大连海事大学：《电子线路》教学指南

中等职业教育国家规划教材 全国中等职业教育教材审定委员会审定 《电子线路》教学指南 高卫斌

中等职业教育国家规划教材 全国中等职业教育教材审定委员会审定 《电子线路》教学指南 高卫斌

课程的的性质和任务 本课程是中等职业学校信息技术类专业的一门技术基础课,是实践性较强的课 程。其任务是使学生具备从事信息技术工作的高素质劳动者和中初级专门人才所需 的电子线路的基本原理、基本知识和基本技能,并为培养学生的创新能力和全面素 质打下良好基础。 2.课程的重点、难点及解决办法 本课程理论教学分为两部分:模拟电路部分和数字电路部分,模拟部分又分为 低频部分和高频部分,高频部分可根据不同专业的需要选学。学生在学习完成模拟 电子技术部分之后,进行数字电子技术部分的学习 模拟电路部分的重点是:半导体二极管、三极管和场效应光的外特性及主要参数 晶体管共射、共集、共基放大电路的组成原理、特点及分析方法;直接耦合多级放 大电路存在问题及解决的方法;差动放大电路抑制零点飘移的原理及方法:放大电 路反馈类型判断、反馈对放大电路的影响、反馈的正确引入;集成运放组成的比例、 求和、比较器的工作原理,输入输出关系及应用:正弦波振荡器振荡的条件、LC 及石英晶体振荡器:OCL功率放大器的工作原理及指标计算;稳压电路的组成及工 作原理 模拟电路部分的主要难点是:半导体三极管和场效应管的工作原理;放大电路的图 解分析:差动放大电路的分析:反馈类型的判断,正弦波振荡电路的分析等 数字电路部分的重点是:逻辑代数:基本门电路的逻辑功能;T∏L逻辑门电路的外 特性:组合逻辑电路的分析:爪K、D触发器逻辑功能:时序逻辑电路的分析:中大 规模集成电路的结构及应用;555定时器在波形产生中的应用 数字电路部分的主要难点是:逻辑代数的化简,TIL逻辑门电路的工作原理及外部 特性:触发器的工作原理及特性,时序逻辑电路的分析等。 解决办法:对于上述描述的课程的重点和难点,解决的最终目的是使学生能够有效 地、高效地掌握该内容。通过教学内容的优化组合,突出实用性和先进性,突出“强 调动手、加强实践、培养兴趣、积极创新”的理念,实施循序渐进,从单一电路到 系统电路设计的教学模式,实施了“基础→综合→系统→创新”的教学体系,打破了 以往只重视基础内容的教学模式。“基础→综合→系统→创新”的教学体系,就是强 调基本概念、基础内容,但不局限;在教学过程中引导学生根据基本内容综合基本 知识,升华基本规律,结合工程应用,达到举一反三,使大多数同学能够掌握教材 基本内容和重点内容;教学内容各模块基本掌握的情况下,教师注重从系统整体分 析的角度出发,从更高层次让学生进一步掌握基本内容和重点内容,使学习优秀的 同学能够利用基本知识,从系统角度分析教学内容各模块,最终实现学习方法创新 及基本教学内容在创新实践中的应用 在教学过程中,强调尊重学生的主体作用和主动精神,注重开发学生的潜能 重点开展互动教学,同时注意分层次因材施教,活跃教学气氛,激发学生的求知 欲和潜质,引导学生主动学习。根据上述基本思想,在实际的教学中,课程组主 要通过三种渠道和方式来贯彻落实

