第一章绪论
1.1生物工程概念
生物工程是以现代生命科学为基础，结合现代的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或打到某种目的的新技术。
生物工程包括五大工程：即遗传工程(基因工程)、细胞工程、微生物工程(发酵工程)、酶工程(生化工程)和生物反应器工程。
1.2生物工程研究领域
1)微生物培养
2)动物细胞培养
3)植物细胞培养
4)天然资源
5)生化材料
6)海洋生物培养
1.3生物工程下游技术定义
它是描述回收生物产品分离过程原理和方法的一个术语.是指对于由生物界自然产生的或由微生物菌体发酵的、动植物细胞组织培养的、酶反应等各种生物工业产生过程获得的生物原料，经提取分离、加工并精制目的成分，最终使其成为产品这个过程中所采用的方法和手段的总称．
上游技术（生物工程）；中游技术（发酵/反应器工程）；下游技术（分离纯化）生物工程下游技术的任务：最低的投入获得最高的产出
1.4下游技术发展的历史
1.5下游技术的发展趋势
1)灌注层析
2)高效离子交换剂
3)分离纯化设备
4)多种分离、纯化技术相结合
5)生化分离技术(下游技术)与发酵工艺(上游技术)相结合
6)生化分离技术规模化工程问题的研究
7)清洁生产
?清洁生产工艺
?清洁产品
?清洁能源
1.6下游技术加工过程
1.6.1特点
1)产品的浓度低
2)成分复杂(a大分子;b小分子;c可溶物;d不可溶物;e化学添加物)
3)产物稳定性差(a化学降解(pH,温度);b微生物降解（酶作用，染菌）
4)收率低
5)失活问题
6)生物安全问题
1.6.2原则
1)时间短
2)温度低
3)pH适中（生物物质的稳定性问题）
4)清洁卫生
1.7下游技术方案设计与选择
1.7.1初始阶段:
主要任务在于从相对较大体积的抽提液中除去大量杂质,同时能浓缩样品和保障样品处于稳定的环境中.
侧重点放在速度和处理量上.
采用的技术有沉淀技术、膜过滤技术、离子交换层
析、亲和层析等.
1.7.2中间阶段:
主要任务是进一步除去大量杂质,但这些杂质与目的
物的性质差异相对较小,所以选择分离方法要有较高
的分辨率.
侧重点放在分辨率和处理量上.
采用的技术有离子交换层析、亲和层析、制备级等
电聚焦技术等.
1.7.3精制阶段:
主要任务是除去微量杂质,使最后的产品获得高纯度.
侧重点放在分辨率上.
采用的技术有离子交换层析、凝胶层析等.
第二章下游技术的理论基础
2.1下游技术的物理学过程
2.1.1基础物性
“分离”可利用各种物质固有性质的差异。物性差异越大，利用价值越大。
2.1.2分类
2.1.2.1平衡分离过程
根据被分离混合物的物性参数（蒸气压、溶解度、表面张力、离子强度等）使不同物质在一定条件下达到其固有的相平衡，从而达到分离不同物质的目的。
2.1.2.2拟平衡分离操作
在混合物体系本身所占有的空间之外加一个能引起物质分离的势能场，在它的作用下，形成分离场。被分离的混合物在其物性（密度、电荷等）上存在一定的差异，但并不能将它们完全分开，必须借助外力场（离心力场、电场、磁场等），方可将它们完全分开
2.1.2.3非平衡分离操作
1、2以外均划归其中，利用物质移动速率差和广义的、基于“屏蔽效应”的分离操作。以被分离混合物在被分离界面两侧的物性参数之差（温度差、压力差、浓度差等）为推动力，使物质从非平衡状态向平衡状态转化，从而达到分离的目的。
2.2下游技术中的化学过程
2.2.1化学性分子识别
液液萃取：利用物质在溶剂中溶解度不同的分离。
