图;
(二)正弦交流电的三要素、最大值与有效值;
(三)多个同频率正弦量之间的相位差;
(四)单一参数元件的伏安关系(包括大小及相位关系);
(五)电路基本定律的“相量”形式;电路的“相量模型”、“相量法”、“相量图解法”;
(六)正弦交流电路的瞬时功率,视在功率、有功功率、无功功率的概念和计算;功率因数的概念和计算;提高功率因数的意义;
(七)“谐振”的基本概念。理想的串联、并联谐振电路的特点;谐振参数的物理意义以及谐振电路的一般应用;
(八)周期性非正弦交流电量的合成与分解——“谐波分析法”。周期性非正弦交流电路的分析计算。
四、考核要求
(一)识记:
1、正弦交流电的瞬时值、有效值、幅值、有效值相量、幅值相量的基本定义;
2、相位、初相位、相位差的基本概念;
3、正弦量的频率、角频率的基本概念;
4、感抗、容抗、复阻抗、阻抗;复导纳、导纳等基本概念;
5、正弦量的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等基本概念和计算公式;
6、以上各参数和变量符号的正确列写;
7、欧姆定律、基尔霍夫定律的相量式。
(二)理解:
1、正弦量的相量表示法、相量图表示法等概念;欧姆定律的相量形式、基尔霍夫定律的相量形式等概念;
2、R、L、C单一参数元件的伏安关系,包括大小和相位关系;
3、RLC混联电路中等效复阻抗(含模和幅角)的概念;
4、有功功率、无功功率和视在功率的定义和三个功率之间的关系;
5、“谐振”的基本概念,典型的串联、并联谐振电路的特点;
6、周期性非正弦电量的合成与分解——“谐波分析法”的概念。
(三)简单应用:
1、掌握运用“相量”、电路的“相量模型”化简正弦交流电路,求其“等效电路”并判断电路的性质;
2、掌握复数的四则运算技巧;掌握用相量法和相量图法求解简单的正弦交流电路;
3、掌握正弦稳态功率的求解计算,并正确选用各功率的单位;
4、掌握典型谐振电路的分析;
5、会计算非正弦周期量的有效值和简单非正弦周期电路的功率。
(四)综合应用:
掌握对混联交流电路的综合分析以及各功率的计算。
本章重点:单一参数元件的伏安关系;欧姆定律的相量形式、基尔霍夫定律的相量形式;简单正弦电路的相量法和相量图解法。
本章难点:“相位”概念;多个正弦量之间的相位关系;相量图解法。
第4章三相电路
一、学习目的与要求
通过本章的学习使考生了解三相电源的产生以及三相电路的基本含义;理解三相负载的两种连接方式及其应用;熟练掌握对称“Y-Y”、“Y-△”电路的分析和计算方法、“线值”与“相值”之间的关系(包括大小及相位关系);熟记三相功率的计算公式和应用。
了解不对称三相电路的概念。
二、课程内容
4-1三相电源
三相电源的产生
电源的星形连接
4-2三相负责的星形连接
4-3三相负责的三角形连接
4-4三相电路的功率与测量
三相电路功率的计算
三相电路功率的测量
4-5安全用电
概述
电击触电
保护接地和保护接零
三、考核知识点
(一)(对称)三相电源的产生、表达式、波形图和相量图。
(二)三相负载的两种联接方式;对称“Y-Y”、“Y-△”三相电路;负载的“线值”与“相值”;相量图。
(三)三相电路功率。
(四)不对称三相电路的概念。
四、考核要求
(一)识记:
1、对称三相负载的Y型、△型接法;
2、相线(火线)、零线(中线)的概念,三相三线制、四线制的概念;
3、相电压与线电压、相电流与线电流;中线电流的概念;
(二)理解:
1、对称三相负载相电压与线电压,相电流与线电流之间的大小、相位关系;
2、负载不对称时Y型联接时中线的作用。
(三)简单应用:
1、掌握对称“Y-Y”电路各相负载电流及三相功率的计算;
2、掌握对称“Y-△”电路各相负载电流及三相功率的计算。
(四)综合应用:
三相正弦交流电路的综合分析。
