课程大纲

课程大纲

电路原理

课程编码:B0212009Y 英文名称:Principle of Circuits 课时:60 学分:3.00 课程属性:专业课 主讲教师:段成华

中文介绍

英文介绍

教学目的要求
本课程是为物理学及相关专业本科生开设的专业课,目的是使学生掌握电路基本原理和分析方法,学会使用电子设计自动化工具分析电路,为学习后续电子学课程和实验打下坚实的基础;通过导入相关科学与技术领域的前沿进展,不断拓展专业视野。

预修课程
微积分,线性代数,大学普通物理

主要内容

授课内容涵盖直流电路分析、交流电路分析、电路应用以及若干与专业密切相关的前沿技术概要等。注重电路的基本理论和分析方法的学习,课堂讲解与课外作业的互补。引入电子设计自动化工具Multisim,学习主流电路分析与设计方法。融入CMOS技术以反映当今微纳电子科技的快速发展。通过前沿“技术概要”,建立经典电路理论与前沿科技的联系,激发学习热情。合作完成课程学期项目,培养科研兴趣和协作意识。
第一章 电路基本概念
电路发展历程,电路表示,电荷与电流,电压与功率,电路元件。
第二章 电阻电路与基本定律
欧姆定律,基尔霍夫定律,等效电路,惠斯顿电桥,星型-三角形变换,非线性元件与非线性i-v关系,Multisim/SPICE导论。
第三章 分析方法与电路定理
节点电压法,网孔电流法,直观法,电源叠加,戴维宁和诺顿等效电路,双极结型三极管,最大功率传输。
第四章 运算放大器
运算放大器特性,负反馈,理想放大器,反相放大器,加法放大器,差分放大器,电压跟随器,运算放大器信号处理电路,测量放大器,数字-模拟转换器,作为压控电流源的MOSFET。
第五章 一阶RC与RL电路
非周期波形,电容器,电感器,RC电路的响应,RL电路的响应,RC运算放大器电路,寄生电容与计算机处理器的速度。
第六章 拉普拉斯变换电路分析
初值与终值,RLC串联与并联电路,单位冲激函数,拉普拉斯变换方法,拉普拉斯变换的性质,s-域电路单元模型,s-域电路分析。
第七章 交流电分析
正弦信号,相量域分析,阻抗变换,等效电路,相量图,移相电路,相量域分析法,电源电路。
第八章 交流电功率
平均功率,复功率,功率因数,最大功率传输。
第九章 电路的频率响应与滤波器
传递函数,波特图,无源滤波器,有源滤波器,级联有源滤波器,调制与超外差接收机。
第十章 三相交流电路
平衡三相发电机,源-负载配置,Y-Y配置,平衡网络,平衡三相网络中的功率,功率因数补偿,功率测量电路。
第十一章 学期项目
选择与教材中 “技术概要”相关的题目,结合所学专业知识进行学习和研究。讨论并做陈述,撰写研究报告。

平时成绩(作业)占30%,学期项目与报告成绩占10%,期末闭卷考试成绩占60%。

课时分配

章节/学时分配 讲课 
1                      4      
2                      6       
3                      6       
4                      6       
5                      4       
6                      6       
7                      6       
8                      4       
9                      6       
10                    4       
11                    8       

课程思政
通过课程内容知识的教学,培养学生追求真理,探索科学精神,学会认识问题、分析问题,找到解决问题的途径,掌握科学研究的方法,引领学生形成正确的科学观和价值观。例如:从晶体管的发明作为切入点,介绍超大规模集成电路的发展历程和对信息技术发展的贡献,引导学生学会如何认识问题、分析问题,抓住事物的本质去探索问题。

教材
[1] Fawwaz T. Ulaby, Michael M. Maharbiz and Cynthia M. Furse, Circuits, 3nd edition, NTS Press, 2016.

参考文献
[1] James W. Nilsson, Susan A. Riedel, Electric Circuits, 9th edition, Prentice Hall, 2011.
[2] Charles K. Alexander and Matthew N. O. Sadiku, Fundamentals of Electric Circuits, 5th edition, McGraw Hill, 2013.
[3] Allan R. Hambley, Electrical Engineering: Principles and Applications, 5th edition, Pearson Education, Inc., 2011.

课程教师信息
段成华,中国科学院大学教授、博士生导师,专业:信号与信息处理,研究兴趣:系统芯片集成技术,物联网及其应用。

其它说明