如果在萃取溶剂中加入对原料中目标物质有特异性作用的成分(萃取剂、抽提剂)，能达到高选择性。
分子间相互作用
分子间的相互作用力除了众所周知的范德华力、氢键力等，近年来备受注目的分子间作用力是疏水性相互作用力。
分子识别
酶和底物的专一性结合。钥匙和锁的关系。只有底物分子才能进入这个口袋。酶分子正是通过对底物的多点识别才显示出它高效、专一的底物识别功能。
2.2.2选择性分离纯化
2.3下游技术中的生物过程
2.3.1特异性相互作用
含义：生物学分离过程的主要特征是生物高分子的特异性相互作用。主要以蛋白质为代表的生物高分子（另外含有肝素、明胶、核苷酸等）（亲和介质），能分辨特定的物质（目标物），再与其可逆性结合。
这种现象是非常排他性的、特异性的结合，故称为特异性相互作用（或生物亲和力）。
注意：亲和介质和目标物是相对的。
2.3.2类型
1)离子间的相互作用（亲和介质和目标物均为蛋白/多肽）
i.天冬氨酸/谷氨酸（-）：精氨酸/赖氨酸（+）
2)氢键结合（目标物含有O/N原子）
i.与配体的立体结构有关
3)疏水性相互作用（目标物和结合部位均含有烃链/芳香环类疏水基团）
4)金属原子配位结合（结合部位和目标物均可以与同一金属离子
(Cu2+/Ni2+/Zn2+)配位，二者可间接结合）
i.[例]固定化亲和离子层析：
ii.接合部位—亚胺二乙酸（IDA）/三羧甲基乙二胺（TED）
iii.目标物中含有组氨酸（His）(咪唑基)/半胱氨酸（Cys）(巯基)/色氨酸（Trp）(吲哚基)
5)弱共价键结合（醛基和羟基间形成半缩醛形式的弱共价键的结合）
i.可逆性（主要受PH影响）
2.3.3影响因素
1)热：热是影响蛋白质构象的最普通的因素
2)温度：温度的上升，使原子、分子的热运动更活泼，因而离子间的相互作用、
氢键、金属原子配位作用等变弱。相反．疏水性的相互作用因温度上升而加强。
3)PH：pH也对蛋白质侧链上的氨基酸残基的离解度影响很大。
4)静电性的环境变化：溶液离子强度增加，离子间相互作用变弱，氢键也受到
同样影响。
5)试剂：尿素、盐酸胍、十二烷基磺酸钠等会对蛋白质构象造成影响。
2.4亲和色谱
亲和色谱是利用了生物物质间的持异性相互作用，或者说是利用了某些生物物质之间特异的亲和力进行选择性分离的一种色谱分离技术。
2.4.1载体的选择
1)具有亲水性
2)便于载体固定化
3)非特异吸附很少
4)有一定的机械强度
5)常用的载体：葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、硅胶等。
Sephadex—葡聚糖通过-1,6结合与交联制备的葡聚糖凝胶
Sepharose—含有半乳糖的琼脂糖凝胶
(Pharmacia 公司)
TSK gel—硅胶基质（Tayo 公司）
2.4.2配体和目标物
1)酶的抑制剂：可与被抑制的酶特异性结合。
2)抗体：免疫亲和层析，抗体和抗原之间具有高度特异性结合能力。
3)A蛋白：A抗原，与动物免疫球蛋白G(IgG)具有很强的亲和结合作用，结合
部位为Y字型IgG分子的主干部分（Fc片段），可纯化各种抗体。
4)凝集素：是与糖特异性结合的蛋白质（酶和抗体除外）的总称。
5)辅酶和磷酸腺苷：脱氢酶和激酶与辅酶之间具有亲和结合作用，磷酸腺苷
（AMP, ADP,`A TP）与辅酶的结构类似。
6)三嗪类色素：三嗪类色素与各种需要在NAD(辅酶II)的存在下表现其生物活
性的脱氢酶和激酶具有结合能力，另外还可纯化血清白蛋白、干扰素、核糖酶和糖解酶等。