本章重点:对称三相电路的计算。
本章难点:不对称三相电路(三相四线制)的计算。学习本章时应注意三相电路的分析特点,且与单相正弦交流电路的联糸与区别。
第6章整流、滤波及稳压电路
一、学习目的与要求
通过本章的学习使考生了解半导体材料的基本知识,理解PN结的形成及其单向导电性。了解半导体二极管的工作原理,掌握其伏安特性,了解其基本参数及基本应用;掌握硅稳压管的工作原理及主要参数;掌握单相半波、单相桥式(全波)带滤波电路的分析计算;会分析简单的稳压电路(硅稳压管稳压电路)的稳压原理;熟练掌握(固定输出的)三端集成稳压器的基本应用。
二、课程内容(根据现行指定教材内容目录列写)
6-1半导体的导电特性
本征半导体
N型半导体和P型半导体
PN结的形成及其单向导电性
6-2半导体二极管
基本结构
伏安特性
主要参数
二极管的应用
6-3稳压管
稳压管的伏安特性
稳压管的主要参数
6-4整流、滤波及其稳压电路
单相半波整流电路
单相桥式整流电路
滤波电路
稳压电路
三、考核知识点
(一)半导体的基本知识。
1、本征半导体、共价键、本征激发、本征浓度、电子载流子与空穴载流子;
2、N型半导体、P型半导体;多子与少子、施主浓度与受主浓度;
3、PN结的形成;扩散与漂移;PN结的单向导电性;
(二)半导体二极管。
1、普通二极管的结构、种类、符号、伏安特性、主要参数、主要应用;
2、稳压二极管的结构、符号、伏安特性、主要参数;
3、其它二极管如:光电二极管、发光二极管的符号、电性能及应用。
(三)整流、滤波电路。
1、单相半波整流电路:电路组成与工作原理;输出电压、电流的波形图;输出电压平均值与变压器副边电压有效值之间的大小关系;脉动系数S的含义;流过二极管的平均电流、二极管承受的最高反向工作电压。
2、单相桥式整流电路:电路组成与工作原理;输出电压、电流的波形图;输出电压平均值与变压器副边电压有效值之间的大小关系;流过二极管的平均电流、二极管承受的最高反向工作电压。
3、电容滤波电路:滤波原理;电容滤波电路的外特性;输出电压平均值与变压器副边电压有效值之间的关系;二极管承受的最大反向电压;二极管的选管原则;电容滤波的应用范围;
4、其它滤波电路:电感滤波电路的组成和滤波原理;型滤波电路的组成和工作原理。
(四)稳压电路和集成三端稳压器。
1、稳压管稳压电路:电路的组成和稳压原理;能提供的最大负载电流;限流电阻R的计算。
2、基本串联型稳压电路的电路组成和工作原理。
3、带有放大环节的串联型稳压电路的电路组成和工作原理。
4、集成三端稳压器及其应用:三端稳压器的电路符号、型号与规格、管脚编号;输出固定正电压的电路;输出固定负电压的电路;同时输出正、负电压的电路;输出电压可调的电路及其输出电压值的计算。
四、考核要求
(一)识记:
1、P型半导体、N型半导体的形成;
2、二极管的主要电性能、符号、应用参数、典型应用;
3、单相半波整流、单相桥式(全波)整流电路输出电压的平均值UO与变压器副边电压的有效值U的关系;输出电流的平均值IO、二极管电流ID、二极管的耐压值UDRM与U的关系。单相桥式整流带电容滤波后Uo与U的关系。
4、稳压管的符号、稳压管的工作区。
(二)理解:
1、半导体的导电特性、两种载流子、多子与少子、扩散与漂移、PN结的单向导电性;
2、二极管的模型、理想二极管;稳压管与普通二极管的V-I特性的异同点、主要应用;
3、单相半波整流、单相桥式整流电路的工作原理,以及单相桥式带电容滤波电路的工作原理;
4、稳压管稳压电路工作原理;基本串联型晶体管稳压电路的组成和工作原理;
5、二极管的其它应用(限幅和钳位)原理。
(三)简单应用:
1、掌握单相半波整流、单相桥式整流电路的简单计算,故障分析;会选用二极管。
2、掌握单相桥式整流并带电容滤波电路的参数计算;