1． 课程的的性质和任务 本课程是中等职业学校信息技术类专业的一门技术基础课，是实践性较强的课 程。其任务是使学生具备从事信息技术工作的高素质劳动者和中初级专门人才所需 的电子线路的基本原理、基本知识和基本技能，并为培养学生的创新能力和全面素 质打下良好基础。 2． 课程的重点、难点及解决办法 本课程理论教学分为两部分：模拟电路部分和数字电路部分，模拟部分又分为 低频部分和高频部分，高频部分可根据不同专业的需要选学。学生在学习完成模拟 电子技术部分之后，进行数字电子技术部分的学习。 模拟电路部分的重点是：半导体二极管、三极管和场效应光的外特性及主要参数； 晶体管共射、共集、共基放大电路的组成原理、特点及分析方法；直接耦合多级放 大电路存在问题及解决的方法；差动放大电路抑制零点飘移的原理及方法；放大电 路反馈类型判断、反馈对放大电路的影响、反馈的正确引入；集成运放组成的比例、 求和、比较器的工作原理，输入输出关系及应用；正弦波振荡器振荡的条件、 LC 及石英晶体振荡器；OCL 功率放大器的工作原理及指标计算；稳压电路的组成及工 作原理。 模拟电路部分的主要难点是：半导体三极管和场效应管的工作原理；放大电路的图 解分析；差动放大电路的分析；反馈类型的判断，正弦波振荡电路的分析等。 数字电路部分的重点是：逻辑代数；基本门电路的逻辑功能； TTL 逻辑门电路的外 特性；组合逻辑电路的分析；JK、D 触发器逻辑功能；时序逻辑电路的分析；中大 规模集成电路的结构及应用；555 定时器在波形产生中的应用。 数字电路部分的主要难点是：逻辑代数的化简，TTL 逻辑门电路的工作原理及外部 特性；触发器的工作原理及特性，时序逻辑电路的分析等。 解决办法：对于上述描述的课程的重点和难点，解决的最终目的是使学生能够有效 地、高效地掌握该内容。 通过教学内容的优化组合，突出实用性和先进性，突出“强 调动手、加强实践、培养兴趣、积极创新”的理念 ，实施循序渐进，从单一电路到 系统电路设计的教学模式 ，实施了“基础→综合→系统→创新”的教学体系，打破了 以往只重视基础内容的教学模式。“基础→综合→系统→创新”的教学体系，就是强 调基本概念、基础内容，但不局限；在教学过程中引导学生根据基本内容综合基本 知识，升华基本规律，结合工程应用，达到举一反三，使大多数同学能够掌握教材 基本内容和重点内容；教学内容各模块基本掌握的情况下，教师注重从系统整体分 析的角度出发，从更高层次让学生进一步掌握基本内容和重点内容，使学习优秀的 同学能够利用基本知识，从系统角度分析教学内容各模块，最终实现学习方法创新 及基本教学内容在创新实践中的应用。 在教学过程中， 强调尊重学生的主体作用和主动精神，注重开发学生的潜能， 重点开展互动教学，同时注意分层次 因材施教， 活跃教学气氛，激发学生的求知 欲和潜质， 引导学生主动学习。根据上述基本思想， 在实际的教学中，课程组主 要通过三种渠道和方式来贯彻落实：

(1)课堂教学过程中,教师首先在重点、难点内容备课上下工夫,充分理解该问题 的内涵,总结问题的规律性,深入浅出解释问题,突出概念,讲清思路。在难点上 用几种方法对比介绍,找出突破口。同时,根据已往学生容易出现的问题,结合多 媒体教学手段,利用多媒体动画效果,形象地向学生演示电路内部结构及输入输出 信号的动态变化,增强学生对该问题的感性认识。在理论教学平时成绩考核中,主 要包括学生平时作业情况和各章节小结、考试,重点改革是每章要求学生必须小结 提高学生基本功 (2)在布置课后作业时,加大重点、难点尤其既是重点又是难点内容方面的习题, 同时在习题讲解时突出强调该内容在实际中的应用,通过工程训练来使学生进一步 认识和学习该问题 (3)在实验教学中,尤其是在必做实验内容的安排上,进一步设置与重点、难点相 关的内容,学生通过直观实验结果来完全理解该问题的内涵。 3.教学提要 第1章半导体器件 教学要求 本章是本书的开始篇。半导体器件是电子线路最基本的部分,各种电子线路的 工作原理及所具备的不同功能,都与电子线路中所用的半导体器件的类型、性能、 工作状态等的不同直接有关。因此,熟悉并掌握半导体器件的基本知识,就成为学 习与应用电子线路的关键所在。本章教学要求: (1)了解半导体的基本知识,本征半导体;掺杂半导体;掌握PN结的基本特 (2)理解半导体二极管的伏安特性和主要参数:;了解几种常用的二极管:硅稳 压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等。 (3)掌握半导体三极管中的电流分配关系:理解半导体三极的放大作用,共发 射极电路的输入、输出特性曲线,主要参数及温度对参数的影响 (4)了解MOS管的工作原理、特性曲线和主要参数。 重点:PN结的单向导电特性、二极管、三极管、场效应管伏安特性和主要参数, 三极管放大作用。 教学建议:关于二极管正向偏置导通、反向偏置截止,可增加一些练习,本征半 导体、P型半导体、N型半导体等可略讲、或不讲的。有条件的可演示或让学生用晶 体管特性图示仪看输出特性曲线并测三极管主要参数 本章提要与分析 教学本章内容时,应使读者了解和掌握下列基本概念:

（1）课堂教学过程中，教师首先在重点、难点内容备课上下工夫，充分理解该问题 的内涵，总结问题的规律性，深入浅出解释问题，突出概念，讲清思路。在难点上， 用几种方法对比介绍，找出突破口。同时，根据已往学生容易出现的问题，结合多 媒体教学手段，利用多媒体动画效果，形象地向学生演示电路内部结构及输入输出 信号的动态变化，增强学生对该问题的感性认识。 在理论教学平时成绩考核中，主 要包括学生平时作业情况和各章节小结、考试，重点改革是每章要求学生必须小结， 提高学生基本功 ； （2）在布置课后作业时，加大重点、难点尤其既是重点又是难点内容方面的习题， 同时在习题讲解时突出强调该内容在实际中的应用，通过工程训练来使学生进一步 认识和学习该问题； （3）在实验教学中，尤其是在必做实验内容的安排上，进一步设置与重点、难点相 关的内容，学生通过直观实验结果来完全理解该问题的内涵。 3． 教学提要 第 1 章 半导体器件 教学要求 本章是本书的开始篇。半导体器件是电子线路最基本的部分，各种电子线路的 工作原理及所具备的不同功能，都与电子线路中所用的半导体器件的类型、性能、 工作状态等的不同直接有关。因此，熟悉并掌握半导体器件的基本知识，就成为学 习与应用电子线路的关键所在。本章教学要求： （1）了解半导体的基本知识，本征半导体；掺杂半导体；掌握 PN 结的基本特 性。 （2）理解半导体二极管的伏安特性和主要参数；了解几种常用的二极管：硅稳 压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管等。 （3）掌握半导体三极管中的电流分配关系；理解半导体三极的放大作用，共发 射极电路的输入、输出特性曲线，主要参数及温度对参数的影响。 （4）了解 MOS 管的工作原理、特性曲线和主要参数。 重点： PN 结的单向导电特性、二极管、三极管、场效应管伏安特性和主要参数， 三极管放大作用。 教学建议：关于二极管正向偏置导通、反向偏置截止，可增加一些练习， 本征半 导体、P 型半导体、N 型半导体等可略讲、或不讲的。有条件的可演示或让学生用晶 体管特性图示仪看输出特性曲线并测三极管主要参数 本章提要与分析 教学本章内容时，应使读者了解和掌握下列基本概念：

1.半导体的基本知识 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。本征半导体是一种完全纯净 结构完整的半导体。半导体的导电能力取决于其内部载流子的多少,半导体有电子 与空穴两种载流子。本征半导体有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。本征半导体在 热激发条件下仅有少数价电子获得足够能量形成电子空穴对,因此,载流子的数量 少,导电能力差,且受温度的影响大。杂质半导体中多数浓度取决于所掺杂质的多 少,按所掺杂质元素的不同分为P型半导体和N型半导体 2.PN结的单向导电特性 当PN结两端加正向电压(即正向偏置)时,PN结变窄,PN结正向电阻很小 将形成较大的正向电流,此时PN结处于导通状态:反之,当PN结加反向电压时(即 反向偏置),PN结变宽,PN结呈现反向电阻很大,因而反向电流很小,PN结处于 截止状态。由于ⅣN结具有单向导电特性,因此广泛用在整流、检波等各种电路中 3.晶体二极管是由一个PN结两端加上电极引线做成管芯,并以管壳封装加固 而成,因此,单向导电性是晶体二极管最重要的特性。晶体二极管常用伏安特性曲 线表示其性能,它由正向特性和反向特性两部分组成。学习时应注意如下几点: 1)在正向特性的起始部分,二极管呈现很大的电阻处于截止状态,这个范围称 为死区,对应的电压,称为门坎电压Uh当正向电压大于门坎电压后,正向电流随 正向电压的上升而急剧上升,二极管正向电阻变得很小而处于导通状态。应当注意: 二极管的死区电压,硅管约为0.5伏,锗管约为0V;二极管的导通电压,硅管约 为0.7V,锗管约0.3V,它不同于门坎电压Uh 2)在反向特性部分,当反向电压不超过某一范围时,反向电流很小且不随反向 电压变化,只有反向电压增加到某一数值时,反向电流就会突然增大,这种现象称 为反向击穿,对应的反向电压称为反向击穿电压。PN结击穿时电流很大,电压很高 因而消耗在PN结上的功率很大,容易使PN结发热超过它的耗散功率,从而烧毁晶 体二极管 3)伏安特性与温度的关系。当加反向电压时,由于少数载流子的浓度是由温度 决定的,所以温度上升时,反向饱和电流就增大,且随温度上升增加很快,而反向 击穿电压就要下降;在正向特性部分,温度升高时,在同样的电流下,所需施加的 正向电压可以减小。 4)为了分析与计算的方便,常常假设二极管是理想的,即把晶体二极管的特性 理想化,认为二极管的正向电阻为零,而反向电阻为无穷大,且忽略正向压降和反 向电流,读者学习时应注意这一点