7)过渡金属离子：可与N, S和O等供电原子产生配位键，因此可与蛋白质表
面的组氨酸的咪唑基、半胱氨酸的巯基和色氨酸的吲哚基发生亲和结合作用。
8)组氨酸：具有弱疏水性、其咪唑环为弱电性，可与蛋白质发生亲和结合作用
（受PH和盐浓度影响），用来分离等电点相差较大的蛋白。
9)肝素：可纯化脂蛋白、脂肪酶、甾体受体、限制性内切酶、抗凝血酶、凝血
蛋白等。
第三章沉淀分离技术
3.1沉淀的目的
1)通过沉淀达到浓缩的目的。
2)通过沉淀、固液分相后，除去留在液相或沉积在固体中的非必要成分
3)沉淀可以将已纯化的产品由液态变成固态，加以保存或进一步处理
3.2沉淀法的概念
沉淀法是指采用适当的措施改变溶液的理化参数，控制溶液的各种成分的溶解度，从而将溶液中的欲提取的成分呢和其他成分分开的技术。
3.3沉淀法操作步骤
1)加入沉淀剂
2)沉淀剂的陈化促进粒子的生长
3)离心或过滤、收集沉淀物
PS：陈化是指将有沉淀的溶液静置,使沉淀中的分子等有归律的排列,并
排列紧密,还有使沉淀聚沉,颗粒变大
3.4沉淀过程应当考虑的问题
1)沉淀能否发生
2)沉淀剂或沉淀条件下对活性结构是否有破坏作用
3)沉淀剂是否容易除去
4)沉淀剂是否对人体有害
3.5蛋白质的分离提取
3.5.1优缺点
优点：设备简单，成本低，原材料易得，便于小批量生产
缺点：所得沉淀物可能聚集有多种物质，
或含有大量的盐类，或包裹着溶剂，
产品纯度常比结晶法低，
过滤也较困难。
3.5.2沉淀法分离蛋白质的特点
1)生产前期可使原料液体体积很快减小10~50倍，从而简化生产工艺、降低生
产费用；
2)使中间产物保持在一个中性温和的环境；
3)可及早将目标蛋白从其与蛋白水解酶混合液中分离出来，避免蛋白质的降解，
提高产物稳定性；
4)用蛋白质沉淀法作为色谱分离的前处理技术，可使色谱分离使用的限制因素
降低到最少。
3.5.3蛋白质的溶解特性
1)蛋白质的溶解行为是一个独特的性质，由其组成、构象以及分子周围的环境
所决定。
2)蛋白质在自然环境中通常是可溶的，所以其大部分是亲水的，但其内部大部
分是疏水的。
3)一般而言，小分子蛋白质比起在化学上类似的大分子蛋白质更易溶解。
3.5.4蛋白质胶体溶液的稳定性
3.5.
4.1防止蛋白质凝聚沉淀的屏障
1)水化层：蛋白质周围的水化层可以使蛋白质形成稳定的胶体溶液
2)电荷：蛋白质分子间的静电排斥作用
3.5.
4.2颗粒间的相互作用
1)蛋白质分子间的静电斥力
2)范德华力
3.6蛋白质的沉淀方法
1)中性盐盐析法
2)等电点沉淀法
3)有机溶剂沉淀法
4)非离子型聚合物沉淀法
5)聚电解质沉淀法
6)金属沉淀法等
3.6.1中性盐沉淀法
3.6.1.1概念
在高浓度的中性盐存在下，蛋白质（酶）等生物大分子物质在水溶液中的溶解度降低，产生沉淀的过程。
3.6.1.2基本原理
蛋白质和酶均易溶于水，分子中的－COOH、－NH2和－OH等亲水基团，
与极性水分子相互作用形成水化层，包围于蛋白质分子周围形成亲水胶体，削弱了蛋白质分子之间的作用力，蛋白质分子表面极性基团越多，水化层越厚，蛋白质分子与溶剂分子之间的亲和力越大，因而溶解度也越大。
3.6.1.3优缺点
优点：成本低；操作简单、安全；对许多生物活性物质具有稳定性
缺点：所得产品进一步纯化前需要脱盐
3.6.1.4盐溶和盐析
中性盐对蛋白质的溶解度有显著影响,一般在低盐浓度下随着盐浓度升高,蛋白质的溶解度增加,此称盐溶；
当盐浓度继续升高时,蛋白质的溶解度不同程度下降并先后析出,这种现象称盐析.