3、掌握稳压管组成的稳压电路的稳压原理;
4、集成三端稳压器及其基本应用;
5、限幅电路的波形分析;钳位电路中二极管工作状态的判断。
(四)综合应用:
1、整流电路、电容滤波电路及稳压电路的综合应用;
2、桥式整流,电容滤波带集成三端稳压器输出电压的分析计算;
3、小功率单相直流稳压电源的设计。
本章重点:PN结的形成和单向导电性;二极管的特性曲线和主要参数;整流电路、电容滤波电路、稳压管稳压电路以及三端稳压器的基本应用。
本章难点:二极管的钳位、限幅电路的分析;带有放大环节的串联型稳压电路的稳压原理。
第7章半导体三极管及交流放大电路
一、学习目的与要求
通过本章的学习使考生了解半导体三极管的基本结构、分类、电路符号。深刻理解三极管电流放大原理和三极管特性曲线的应用,了解三极管的应用参数和用途;掌握典型单管放大电路的基本组成;掌握“直流通路”和“交流通路”的概念和画法;熟练掌握放大电路的基本分析方法:包括用估算法求Q点(IB、IC、UCE),和用微变等效电路法(小信号模型分析法)求动态参量Au、ri、ro。
理解放大电路频率特性的含义;掌握多级放大电路“耦合”的含义,以及常用的耦合方式和应用场合;掌握阻容耦合多级放大器的分析和计算。
深刻理解放大电路中负反馈的概念;会判断反馈的类型及了解负反馈对放大电路性能的影响。
理解功放电路的特点和分类;会分析OTL和OCL电路的工作原理。
本章内容较多,是电子技术部分的重点章。
二、课程内容
7-1半导体三极管
基本结构
电流放大作用
特性曲线
主要参数
7-2基本交流放大电路
一、放大电路的组成
二、放大电路的静态分析
三、放大电路的动态分析
四、非线性失真
7-3微变等效电路分析法
三极管的微变等效电路
放大电路的微变等效电路
电压放大倍数的计算
放大电路输入电阻ri的计算
放大电路输出电阻ro的计算
7-4分压式偏置电路
电路的组成
分压式偏置电路Q点的计算
动态参数的计算
射极无旁路电容的分压式偏置电路
7-5射极输出器
一、静态工作点的估算
二、动态参数
7-6频率特性及多级放大器
单极放大器的频率特性
多级放大器
7-7、放大器中的负反馈
负反馈的四种基本形式
反馈性质与类型的判断
负反馈对放大器工作性能的影响
7-8功率放大器
功率放大器的特性
互补对称功率放大电路
三、考核知识点
(一)半导体三极管(晶体管)。
1、半导体三极管的结构特点、电流分配关系、种类(按工艺分、按极性分、按材料分、按功率分、按频率分、按用途分)、符号;
2、半导体三极管的特性曲线、三个工作区、三个工作区的偏置特点;
3、半导体三极管的主要参数、温度特性、命名方法和识别。
(二)放大电路的静态分析——图解法和估算法。
1、图解法:直流负载线画法,由输出特性曲线求Q点;
2、估算法:直流通路的画法,由直流通路估算Q点。
(三)放大电路的动态分析——图解法和微变等效电路(小信号模型)分析法。
1、由输入、输出特性曲线、输入信号波形,图解分析信号放大过程;非线性失真分析;
2、交流通路的画法;晶体管的微变等效电路;放大电路的微变等效电路;由微变等效电路求Au、ri、ro。
(四)典型单管放大电路:
1、固定偏置放大电路(接有RL时或负载开路时)的静态分析和动态分析;
2、分压式射极偏置电路(有、无射极旁路电容CE时)的静态分析和动态分析;
3、共集电极放大电路(射极输出器)的静态分析和动态分析;电路特点、用途。
(五)场效应管及场效应管放大电路(当前指定教材未涉及)。
(六)放大器频率特性的概念;多级放大器的耦合方式及分析计算。
1、多级放大器的级间耦合方式和特点;
2、阻容耦合多级放大电路分析。各级静态Q点的计算;各级电压放大倍数及总电压放大倍数的计算;输入电阻ri和输出电阻ro的计算;
