模拟数字及电力电子技术

《模拟、数字及电力电子技术》考试大纲一、学习过程评价考核大纲1、课程的性质、设置目的及要求本课程包括模拟电子技术、数字电子技术和电力电子技术三部分内容，这三部内容是机电一体化工程专业独立本科非常重要内容之一，是一门实践性、工程性非常强的技术基础课程。

本课程通过对常用模拟电子器件、常用数字集成器件及常用电力电子器件的学习，通过对模拟电子电路、数字电子电路及电力电子变换电路的分析及设计，使学生获得模拟、数字及电力电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，培养学生工程实践能力及创新意识，为后续课程的学习和深入学习电子技术在机电一体化工程中的应用提供坚实的基础。

课程的基本要求是：一、掌握常用电子器件、常用集成电路的工作原理、外特性及主要参数，正确合理的使用这些器件及集成电路。

二、掌握模电、数电及电力电子电路中的基本概念，掌握电子电路中的分析方法及设计方法。

三、正确阅读电子电路系统组成原理电路图，正确分析电子系统的功能，正确计算电子系统的参数。

掌握查阅电子器件参数的方法。

四、熟悉电子系统的设计方法，熟练使用电子系统计算机辅助分析设计软件。

五、熟练使用常用电子仪器，正确测试电子电路的性能参数，独立撰写规范的电子电路实验报告和课程设计报告。

课程教学学时分配：理论教学：模拟电子技术部分48学时；数字电子技术部分48学时；电力电子技术部分48学时。

实践教学：实验教学32学时。

本课程与相关课程的关系：本课程的先修课程是“高等数学”、“大学物理”、“电工技术基础”，后续课程是“计算机控制技术”、“传感器与检测技术”、“机电一体化系统设计”。

同时要学学生自学电子电路计算机辅助分析及设计软件—Multisim10.0，以便在课程的学习、实验及课程设计中使用。

2、课程内容与考核要求一、课程理论教学内容模拟电子电路部分理论知识第一章基础知识第一节线性电路常用的定理：欧姆定律、节电电流定律、回路电压定律、叠加原理、戴维南定理、诺顿定理。

第二节半导体二极管及整流电路：半导体基础知识、半导体二极管、整流滤波电路。

第三节稳压二极管及其稳压电路：稳压二极管、稳压二极管组成的稳压电路。

第四节半导体三极管及基本放大电路：半导体三极管、共射放大电路、放大电路的分析方法、基本工作点稳定电路、共集电极放大电路、多级放大电路。

第五节场效应管及其放大电路：结型场效应晶体管、场效应晶体管放大电路。

第二章直接耦合放大器及反馈第一节差动放大电路：直接耦合放大电路的零点漂移现象、长尾式差动放大电路、具有恒流源的差动放大电路。

第二节直接耦合功率放大电路：乙类互补功率放大电路、甲乙类互补功率放大电路、采用复合管的功率放大电路、功率放大电路的输出功率和效率。

第三节集成运算放大器：集成运算放大电路的组成及各部分的作用、集成运放的电压传输特性、集成运放的主要性能指标、使用集成运放的一些实际问题。

第四节放大电路中的反馈：反馈的概念、反馈性质的判别、负反馈对放大电路性能的影响、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算、负反馈放大电路的稳定性。