3.6.1.5中性盐的选择
1)盐析作用要强
2)盐析用盐需有较大的溶解度
3)盐析用盐必须是惰性的
4)来源丰富、经济
3.6.1.6常用的盐：硫酸铵
优点：溶解度大；分离效果好；不易引起变形，有稳定酶与蛋白质结构的作用；价格便宜，废液不污染环境。
缺点：缓冲能力弱，有腐蚀性，含N
3.6.1.7盐析的操作方法
1)加固体盐法
2)加饱和溶液法
3)透析平衡法
3.6.1.8盐析曲线的制作
3.6.1.9盐析的影响因素
1)离子强度与离子类型
磷酸钾>硫酸钠>磷酸铵>柠檬酸钠>硫酸镁
2)蛋白质的浓度
3)pH的影响
蛋白质所带净电荷越多，它的溶解度就越大。改变pH值可改变蛋白质的带电性质，因而就改变了蛋白质的溶解度。远离等电点处溶解度大，在等电点处溶解度小，因此用中性盐沉淀蛋白质时，pH值常选在该蛋白质的等电点
附近
4)温度的影响
对于多数无机盐和小分子有机物，温度升高溶解度加大。
对于蛋白质、酶和多肽等生物大分子，在高离子强度溶液中，温度升高，它们的溶解度反而减小。
在低离子强度溶液或纯水中蛋白质的溶解度大多数还是随温度升高而增加的。
3.6.1.10注意事项
1)注意饱和度表中规定的温度；
2)盐析后一般放置半小时至一小时，待沉淀完全后才过滤或离心；
3)加入硫酸铵时应注意搅拌，避免局部过浓；
4)高浓度的硫酸铵溶液使用前需用氨水或硫酸调节至所需pH。
3.6.2等电点沉淀法
3.6.2.1基本原理
蛋白质等电点沉淀法是基于不同蛋白质离子具有不同等电点这一特性，依次改变溶液pH值的办法，将杂蛋白沉淀除去，最后获得目标产物。
3.6.3有机溶剂沉淀法
3.6.3.1机理分析进展
1)加入溶剂后会使水溶液的介电常数降低，而使蛋白质分子间的静电引力增大，
导致凝集和沉淀。
2)蛋白质的溶剂化，使原来和蛋白质结合的水被溶剂所取代，从而降低了它们
的溶解度。
3)有机溶剂可能破坏了蛋白质的某种键如氢键，使其空间结构发生某种程度的
变化，致使一些原来包在内部的疏水基团暴露于表面并与有机溶剂的疏水基团结合形成疏水层，从而使蛋白质沉淀。
3.6.3.2优缺点
优点：分辨能力比盐析法高，即一种蛋白质或其他溶质只在一个比较窄的有机溶剂浓度范围内沉淀；沉淀不用脱盐，过滤比较容易（如有必要，可用透析袋脱有机溶剂）。
缺点：对某些具有生物活性的大分子容易引起变性失活，操作需在低温下进行。成本高。
3.6.3.3有机溶剂沉淀的影响因素
3.6.4非离子多聚沉淀法
20世纪60年代非离子型聚合物开始用于分离血纤维蛋白原和免疫球蛋白，从此高相对分子质量非离子聚合物沉淀蛋白质的方法被广泛使用，如：聚乙二醇（PEG）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、葡聚糖等。
3.6.
4.1基本原理
1)沉淀作用是聚合物与生物大分子发生共沉淀作用。
2)由于聚合物有较强的亲水性，使生物大分子脱水而发生沉淀。
3)聚合物与生物大分子之间以氢键相互作用形成复合物，在重力作用下形成沉
淀析出。
4)通过空间位置排斥，使液体中生物大分子被迫挤聚在一起而发生沉淀。
3.6.
4.2特点（优缺点）
1)操作条件温和，不易引起生物大分子变性
2)沉淀效能高，使用很少量的PEG即可以沉淀相当多的生物大分子
3)沉淀后有机聚合物比较难以去除
3.6.
4.3方法
1)选用两种水溶性非离子多聚物组成液液两相体系，不等量分配，而造成分离。
2)选用一种水溶性非离子多聚物，使生物大分子在同一液相中，由于被排斥相
互凝聚而沉淀析出。
3.6.5聚电解质沉淀法
聚电解质是含有重复离子化基团的水溶性聚合物，可用于蛋白质沉淀的聚电解质有聚丙烯酸、聚乙烯亚胺、羧甲基纤维素和离子型多糖如肝素等。
3.6.5.1基本原理
蛋白质分子的相反电荷与聚电解质结合，形成一个多分子络合物，当络合物超过游离蛋白质的溶解度极限值时，就发生沉淀。
3.7核酸的沉淀方法
核酸分离纯化应维持在0-4℃的低温条件下，以防止核酸的变性和降解。
为防止核酸酶引起的水解作用，可加入十二烷基硫酸钠(SDS)、乙二胺四乙酸(EDTA)、8-羟基喹啉、柠檬酸钠等以抑制核酸酶的活性。
1)有机溶剂沉淀法
2)等电点沉淀法
3)钙盐沉淀法
4)溶剂沉淀法
3.7.1有机溶剂沉淀法
由于核酸都不溶于有机溶剂，所以可在核酸提取液中加入乙醇、异丙醇或2-乙氧基乙醇，使DNA或RNA沉淀下来。
3.7.1.1核酸沉淀的形状与其相对分子质量密切相关：
1)相对分子质量>106Da的双链DNA可以丝状纤维缠绕在玻棒上；
2)相对分子质量稍小的双链DNA或单链DNA、RNA则以凝胶形式存在。
3)这些核酸经离心后存在于沉淀中，用70%乙醇洗涤，除去其它盐和小分
子物质，干燥后即为核酸制品。
3.7.2等电点沉淀法
1)脱氧核糖核蛋白的等电点为pH4.2；
2)核糖核蛋白的等电点为pH2.0-2.5；
3)tRNA的等电点为pH5。
3.7.3钙盐沉淀法
3.7.4选择性溶剂沉淀法
1)在核酸提取液中加入氯仿/异戊醇或氯仿/辛醇，振荡一段时间，使蛋白质
在氯仿/水界面上形成凝胶状沉淀而离心除去，核酸仍留在水溶液中。
2)在对氨基水杨酸等阴离子化合物存在下，核酸的苯酚水溶液提取液中，
DNA和RNA都进入水层，而蛋白质沉淀于苯酚层中被分离除去。
3)在DNA与RNA的混合液中，用异丙醇选择性地沉淀DNA而与留在溶
液中的RNA分离。
3.8讨论和作业
3.8.1四环素的提取原理及过程
基本原理：
1)四环素由链丝菌发酵获得
2)四环素等电点pI=5。当溶液的pH等于等电点时，四环素易从水溶液中沉淀