3、阻容耦合放大电路频率特性的基本概念。幅频特性与相频特性;上限截止频率fH和下限截止频率fL;通频带的定义、范围;频率失真的概念。
(七)负反馈的概念、类型和判断,对放大电路工作性能的影响。
1、反馈的基本概念。反馈的定义、有无反馈的判断;直流反馈及交流反馈的定义、判断方法;正反馈及负反贵的定义、判断方法一一瞬时极性法;负反馈的四种组态与判断方法;
2、负反馈放大电路的方框图。闭环增益的一般表达式;A和F的含义;反馈深度(1+AF)等;
3、负反馈对放大电路性能的影响。使放大倍数下降(1+AF)倍;使放大倍数的稳定度提高(1+AF)倍;使本级的非线性失真减小(1+AF)倍;使放大电路的通频带展宽(1+AF)倍;串联负反馈使放大电路的输入电阻提高(1+AF)倍;并联负反馈使放大电路的输入电阻减小(1+AF)倍;电压负反馈使放大电路的输出电阻减小(1+AF)倍;电流负反馈使放大电路的输出电阻增加(1+AF)倍等。
(八)功率放大电路的特点,典型功放电路的分析与计算。
1、功率放大电路的应用特点;
2、乙类互补对称式功率放大电路;
3、甲乙类互补对称式功率放大电路;
4、采用复合管的互补对称式功率放大电路。
四、考核要求
(一)识记:
1、半导体三极管的分类、符号、和应用参数、特性曲线和三个工作区的偏置状态;
2、场效应管(结型、增强型、耗尽型,每一种又分N沟道和P沟道)的符号;
3、典型单管放大器的电路组成、特点、用途;非线性失真的波形;多级放大电路的耦合方式(阻容耦合、变压器耦合、直接耦合)的特点与用途。
(二)理解:
1、三极管内部载流子分配关系,电流放大作用的形成;
2、放大电路的工作原理。静态工作点设置的意义及对非线性失真的影响;
3、直流通路、交流通路的意义、作用;交、直流负载线的含义及画法;微变等效电路分析法;
4、输入电阻、输出电阻、电压放大倍数、增益等概念;
5、分压式射极偏置电路稳定Q点的原因;
6、放大器频率特性的含义。
(三)简单应用:
1、根据三极管偏置情况分析其工作状态、判断管子类型;
2、对基本放大电路(固定偏置电路),掌握交、直流负载线画法;分析非线性失真;掌握静态工作点的估算;由交流通路画出徽变等效电路;计算放大电路的输入电阻、输出电阻及电压放大倍数。
(四)综合应用:综合分析阻容耦合多级放大电路。各级静态工作点的估算,画出微变等效电路,计算ri、r0和Au(各单极放大倍数和总的放大倍数)。
本章重点:三极管的结构特点、电流放大原理;基本放大电路(固定偏置电路)、分压式偏置电路和射极输出器(共集电极放大电路)三种典型放大电路的静态工作点的计算,微变等效电路的画法及输入、输出电阻和电压放大倍数的计算;负反馈的判断。
本章难点:“负反馈”的理解;带有负反馈放大电路类型的判断。
学习本章时应深刻理解,放大电路的交、直流通路是动态、静态分析的依据。
第8章集成运算放大器及其应用
一、学习目的与要求
通过本章的学习要求考生能较扎实地理解“直接耦合”、“零点漂移”等概念;了解差动放大器的工作原理;了解“集成运放”的基本组成和主要参数;理解集成运放的电压传输特性;深刻理解和掌握“理想”运放的模型和应用;掌握集成运放的基本应用。
了解用集成运放组成RC正弦波振荡电路的基本知识,深刻理解电路的组成、自激振荡的条件和平衡条件(相位平衡条件和幅值平衡条件);掌握选频网络的频率特性、振荡频率fo与元件参数的关系。
随着半导体器件的飞速发展,集成IC的应用越来越广泛。本章也作为电子技术部分的重点章。
二、课程内容
8-1直接耦合与零点漂移
静态工作点相互影响
二、零点漂移
8-2、差动放大电路
电路结构
二、工作原理
8-3集成运算放大器
简介
二、电压传输特性
三、主要参数
8-4信号的基本运算电路
理想运算放大器
二、几种基本运算电路
8-5基本信号处理电路
测量放大器
二、有源滤波器
三、电压比较器
8-6正弦波振荡电路
