1、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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
7、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
8、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
9、。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。
10、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
11、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 的
12、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
13、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
14、逆变器输出电压的谐波：180 o 宽矩形波的谐波、120 o 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（
15、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
16、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） 。（五）运算放大器组成的基本运算电路：反向比例运算电路的测试、同相比例运算电路的测试、加法运算电路的测试、减法运算电路的测试、积分运算电路的测试。（六）RC 正弦波振荡电路：基本桥式 RC 正弦波振荡电路的调试、测量
17、 RC 正弦波振荡器的频率及输出电压幅值、测量串并联 RC 选频网络的反馈系数、测试具有稳幅环节的 RC 正弦波振荡器的输出频率及幅值、观察输出正弦波信号的失真及稳定情况。（七）串联式直流稳压电源：测试直流稳压电源的输出电压调节范围、测试稳压电源的输入电压调整率、测试稳压电源的输出电流调整率、测试稳压电源的输出电压纹波。数字电子电路部分实践教学内容（八）集成逻辑门电路：集成逻辑门电路功能测试、逻辑功能变换及测试、测试逻辑门电路的动态性能指标。（九）集成触发器：集成触发器功能测试、将触发器转换成其他功能的触发器并进行测量、集成触发器构成分频器并测量。（十）组合逻辑电路：半加器及全加器逻辑功能测试
18、、集成二进制译码器测试、集成数据选择器功能测试、设计一组合逻辑电路并进行验证。（十一）集成计数器、译码显示电路：集成计数器功能测试、集成计数器、译码器及显示器静态测试、集成计数器动态测试并观察输出波形、利用集成计数器构成一任意计数体制的计数器并验证。（十二）脉冲产生及整形电路：测试 555 定时器的基本功能、555 定时器组成施密特触发器并测试、555 定时器组成多谐振荡器并测试其输出信号的频率、555 定时器组成单稳态触发器并测试输出脉冲的宽度。电力电子电路部分实践教学内容（十三）单相桥式半控整流电路：晶闸管触发电路调试和测量、单相桥式半控整流电路带纯电阻负载时的测量、单相桥式半控整流电路带
19、电阻电感负载时的测量、单相桥式半控整流电路带反电势负载（直流电动机）时的测量。（十四）直流斩波电路：测试 PWM 集成电路 SG3525 的基本功能、测试降压斩波电路在电阻负载和电阻电感负载下的工作特性、测试升压斩波器在电阻负载和电阻电感负载下的工作特性。（十五）单相桥式 PWM 逆变器：测量 PWM 集成电路 SG3525 组成控制电路的各点波形、观察功率场效应管的开关特性、观察 PWM 逆变器在电阻负载及电阻电感负载下的波形、测试逆变器在电阻负载下的工作特性。（十六）单相交流调压电路：观察单相交流调压电路带电阻负载时的工作波形、测量其工作特性、观察单相交流调压电路带电阻电感负载时的工作波形