出来（游离碱），因此可用于四环素的提取。
3)四环素又能与尿素形成1：1的复盐，从水溶液中沉淀出来，该复盐溶于有机
溶剂时，即分解成四环素和尿素。
4)四环素与尿素的这一反应具有特异性：金霉素，土霉素都不能与尿素形成复
合物沉淀。利用这一性质，可精制四环素。
过程：
1)预处理
发酵液；过滤（加草酸酸化至PH1.7-1.8，分别加0.2％(w/v)黄血盐、硫酸锌）；
滤渣和滤液；
2)第一步沉淀提取
滤液（7000-9000u/ml）；搅拌下慢慢加入浓氨水调pH4.810-15℃，滤液搅拌30min，过滤；沉淀粗碱
3)第二步沉淀提取
粗碱；溶于尿素盐酸溶液中（粗碱干重:尿素:水:浓HCl1:2:2:0.25）；粗碱尿素溶液；浓氨水调pH4.6～4.8搅拌20min，过滤；四环素尿素复盐沉淀；溶于酸性丁醇中复盐干重:丁醇:浓HCl＝1:10:0.3(丁醇先，搅拌下滴加HCl)；丁醇悬浮液溶液，丁醇清液；结晶。
1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析 系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比， c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流 电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压 r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停 留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。
1-5采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如题1-5图所示。其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。 指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 题1-5图蒸汽机转速自动控制系统 解在本系统中，蒸汽机是被控对象，蒸汽机的转速ω是被控量，给定量是设定的蒸汽机希望转速。离心调速器感受转速大小并转换成套筒的位移量，经杠杆传调节供汽阀门，控制蒸汽机的转速，从而构成闭环控制系统。 系统方框图如图解1-5所示。
模拟电子技术复习资料总结 第一章半导体二极管 一.半导体的基础知识 1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。 2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。 3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。 4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。 5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。体现的是半导体的掺杂特性。*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。 *N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。 6.杂质半导体的特性 *载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。 *体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。 *转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。 7. PN结 * PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。 * PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。 8. PN结的伏安特性 二. 半导体二极管 *单向导电性------正向导通，反向截止。 *二极管伏安特性----同ＰＮ结。 *正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。 *死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。 3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若V阳>V阴( 正偏)，二极管导通(短路); 若V阳 2) 等效电路法 直流等效电路法 *总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低: 若V阳>V阴( 正偏)，二极管导通(短路); 若V阳 电 子 技 术 基 础 教 案 §1-1 半导体的基础知识 目的与要求 1. 了解半导体的导电本质， 2. 理解N型半导体和P型半导体的概念 3. 掌握PN结的单向导电性 重点与难点 重点 1.N型半导体和P型半导体 2. PN结的单向导电性 难点 1.半导体的导电本质 2.PN结的形成 教学方法 讲授法,列举法,启发法 教具 二极管,三角尺 小结 半导体中载流子有扩散运动和漂移运动两种运动方式。