产生正弦波振荡的条件
二、正弦波振荡电路的组成
三、文氏电桥RC正弦波振荡电路
三、考核知识点
(一)直接耦合的特点与两个问题。
1、能放大交流信号,也能放大变换缓慢的(直流)信号;
2、前后级放大器Q点的互相干扰;“零点漂移”现象的产生。
(二)差动放大电路。
1、多级直接耦合放大电路:电路组成,保证前后级工作点合适的方法;静态工作点的计算;每级电压放大倍数及总电压放大倍数的计算;输入电阻ri与输出电阻ro的计算。
2、基本差动放大电路:电路组成,抑制零漂的原理;静态分析和动态分析;共模抑制比KCMRR的定义;四种输入、输出方式。
(三)集成运算放大器基本知识。
1、组成框图,代表符号;“高增益直接耦合多级放大器”;电压传输特性;工作在线性区的条件与判别;主要技术指标;
2、理想“运放”的模型、符号;理想参数和“虚短”、“虚地”、“虚断”的概念及运用。
(四)集成运放的线性应用。
1、反相比例运算电路、反相加法电路的输出/输入表达式;
2、同相比例运算电路、电压跟随器、同相加法电路的输出/输入表达式;积分电路和傲分电路。
3、差动输入运算(减法)电路的输出/输入表达式;
4、积分电路和微分电路的输出/输入表达式、应用。
(六)集成运放的非线性应用。
1、过零比较器:信号从同相端输入,或从反相端输入的过零电压比较器工作原理、传输特性曲线;输出带限幅器的过零比较器及其电压传输特性曲线;已知输入信号波形画输出波形;
2、有源滤波器:一阶低通滤波器电路组成、电压放大倍数、幅频特性曲线;一阶高通滤波器电路组成、电压放大倍数、幅频特性曲线。
(七)文氏电桥RC正弦波振荡电路。
1、自激振荡的条件:振幅平衡条件,相位平衡条件;
2、RC串并联选频网络:幅频特性曲线、相频特性曲线;起振条件;振荡频率fo与元件参数之间的关系。
四、考核要求
(一)识记:
1、直接耦合的两个特殊问题;“零漂”的概念;共模抑制比KCMRR定义;
2、基本差动放大器电路图;
3、集成运放的组成框图;代表符号;主要技术指标;理想运放的模型、符号;
4、信号基本运算电路的电路图;各种电压比较器的电路图;一阶有源滤波器的电路图;
5、正弦波振荡器的四个组成部分;文氏电桥RC正弦波振荡器。
(二)理解:
1、零点漂移的定义、产生原因、差动放大器抑制“零漂”的方法;差放电路的四种输入、输出方式;
2、集成运放主要技术指标的含义;
3、理想运放分析方法的运用;
4、运放工作在线性区和非线性区的条件和判别方法;
5、电压比较器的传输特性曲线;有源滤波器的幅频特性曲线;
6、正弦波振荡器自激振荡的条件;RC选频网络的幅频特性曲线、相频特性曲线。
(三)简单应用:
1、多级直接耦合放大电路的静、动态分析;
2、单极信号基本运算电路的分析计算;
3、复合管的四种结构、特点和判断;
4、正弦波振荡器能否起振的判断。
(四)综合应用:
1、多级直接耦合放大电路各级电压放大倍数和总放大倍数的计算,输人电阻ri和输出电阻ro的计算;
2、基本差放电路的四种输入输出方式及其分析计算;
3、多级信号运算电路的分析计算;
4、各种电压比较器用于波形变换、已知输入信号波形求输出信号波形。
5、RC正弦波振荡器的分析计算。
本章重点:理想运放“虚短”和“虚断”的两个重要结论是分析集成运放工作在线性区的基本出发点;由集成运放组成的基本信号运算电路的分析计算;基本RC正弦波振荡电路自激振荡原理,简单分析计算。
本章难点:差动放大电路的分析计算;集成运放的非线性应用等,该部分可作为一般了解内容。
第9章数字电路基础
一、学习目的与要求
通过本章的学习,使考生初步建立起“数字信号”以及“数字电路”(“门电路”、“开关电路”等)的基本概念;初步掌握设计和分析数字电路的基本工具——逻辑代数的基本概念、基本运算规律和常用公式;掌握逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法。