*1. 半导体的基本知识 半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。本征半导体是一种完全纯净、 结构完整的半导体。半导体的导电能力取决于其内部载流子的多少，半导体有电子 与空穴两种载流子。本征半导体有热敏特性、光敏特性和掺杂特性。本征半导体在 热激发条件下仅有少数价电子获得足够能量形成电子空穴对，因此，载流子的数量 少，导电能力差，且受温度的影响大。杂质半导体中多数浓度取决于所掺杂质的多 少，按所掺杂质元素的不同分为 P 型半导体和 N 型半导体。 2．PN 结的单向导电特性。 当 PN 结两端加正向电压（即正向偏置）时，PN 结变窄，PN 结正向电阻很小， 将形成较大的正向电流，此时 PN 结处于导通状态；反之，当 PN 结加反向电压时（即 反向偏置），PN 结变宽，PN 结呈现反向电阻很大，因而反向电流很小，PN 结处于 截止状态。由于 PN 结具有单向导电特性，因此广泛用在整流、检波等各种电路中。 3．晶体二极管是由一个 PN 结两端加上电极引线做成管芯，并以管壳封装加固 而成，因此，单向导电性是晶体二极管最重要的特性。晶体二极管常用伏安特性曲 线表示其性能，它由正向特性和反向特性两部分组成。学习时应注意如下几点： 1）在正向特性的起始部分，二极管呈现很大的电阻处于截止状态，这个范围称 为死区，对应的电压，称为门坎电压 Uth。当正向电压大于门坎电压后，正向电流随 正向电压的上升而急剧上升，二极管正向电阻变得很小而处于导通状态。应当注意： 二极管的死区电压，硅管约为 0.5 伏，锗管约为 0.1V；二极管的导通电压，硅管约 为 0.7V，锗管约 0.3V，它不同于门坎电压 Uth。 2）在反向特性部分，当反向电压不超过某一范围时，反向电流很小且不随反向 电压变化，只有反向电压增加到某一数值时，反向电流就会突然增大，这种现象称 为反向击穿，对应的反向电压称为反向击穿电压。PN 结击穿时电流很大，电压很高， 因而消耗在 PN 结上的功率很大，容易使 PN 结发热超过它的耗散功率，从而烧毁晶 体二极管。 3）伏安特性与温度的关系。当加反向电压时，由于少数载流子的浓度是由温度 决定的，所以温度上升时，反向饱和电流就增大，且随温度上升增加很快，而反向 击穿电压就要下降；在正向特性部分，温度升高时，在同样的电流下，所需施加的 正向电压可以减小。 4）为了分析与计算的方便，常常假设二极管是理想的，即把晶体二极管的特性 理想化，认为二极管的正向电阻为零，而反向电阻为无穷大，且忽略正向压降和反 向电流，读者学习时应注意这一点