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。在半导体中，如果载流子浓度分布不均匀，因为浓度差，载流子将会从浓度高的区域向浓度低的区域运动，这种运动称为扩散运动。 多数载流子因浓度上的差异而形成的运动称为扩散运动 PN结的单向导电性是指PN结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态。 布置作业 1.什么叫N型半导体和P型半导体 第一章常用半导体器件 §1-1 半导体的基础知识 自然界中的物质，按其导电能力可分为三大类：导体、半导体和绝缘体。 半导体的特点： ①热敏性 ②光敏性 ③掺杂性 导体和绝缘体的导电原理：了解简介。 一、半导体的导电特性 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，如硅(Si)、锗(Ge)。硅和锗是4价元素，原子的最外层轨道上有4个价电子。 1．热激发产生自由电子和空穴 每个原子周围有四个相邻的原子，原子之间通过共价键紧密结合在一起。两个相邻原子共用一对电子。室温下，由于热运动少数价电子挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位这个空位称为空穴。失去价电子的原子成为正离子，就好象空穴带正电荷一样。 在电子技术中，将空穴看成带正电荷的载流子。 2．空穴的运动（与自由电子的运动不同） 有了空穴，邻近共价键中的价电子很容易过来填补这个空穴，这样空穴便转移到邻近共价键中。新的空穴又会被邻近的价电子填补。带负电荷的价电子依次填补空穴的运动，从效果上看，相当于带正电荷的空穴作相反方向的运动。 3.结论 （1）半导体中存在两种载流子，一种是带负电的自由电子，另一种是带正电的空穴，它们都可以运载电荷形成电流。 （2）本征半导体中，自由电子和空穴相伴产生，数目相同。 （3）一定温度下，本征半导体中电子空穴对的产生与复合相对平衡，电子空穴对的数目相对稳定。 （4）温度升高，激发的电子空穴对数目增加，半导体的导电能力增强。 空穴的出现是半导体导电区别导体导电的一个主要特征。 二、N型半导体和P型半导体 本征半导体 完全纯净的、结构完整的半导体材料称为本征半导体。 杂质半导体 在本征半导体中加入微量杂质，可使其导电性能显著改变。根据掺入杂质的性质不同，杂质半导体分为两类：电子型（N型）半导体和空穴型（P型）半导体。 1. N型半导体 在硅（或锗）半导体晶体中，掺入微量的五价元素，如磷（P）、砷（As）等，则构成N型半导体。 在纯净半导体硅或锗中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子，热激发形成的空穴 数字电子技术基础期末考试试卷 课程名称 数字电子技术基础 A 卷 考试形式 闭 卷 考核类型 考试 本试卷共 4 大题，卷面满分100分，答题时间120分钟。 一、填空题：（每小题2分，共10分） 1．二进制数（1011.1001）2转换为八进制数为 (13.41) ，转换为十六进为 B9 。 2．数字电路按照是否具有记忆功能通常可分为两类： 组合逻逻辑电路 、 时序逻辑电路 。 3．已知逻辑函数F ＝A ⊕B ，它的与非-与非表达式为 ，或与非表达式 为 。 4．5个变量可构成 32 个最小项，变量的每一种取值可使 1 个最小项的值为1。 5．555定时器构成的施密特触发器，若电源电压V CC ＝12V ，电压控制端经0.01μF 电容接地，则上触发电平U T+ ＝ V ，下触发电平U T –＝ V 。 二、化简题：（每小题10分，共20分） 1．用代数法将下面的函数化为最简与或式：F=C ·[ABD BC BD A +++(B+C)D] 2. 用卡诺图法将下列函数化简为最简与或式： F(A 、B 、C 、D)=∑m （0,2,4,5,7,13）+∑d(8,9,10,11,14,15) 三、分析题：（每小题10分，共40分） 1．试分析题1图所示逻辑电路，写出逻辑表达式和真值表，表达式化简后再画出新的逻辑图。 题 1图 得分 评卷人 2．74161组成的电路如题 2 图所示，分析电路，并回答以下问题： （1）画出电路的状态转换图（Q 3Q 2Q 1Q 0）； （2）说出电路的功能。（74161的功能见表） 题 2 图 …………………密……………………封…………………………装…………………订………………………线……………………… 习 题 2.1 什么是线性系统其最重要的特性是什么下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统 (1) x x x x x i o o o o 222=++&&& (2) x tx x x i o o o 222=++&&& (3) x x x x i o 222o o =++&&& (4) x tx x x x i o o o 222o =++&&& 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。 