学好本章,是为考生自学后续课程《数字逻辑》打下基础。
二、课程内容
9-1概述
数字电路的特点
二、数制和码制
9-2基本逻辑门
逻辑状态的表示
二、基本门电路
9-3集成逻辑门电路
TTL与非门集成电路
二、MOS集成门电路
9-4逻辑代数
逻辑代数的基本定律
二、逻辑函数化简
三、考核知识点
(一)数字信号与数字电路。
1、数字信号定义、波形(实际波形和理想波形);
2、什么是数字电路;数字电路的特点。
(二)数制与码制。
1、N进制数的通用表达式;不同数制的位权;常用计数体制及其相互转换;
2、编码概念;BCD码;BCD8421码。
(三)逻辑运算和逻辑门。
1、逻辑代数、逻辑变量的概念;逻辑函数的概念;
2、基本逻辑运算和逻辑门、复合运算及复合门。与逻辑的定义、表达式、真值表、与门符号;或逻辑的定义、表达式、真值表、或门符号;非逻辑的定义、表达式、真值表、非门符号;与或、与非、与或非、或非、异或、同或等逻辑的定义、逻辑表达式、真值表和逻辑符号;
3、逻辑代数的基本运算公式。0、1律、交换律、结合律、分配律、重复律、还原律、互补律、吸收律、反演律。
(四)逻辑函数的化简。
1、逻辑函数的四种表示方法。表达式、真值表、逻辑图、卡诺图。以及四种表示法的相互转换。
2、逻辑函数化简的意义、最简的概念。
3、逻辑函数的公式化简法。合并法、吸收法、消去法、和配项法;
4、逻辑函数的图形化简法。最小项的概念、编号;逻辑函数的最小项表达式;逻辑函数的卡诺图表示法;用卡诺图化简逻辑函数。
(五)半导体器件的开关特性;数字集成门电路。
四、考核要求
(一)识记:
1、数字信号、数字电路的特点;
2、二进制数、八进制数、十进制数、十六进制数的一般表达式;BCD码、BCD8421码;
3、基本逻辑运算、复合逻辑运算的逻辑表达式,真值表和逻辑符号;
4、逻辑代数的基本运算公式;
5、最小项的定义、编号、卡诺图;
6、逻辑函数的真值表、逻辑表达式、逻辑图、卡诺图、波形图等表示法。
(二)理解:
1、编码和码制;
2、逻辑变量与逻辑函数;
3、逻辑函数化简的意义和最简的概念。
4、二极管、三极管和MOS管的开关特性,各种门电路的逻辑功能。
(三)简单应用:
1、常用计数体制之间的相互转换;
2、逻辑函数的几种表示方法之间的相互转换;
3、逻辑函数的公式化简法的应用(变量数不超过四个、项数不超过八个);
4、用卡诺图法化简(四变量以下)逻辑函数。
(四)综合应用:
由逻辑电路图写出输出逻辑函数表达式,列写真值表,说明其逻辑功能;能根据输入信号波形分析输出信号波形。
本章重点:不同计数体制之间的相互转换;逻辑代数的概念、基本运算规律和运算公式;三种基本逻辑运算的概念和对应的逻辑符号、真值表、逻辑表达式;复合逻辑运算;逻辑函数的公式和卡诺图化简法。
本章难点:半导体器件的开关特性;TTL、CMOS数字集成门电路等。该部分可作为一般了解内容。
第三部分有关说明与实施要求
一、考核的能力层次表述
本大纲在考核目标中,按照“识记”、“理解”、“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。各能力层次为递进等级关系,后者必须建立在前者的基础上,其含义是:
识记:能知道有关的名词、概念、知识的含义,并能正确认识和表述,是低层次的要求。
理解:在识记的基础上,能全面把握基本概念、基本原理、基本方法,能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系,是较高层次的要求。
应用:在理解的基础上,能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题,是最高层次的要求。