20、、测量其工作特性。说明：在进行每个电路实验前，可以采用电子电路辅助分析软件 Multisim 在计算机上进行仿真，完成虚拟实验，然后和实际实验数据、波形进行比较。三、 课程理论教学考核要求模拟电子电路部分第一章正确理解什么是本征半导体；本征半导体的特性；什么是杂质半导体；什么是 N型半导体；什么是 P 型半导体； PN 结的形成；半导体二极管的结构；二极管的主要参数；半导体三极管的工作原理；三极管的主要参数；场效应管的工作原理；场效应管的主要参数；二极管的伏安特性方程；三极管的特性曲线；放大电路的通频带；多级放大器的耦合方式及特点；场效应管放大器的组成及特点。熟练掌握二极管的单向导电性；正确分
21、析二极管组成的电路；正确计算单相桥式整流、滤波的指标；稳压管的特点及稳压电路；放大器静态工作点的设置对放大器失真的影响；典型静态工作点稳定电路的工作原理；放大器的直流通路与交流通路；放大器的图解分析法；共集电极放大器的组成及特点。重点掌握二极管组成电路的分析计算；单相桥式整流滤波电路的分析计算；放大器的微变等效电路的分析方法；共射放大器的静态工作点的计算；共射放大器的电压放大倍数；交流输入电阻、交流输出电阻的计算；输出波形产生的失真与静态工作点之间的关系；共集电极放大器的静态与交流指标的计算。第二章正确理解直接耦合放大器的特点；零点漂移现象；差动放大器结构特点；差模信号、共模信号、共模抑制比；
22、甲乙类互补功率放大器的特点；交越失真；复合管；集成运算放大器的组成及特点；集成运算放大器的主要参数指标；使用集成运算放大器注意问题；反馈的基本概念；负反馈对放大器性能的影响；自激振荡的产生及消除。熟练掌握长尾式差动放大器的工作原理及静态工作点、动态指标计算；具有恒流源的差动放大器的静态工作点、动态指标的计算；甲乙类互补功率放大器的工作原理及输出功率、效率的计算；负反馈放大器的类型判别；深度负反馈放大器的电压放大倍数计算。重点掌握具有恒流源电路的差动放大器的静态工作点计算、差模电压放大倍数计算、差模输入电阻、输出电阻计算；由集成运算放大器组成的负反馈电路的组态判别；深度负反馈放大器的电压放大倍数
23、的估算方法。第三章正确理解理想运算放大器的特点；虚短和虚断的概念；集成运算放大器工作在线性区的条件；集成运算放大器工作在非线性区的条件；正弦波振荡电路的组成及振荡条件；串联式稳压电源的组成及工作原理；集成稳压器的特点及使用。熟练掌握集成运算放大器组成的各种基本运算电路的特点及分析计算；运算放大器组成的电压比较器的工作原理及分析；正弦波振荡电路能否产生振荡的判别方法；桥式正弦波振荡电路的分析及计算；串联式稳压电源的分析计算。重点掌握集成运算放大器工作在线性状态下组成的电路分析计算；根据要求实现的函数运算关系能正确画出运算放大器实现的电路图；RC 桥式正弦波振荡电路的性能指标计算。数字电子电路部分
24、第四章正确理解二进制数的表示方法；不同进制数之间的转换；编码的概念；常用的二进制代码；基本逻辑关系及其表示；基本逻辑函数公式及定理；逻辑函数的表示方法及不同表达式之间的转换；逻辑函数的最小项及其性质；约束项的含义；二极管的开关特性；三极管的开关特性及参数；MOS 管的开关状态；高电平及低电平；正逻辑及负逻辑；二极管和三极管组成的基本逻辑门电路。熟练掌握不同进制数之间的转换；8421BCD 编码；逻辑函数的建立及表示方法；逻辑函数的公式法化简；逻辑函数的卡诺图化简；具有约束项逻辑函数的化简；逻辑函数的不同表达式之间的转换。重点掌握二进制数的特点及不同进制数之间的转换；基本逻辑关系的表示；逻辑代数
25、基本公式及定理；逻辑函数的卡诺图化简方法；逻辑函数不同表示方法之间的转换。第五章正确理解CMOS 逻辑门电路的结构及特点；CMOS 逻辑门电路的主要参数；CMOS 传输门及三态门的功能及特点；TTL 逻辑门电路的结构特点；TTL逻辑门电路的主要参数；TTL 三态门和 OC 门的功能及应用；基本 RS 触发器的组成及功能；同步 RS 触发器的特点；主从 JK 触发器的功能及特点；边沿 D 触发器的逻辑功能及特点；边沿 JK 触发器的特点。熟练掌握CMOS 门电路与 TTL 门电路的特点；集成门电路的应用；门电路的波形分析；RS、D、JK 触发器的特征方程及时钟触发特性；触发器的应用电路分析及时序
26、波形图。重点掌握各种门电路的逻辑功能及应用；各种触发器逻辑功能及应用。第六章正确理解组合逻辑电路的特点；加法器、比较器、编码器、译码器常用组合逻辑电路的功能；常用中规模组合逻辑集成电路的使用；组合逻辑电路中的竞争冒险现象。熟练掌握组合逻辑电路的分析方法；一般组合逻辑逻辑电路的设计。重点掌握组合逻辑电路的特点及表示方法；常用组合逻辑电路的功能及分析；组合逻辑电路的设计方法。第七章正确理解时序逻辑电路的特点；同步时序逻辑电路；异步时序逻辑电路；计数器的逻辑功能；异步清零及同步清零；异步置数及同步置数；寄存器及移位寄存器的特点；顺序脉冲发生器的组成及特点。熟练掌握同步时序逻辑电路的分析方法；异步时序