2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有 即 x c x c c x m i &&&&1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 消除中间变量有 (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++&& 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 图（题2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 消除中间变量,并化简有 u R C u C C R R u R C u R C u C C R R u R C i i i o o o 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1)()1(1+++=-+ ++&&&&&&& (2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有 消除中间变量,并化简有 2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。图中M 为输入转矩,C m 为圆周阻尼，J 为转动惯量。 解：设系统输入为M （即），输 出θ(即)，分别对圆盘和质块进行动力学分析，列写动力学方程如下： 消除中间变量 x ,即可得到系统动力学方程 KM M c M m C R c k KJ c C km R cJ mC mJ m m m ++=++-++++&&&&&&&&&θ θθθ）（2 2 )()() 4(2.5 输出y(t)与输入x(t)的关系为y(t)= 2x(t)+0.5x 3(t)。 （1）求当工作点为x o =0,x o =1,x o =2时相应的稳态时输出值； （2）在这些工作点处作小偏差线性化模型，并以对工作的偏差来定 《模拟电子技术基础》教案 1、本课程教学目的： 本课程是电气信息类专业的主要技术基础课。其目的与任务是使学生掌握常用半导体器件和典型集成运放的特性与参数，掌握基本放大、负反馈放大、集成运放应用等低频电子线路的组成、工作原理、性能特点、基本分析方法和工程计算方法；使学生具有一定的实践技能和应用能力；培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程和深入学习这方面的内容打好基础。 2、本课程教学要求： 1．掌握半导体器件的工作原理、外部特性、主要参数、等效电路、分析方法及应用原理。 2．掌握共射、共集、共基、差分、电流源、互补输出级六种基本电路的组成、工作原理、特点及分析，熟悉改进放大电路，理解多级放大电路的耦合方式及分析方法，理解场效应管放大电路的工作原理及分析方法，理解放大电路的频率特性概念及分析。 3．掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法，理解负反馈对放大电路性能的影响，熟练掌握深度负反馈条件下闭环增益的近似估算，了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件及其消除原则。 4．了解集成运算放大器的组成和典型电路，理解理想运放的概念，熟练掌握集成运放的线性和非线性应用原理及典型电路；掌握一般直流电源的组成，理解整流、滤波、稳压的工作原理，了解电路主要指标的估算。 3、使用的教材： 杨栓科编，《模拟电子技术基础》，高教出版社 主要参考书目： 康华光编，《电子技术基础》（模拟部分）第四版，高教出版社 童诗白编，《模拟电子技术基础》，高等教育出版社， 张凤言编，《电子电路基础》第二版，高教出版社， 谢嘉奎编，《电子线路》（线性部分）第四版，高教出版社， 陈大钦编，《模拟电子技术基础问答、例题、试题》，华中理工大学出版社，唐竞新编，《模拟电子技术基础解题指南》，清华大学出版社， 孙肖子编，《电子线路辅导》，西安电子科技大学出版社， 谢自美编，《电子线路设计、实验、测试》（二），华中理工大学出版社， 绪论 本章的教学目标和要求： 要求学生了解放大电路的基本知识；要求了解放大电路的分类及主要性能指标。 本章总体教学内容和学时安排：（采用多媒体教学） §1－1 电子系统与信号0.5 §1－2 放大电路的基本知识0.5 习 题 2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x i o o o o 222=++ (2) x tx x x i o o o 222=++ (3) x x x x i o 222o o =++ (4) x tx x x x i o o o 222o =++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。 2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有 x m x c x x c i o o 2 o 1 )(=-- 即 x c x c c x m i 1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 )1()()(1 x x c k x x o i -=- )2()(2 x k x x c o o =- 消除中间变量有 x ck x k k x k k c i o 1 2 1 o 2 1 )(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x x c o o i o i 2 1 )()(=-+- 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 图（题2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 ?