5)晶体二极管的主要参数有最大整流电流lM、最高反向工作电压URM和最大 反向电流lRM。其中最大整流电流和最高反向工作电压两个参数是合理选择和使用二 极管的主要依据。应当注意最高反向工作电压和反向击穿电压的区别,最高反向工 作电压是确保二极管安全工作所允许使用的电压值,约为反向击穿电压的一半。 4.稳压二极管是一种特殊的二极管,利用它在反向击穿状态下的恒压特性,常 用它来构成简单的稳压电路。它的正向特性与普通二极管相似 5.半导体三极管又称晶体三极管。它有发射区、基区和集电区等三个区,各自 引出的三个电极分别称为发射极,基极和集电极,分别用小写字母e、b、c表示 发射区和基区之间的PN结称为发射结,集电区和基区之间N结称为集电结。晶体 管按半导体材料可分为硅管和锗管,按PN结组合方式不同可分为PNP型和NPN型。 6.晶体管工作在放大状态时,通常在它的发射结加正向电压,集电结加反向电 压,正常工作时发射结正向压降变化不大,硅管约为0.7V,锗管约为0.3V 7.晶体三极管的电流放大作用和电流分配关系是本章的重点内容,读者学习时 应掌握下列基本概念 (1)晶体三极管具有电流放大作用。它是通过较小的基板电流iB的变化去控制 较大的集电极电流ic的变化,这就是晶体三极管的电流放大作用,即基极的控制作 用。因此,晶体三极管是一种电流控制型器件。 (2)晶体三极管实现电流放大的条件 外部条件(偏置条件)是发射结正向偏置,集电结反向偏置。即NPN型管要求 UC>UB>UE:PNP型管要求UE>UB>UC 内部条件(工艺条件)是发射区掺杂浓度高,基区很薄且杂质浓度低,集电结 面积大。 (3)三极管的电流分配关系 8.晶体三极管的输入、输出特性曲线是用来说明管子特性的重要曲线,读者学 习时应掌握下列基本概念: (1)输入特性曲线是指在LCE一定时,iB=f(lE)的关系曲线,它类似于二极管 的正向特性,也存在门坎电压Um及发射结正向压降,晶体管的输入特性是非线性的 (2)输出特性曲线是指一定时,i=f(uc)的关系曲线。我们通常把输出特 性曲线分成截止、饱和、放大三个工作区来分析晶体三极管的工作状态。当发射结 和集电结均处于反向偏置时,晶体三极管处于截止状态:当发射结和集电结均为正 向偏置时,晶体三极管工作于饱和状态;当发射结正向偏置、集电结反向偏置时

5）晶体二极管的主要参数有最大整流电流 IFM、最高反向工作电压 URM 和最大 反向电流 IRM。其中最大整流电流和最高反向工作电压两个参数是合理选择和使用二 极管的主要依据。应当注意最高反向工作 电压和反向击穿电压的区别，最高反向工 作电压是确保二极管安全工作所允许使用的电压值，约为反向击穿电压的一半。 4．稳压二极管是一种特殊的二极管，利用它在反向击穿状态下的恒压特性，常 用它来构成简单的稳压电路。它的正向特性与普通二极管相似。 5．半导体三极管又称晶体三极管。它有发射区、基区和集电区等三个区，各自 引出的三个电极分别称为发射极，基极和集电极，分别用小写字母 e、b、c 表示。 发射区和基区之间的 PN 结称为发射结，集电区和基区之间 PN 结称为集电结。晶体 管按半导体材料可分为硅管和锗管，按PN结组合方式不同可分为PNP型和NPN型。 6．晶体管工作在放大状态时，通常在它的发射结加正向电压，集电结加反向电 压，正常工作时发射结正向压降变化不大，硅管约为 0.7V，锗管约为 0.3V。 7．晶体三极管的电流放大作用和电流分配关系是本章的重点内容，读者学习时 应掌握下列基本概念： （1）晶体三极管具有电流放大作用。它是通过较小的基板电流 iB 的变化去控制 较大的集电极电流 iC的变化，这就是晶体三极管的电流放大作用，即基极的控制作 用。因此，晶体三极管是一种电流控制型器件。 （2）晶体三极管实现电流放大的条件 外部条件（偏置条件）是发射结正向偏置，集电结反向偏置。即 NPN 型管要求 UC>UB>UE；PNP 型管要求 UE>UB>UC。 内部条件（工艺条件）是发射区掺杂浓度高，基区很薄且杂质浓度低，集电结 面积大。 （3）三极管的电流分配关系 iE = iB + iC iC =βiB 8．晶体三极管的输入、输出特性曲线是用来说明管子特性的重要曲线，读者学 习时应掌握下列基本概念： （1）输入特性曲线是指在 uCE 一定时，iB = f (uBE)的关系曲线，它类似于二极管 的正向特性，也存在门坎电压 Uth 及发射结正向压降，晶体管的输入特性是非线性的。 （2）输出特性曲线是指 iB 一定时，iC= f (uCE)的关系曲线。我们通常把输出特 性曲线分成截止、饱和、放大三个工作区来分析晶体三极管的工作状态。当发射结 和集电结均处于反向偏置时，晶体三极管处于截止状态；当发射结和集电结均为正 向偏置时，晶体三极管工作于饱和状态；当发射结正向偏置、集电结反向偏置时