27、逻辑电路的分析方法；计数器的逻辑功能及分类；移位寄存器的特点及应用；集成中规模计数器的应用。重点掌握同步时序逻辑电路的分析；集成移位寄存器的应用；用集成计数器构成任意进制计数器的方法；集成计数器之间的级联方法。第八章正确理解多谐振荡器的概念；单稳态触发器的概念；施密特触发器的概念；脉冲的整形；555 定时器的结构及特点；石英晶体组成的多谐振荡电路的特点。熟练掌握555 定时器的工作原理及功能；555 定时器组成的施密特触发器的电路结构及分析；555 定时器组成的单稳态电路结构及分析计；555 定时器组成的多谢振荡器电路结构及分析。重点掌握555 定时器组成的多谐振荡器电路的参数计算及应用；55
28、5 定时器组成的单稳态电路的参数计算及应用；555 定时器组成的施密特触发器电路及应用。电力电子电路部分第九章正确理解功率二极管的工作原理及主要参参数；普通整流二极管、快恢复二极管和肖特基二极管的特点；晶闸管的工作原理及主要参数；功率晶体管的特点及主要参数；功率晶体管的开通和关断缓冲电路的作用；功率场效应管的特点及参数；绝缘栅双极晶体管的特点及参数。 熟练掌握功率二极管的应用；晶闸管的工作原理及特性；晶闸管的主要参数及使用中注意问题；功率晶体管的工作原理及特点；场效应管的工作原理及特点；绝缘栅双极晶体管的工作原理及特点。重点掌握晶闸管的特性、主要特点、开通和关断方法；功率场效应管的主要特点；绝
29、缘栅双极晶体管的主要特点、驱动电路的要求、选择晶闸管的参数。第十章正确理解单相半波可控整流电路的结构及特点；单相全控桥式整流电路的结构及特点；单相半控桥式整流电路的结构及特点；晶闸管的触发电路组成；晶闸管的保护措施；有源逆变的概念；有源逆变的条件。熟练掌握单相半波可控整流电路的工作原理；正确分析在不同负载下的工作波形及计算；单相桥式可控桥式整流电路的工作原理；正确分析在不同负载下的工作波形及计算。重点掌握单相半波、单相桥式可控整流电路的工作原理、波形分析及参数计算。第十一章正确理解直流斩波的定义；PWM 的定义；降压斩波变换器电路结构；升压斩波器电路结构；PWM 控制原理；不可逆输出和可逆输出
30、的定义；单极式和双极式可逆输出 PWM 变换器的定义。熟练掌握降压式斩波器的工作原理、各点波形及输出电压计算；升压式斩波器的原理、工作波形及输出电压计算；不可逆输出 PWM 变换器的工作原理及波形分析；可逆输出 PWM 变换器的工作原理及波形分析。重点掌握降压式斩波器和升压式斩波器的电路结构、工作原理、波形分析及输出电压、电流计算；不可逆输出 PWM 变换器波形分析。第十二章正确理解无源逆变的概念；逆变器的分类；电压型和电流型逆变器的特点；单相桥式 PWM 逆变器的结构；同步调制、异步调制和分段同步调制的定义。熟练掌握PWM 逆变器的基本工作原理；单相桥式 PWM 逆变器的工作原理及输出电压的
31、控制；单相桥式 PWM 逆变器在电阻及电感负载时，电路各部分电压和电流波形。重点掌握无源逆变的概念和分类；单相桥式 PWM 逆变器的工作原理、波形分析、参数计算。第十三章正确理解相位控制的概念；周波控制的概念；单相交流调压器电路结构。熟练掌握单相交流调压器的工作原理；在电阻负载及电感负载下，各点波形分析及参数计算。重点掌握交流调压器的控制原理；单相交流调压器的波形分析及计算。四、课程实践教学考核要求熟练掌握常用电子仪器的使用方法，如示波器、函数发生器、交流毫伏表、数字万用表、直流稳压电源等。掌握电子电路的测试技术及测试误差分析方法，如放大器的静态测试、交流指标测试、信号频率测试、脉冲参数测试、逻辑功能测试、输出波形分析等。掌握一般电子电路的故障排查及电子电路的安装调试技术，如判断电子元器件的好坏、电子电路故障的排查方法、电子电路的安装工艺等。掌握电子电路的阅图能力及查阅电子器件手册的能力，能正确选择电子器件并合理的设计电路。能够独立的写出规范的实验报告、画出正确的电子电路原理图及设计文件。3、课程考核方式本课程过程学习采用作业和实验两种考核方式。要求理论课程每