二、教材
1、指定教材:
《电工电子学》(第二版)华中科技大学出版社周永萱等编2003
2、参考教材:
《电路与电子学》(第二版)电子工业出版社刘淑英等主编2002
《电路与电子技术》北京航空航天大学出版社张正明主编2003
三、自学方法指导
1、在开始阅读指定教材某一章之前,先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标,以便在阅读教材时做到心中有数,有的放矢。
2、阅读教材时,要逐段细读,逐句推敲,集中精力,吃透每一个知识点,对基本概念必须深刻理解,对基本理论必须彻底弄清,对基本方法必须牢固掌握。
3、在自学过程中,既要思考问题,也要做好阅读笔记,把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理,这可从中加深对问题的认知、理解和记忆,以利于突出重点,并涵盖整个内容,可以不断提高自学能力。
4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识,培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节,在做练习之前,应认真阅读教材,按考核目标所要求的不同层次,掌握教材内容,在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥,注重理论联系实际和具体问题具体分析,解题时应注意培养逻辑性,针对问题围绕相关知识点进行层次(步骤)分明的论述或推导,明确各层次(步骤)间的逻辑关系。
四、对社会助学的要求
助学学时:本课程共6学分(含实验2学分)。其中助学(理论)课时建议分配如下:
章次 内容 学时 第1章 电路的基本概念、基本定律和基本分析方法 12 第2章 电路的暂态分析 6 第3章 单相正弦交流电路 14 第4章 三相电路 4 第6章 整流、滤波及稳压电路 6 第7章 半导体三极管及交流放大电路 14 第8章 集成运算放大器及其应用 12 第9章 数字电路基础 4 合计 72 注:当前指定教材中的第5章、第10章、第11章不作考核要求。
五、关于命题考试的若干规定
1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。试题覆盖到章,适当突出重点。
2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是:“识记”为30%、“理解”为30%、“简单应用”为20%、“综合应用”为20%。
3、试题的难易程度应合理:易、较易、较难、难比例为2:3:3:2。
4、每份试卷中,各类考核点所占比例约为:重点占65%,次重点占25%,一般占10%。
5、试题类型一般分为:单项选择题、多项选择题、填空题、名词解释题、简答题、分析计算题(含作图)等。
6、考试采用闭卷笔试,考试时间150分钟,采用百分制评分,60分合格。
六、题型示例
(一)单项选择题
1、题图所示电路中,U2为
A、;B、;
C、;D、。
(二)多项选择题
1、串联电压负反馈对放大器性能有如下影响
A、输入电阻增大B、输出电阻增大C、放大倍数减小
D、稳定输出电压E、非线性失真减小
(三)填空题
1、PN结加正偏时导通,加反偏时截止,称为PN结的性能。
(四)名词解释题
1、电路模型:
(五)简答题
1、题图所示二端网络的端口电压Uab为多少?并说明理由。
(六)计算题(要求写出主要计算步骤及结果。)
1、电路如下图所示,试用分流关系求各支路电流相量,并画相量图。
电路与电子技术自学考试大纲
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