第三章集成运放的应用第一节概述：理想运放、集成运放的两个工作区域。

第二节基本运算电路：比例运算电路、求和运算电路、积分运算电路、微分运算电路、基本运算电路公式一览表。

第三节电压比较器：单限比较器、滞回比较器、双限比较器。

第四节正弦波振荡电路：产生正弦波振荡的条件及正弦波振荡电路的组成、RC串并联选频网络、RC串并联选频网络正弦波振荡电路的组成、文氏桥振荡电路。

第五节串联型稳压电源：串联型稳压电源的原理框图、简单串联型稳压电源、实用串联型稳压电源、三端集成稳压器。

第六节集成运放的其他应用举例：有源滤波器、精密整流电路、方波发生器、三角波发生器。

数字电子电路部分理论知识第四章基础知识第一节二进制数及其算术运算：数的进制和二进制数、二进制数的算术运算。

第二节编码的概念及几种常用的二进制代码：编码的概念、几种常用二进制代码。

第三节逻辑代数的基本公式和定理：逻辑运算和逻辑函数、公式和定律。

第四节逻辑函数的化简方法：最简的概念和公式化简法、图形化简法、具有约束项的逻辑函数的化简。

第五节逻辑函数表示方法之间的转换：几种常用的表示方法、常用表示方法间的转换。

第六节基本半导体开关元件：半导体二极管的开关特性、半导体三极管的开关特性、MOS管的开关特性。

第七节二极管与门、或门和三极管反相器：二极管与门和或门、三极管反相器。

第五章集成门电路和触发器第一节CMOS门电路：CMOS反相器、CMOS与非门和或非门、CMOS 传输门和异或门、漏极开路门和三态门。

第二节TTL门电路：TTL反相器、TTL与非门和或非门、TTL异或门、集电极开路门和三态门、TTL集成电路系列简介。

第三节基本触发器和同步触发器：基本触发器、同步触发器。

第四节主从触发器和边沿触发器：主从RS触发器、主从JK触发器、边沿D触发器、边沿JK触发器、时钟触发器逻辑功能分类。

第六章组合逻辑电路第一节加法器：半加器和全加器、加法器。

第二节数值比较器：同比较器、大小比较器。

第三节编码器：二进制编码器、二—十进制编码器。

第四节译码器：二进制译码器、二—十进制译码器、显示译码器。

第五节组合逻辑电路的分析设计方法和竞争冒险：组合电路逻辑功能表示法和分析方法、组合电路的逻辑设计方法、组合电路中的竞争冒险。

第七章时序逻辑电路第一节概述：时序逻辑电路的特点及功能描述方法、分析时序电路逻辑功能的基本方法。

第二节计数器：计数器的工作特点和分类、同步计数器、异步计数器、同步计数器的设计。

第三节寄存器和移位型计数器：基本寄存器、移位寄存器、移位型计数器。

第四节顺序脉冲发生器：顺序脉冲发生器的特点、顺序脉冲发生器电路。

第八章脉冲产生、整形电路第一节555集成定时器：电路组成、基本功能。

第二节施密特触发器：用555定时器构成的施密特触发器、集成施密特触发器。

第三节单稳态触发器：用555定时器构成的单稳态触发器、集成单稳态触发器。

第四节多谐振荡器：用555定时器构成的多谐振荡器、石英晶体多谐振荡器。

电力电子电路部分理论知识第九章电力半导体器件第一节电力半导体器件的发展概况。

第二节功率二极管：PN结的形成、PN结的单相导电性和静态伏安特性、电导调制和正、反向恢复、PN结电容、二极管的主要性能参数、二极管的种类。

第三节晶闸管：晶闸管的结构、晶闸管的工作原理、晶闸管的特性、晶闸管的主要参数、特殊晶闸管。

第四节功率晶体管：功率晶体管的工作原理、功率晶体管的特性、功率达林顿管、GTR的主要参数、感性负载开关、GTR的缓冲电路、GTR的二次击穿与安全工作区、GTR的基极驱动电路。

第五节功率场效应晶体管：N沟道功率MOSFET的基本结构和工作原理、静态特性和参数、开关特性与参数、安全工作区、功率MOSFET的特点、栅极驱动电路、功率MOSFET的保护。

第六节绝缘栅双极晶体管：基本结构和工作原理、静态特性和参数、开关特性、擎住效应、安全工作区、IGBT的保护、栅极驱动电路、IGBT智能功率模块IPM。

第七节几种新型场控器件：静电感应晶体管(SIT)和静电感应晶闸管（SITH）、MOS控制晶闸管。

第十章晶闸管相控变换器第一节晶闸管相控整流电路的相控原理：电阻性负载下单相半波整流电路的相控原理、电感性负载与续流二极管。

第二节单相桥式相控整流电路：单相桥式全控整流电路、单相桥式半控整流电路。

第三节三相半波相控整流电路：共阴极三相半波相控整流电路、共阳极三相半波相控整流电路。

第四节三相桥式相控整流电路：三相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路。

第五节变压器漏抗对整流电路的影响。

第六节功率因数：功率因数（PF）基本概念、相控整流电路的功率因数与控制角α的关系。

第七节晶闸管相控有源逆变电路：电源间电能的传递、晶闸管相控逆变电路中能量的传递、单相桥式全控有源逆变电路、三相半波相控有源逆变电路。

第八节晶闸管的触发电路：晶闸管对触发电路的要求、单结晶体管移相触发电路、集成触发器。

第九节晶闸管的保护：过压保护、过流保护。

第十一章直流脉宽调制（PWM）变换器第一节直流斩波器的工作原理：理想斩波器、升压斩波器。

第二节晶闸管直流斩波器：晶闸管的换流、晶闸管斩波器电路。

第三节不可逆输出PWM变换器：无制动作用的不可逆输出PWM变换器、有制动作用的不可逆输出PWM变换器。

第四节可逆输出PWM变换器：双极式可逆PWM变换器、单极式可逆PWM变换器、单极式倍频可逆PWM变换器、受限单极式可逆PWM变换器、受限单极式倍频可逆PWM变换器。

第五节PWM变换器的控制电路：产生调制信号的振荡频率、电压—脉冲变换器、脉冲分配器、功率开关管的驱动保护电路。

第十二章脉宽调制（PWM）逆变器第一节PWM逆变器的工作原理和分类：按输出电压调节方式分类、按直流电源的性质分类。

第二节晶闸管逆变器：串联逆变器、并联逆变器。

第三节单相桥式PWM逆变器：单相桥式逆变器的工作原理、单相桥式逆变器的电压控制。

第四节三相桥式PWM逆变器：三相桥式PWM逆变器的工作原理、三相桥式PWM逆变器的电压控制。

第五节逆变器输出电压的谐波：180o宽矩形波的谐波、120o宽矩形波的谐波、单脉冲宽度可调波形的谐波、多脉冲宽度可调波形的谐波、正弦波宽度调制波形的谐波。

第六节PWM逆变器的同步调制和异步调制：同步调制、异步调制、分段同步调制。

第七节PWM逆变器的数字和微处理器控制：自然采样PWM、规则采样PWM、专用大规模集成电路芯片形成SPWM波。

第十三章交流电压调整器和周波变换器第一节交流电压调整器：交流电压调整器的工作原理、单相交流调压器、三相交流调压器、单相变压器抽头转换开关。

第二节周波变换器：单相周波变换器、三相周波变换器。

二、课程实践教学内容模拟电子电路部分实践教学内容（一）常用电子仪器使用及测量：数字万用表使用及测量、直流稳压电源的使用方法、函数发生器的使用及操作、交流毫伏表的使用及测量、双踪示波器的使用及测量、电子仪器的正确操作及误差处理。

（二）单级共射放大器：放大器静态工作点的调试及测量、放大器交流电压放大倍数的测量、放大器交流输出电阻的测量、放大器交流输入电阻的测量、观测静态工作点对放大器输出电压失真的影响、测量放大器的最大不失真幅度。

（三）差动放大器：差动放大器的静态工作点调整及测量、长尾式差动放大器双端输出时差模电压放大倍数、共模电压放大倍数及共模抑制比测量、长尾式差动放大器单端输出时差模电压放大倍数、共模电压放大倍数及共模抑制比测量、恒流源式差动放大器双端输出时差模电压放大倍数、共模电压放大倍数及共模抑制比测量、恒流源式差动放大器单端输出时差模电压放大倍数、共模电压放大倍数及共模抑制比测量。

（四）反馈放大器：调试基本放大器的静态工作点、测试基本放大器的交流指标（电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、上限频率、下限频率）、测试负反馈放大器（构成电压串联负反馈）的交流指标（电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、上限频率、下限频率）。