+=idt C i R u o 12 2 i R u u o i 1 1=- 第一章 半导体基础知识 自测题 一、（1）√ （2）× （3）√ （4）× （5）√ （6）× 二、（1）A （2）C （3）C （4）B （5）A C 三、U O1≈1.3V U O2＝0 U O3≈－1.3V U O4≈2V U O5≈2.3V U O6≈－2V 四、U O1＝6V U O2＝5V 五、根据P CM ＝200mW 可得：U CE ＝40V 时I C ＝5mA ，U CE ＝30V 时I C ≈6.67mA ，U CE ＝20V 时I C ＝10mA ，U CE ＝10V 时I C ＝20mA ，将改点连接成曲线，即为临界过损耗线。图略。 六、1、 V 2V mA 6.2 A μ26V C C CC CE B C b BE BB B =-====-= R I U I I R U I β U O ＝U CE ＝2V 。 2、临界饱和时U CES ＝U BE ＝0.7V ，所以 Ω ≈-= == =-= k 4.45V μA 6.28mA 86.2V B BE BB b C B c CES CC C I U R I I R U I β 七、T 1：恒流区；T 2：夹断区；T 3：可变电阻区。 习题 1.1（1）A C （2）A （3）C （4）A 1.2不能。因为二极管的正向电流与其端电压成指数关系，当端电压为1.3V 时管子会因电流过大而烧坏。 1.3 u i 和u o 的波形如图所示。 1.4 u i 和u o 的波形如图所示。 t 1.5 u o 的波形如图所示。 1.6 I D ＝（V －U D ）/R ＝ 2.6mA ，r D ≈U T /I D ＝10Ω，I d ＝U i /r D ≈1mA 。 1.7 （1）两只稳压管串联时可得1.4V 、6.7V 、8.7V 和14V 等四种稳压值。 （2）两只稳压管并联时可得0.7V 和6V 等两种稳压值。 1.8 I ZM ＝P ZM /U Z ＝25mA ，R ＝U Z /I DZ ＝0.24～1.2k Ω。 1.9 （1）当U I ＝10V 时，若U O ＝U Z ＝6V ，则稳压管的电流为4mA ，小于其最小稳定电流，所以稳压管未击穿。故 V 33.3I L L O ≈?+= U R R R U 当U I ＝15V 时，由于上述同样的原因，U O ＝5V 。 当U I ＝35V 时，U O ＝U Z ＝5V 。 （2）=-=R U U I )(Z I D Z 29mA ＞I ZM ＝25mA ，稳压管将因功耗过大而损坏。 1.10 （1）S 闭合。 （2）。，Ω=-=Ω≈-=700)V (233)V (Dm in D m ax Dm ax D m in I U R I U R 1.11 波形如图所示。 1.12 60℃时I CBO ≈32μA 。 1.13 选用β＝100、I CBO ＝10μA 的管子，其温度稳定性好。 1.14 Q 1 CP Q 1 Q 0 &&D 1D 0第一组： 计算题 一、（本题20分） 试写出图示逻辑电路的逻辑表达式，并化为最简与或式。 解：C B A B A F ++=C B A B A F ++= 二、（本题25分） 时序逻辑电路如图所示，已知初始状态Q 1Q 0＝00。 （1）试写出各触发器的驱动方程； （2）列出状态转换顺序表； （3）说明电路的功能； 解：（1）100Q Q D =，101Q Q D =； （2）00→10→01 （3）三进制移位计数器 三、（本题30分） 由集成定时器555组成的电路如图所示，已知：R 1＝R 2＝10 k Ω，C ＝5μF 。 （1）说明电路的功能； （2）计算电路的周期和频率。 解：（1）多谐振荡器电路 （2）T 1＝7s ， T 2＝3.5s 四、（本题25分） 用二进制计算器74LS161和8选1数据选择器连接的电路如图所示， （1）试列出74LS161的状态表； （2）指出是几进制计数器； （3）写出输出Z 的序列。 "1" 解： （1）状态表如图所示 （2）十进制计数器 C R R CC u o （3）输出Z的序列是0010001100 第二组： 计算题 一、（本题20分） 逻辑电路如图所示，试答：1、写出逻辑式并转换为最简与或表达式，2、画出用“与”门及“或”门实现的逻辑图。 B 二、（本题25分） 试用与非门设计一个三人表决组合逻辑电路(输入为A、B、C，输出为F)，要求在A有一票决定权的前提下遵照少数服从多数原则，即满足：1、A=1时，F一定等于1，2、A、B、C中有两2个以上等于1，则输出F=1。 试：（1）写出表决电路的真值表； （2）写出表决电路的逻辑表达式并化简； （3）画出用与非门设计的逻辑电路图。 机械控制工程基础复习题1 1、 选择填空（30分，每小题2分） （下列各题均给出数个答案，但只有一个是正确的，请将正确答案的序号写在空白 处） 1.1在下列典型环节中，属于振荡环节的是 。 (A) 101.010)(2++= s s s G (B) 1 01.01)(2 ++=s s s G (C) 101 )(+=s s G 1.2系统的传递函数定义为在零初始条件下输出量的Laplace 变换与输入量的Laplace 变换之比，其表达式 。 （A ）与输入量和输出量二者有关 （B ）不仅与输入量和输出量二者有关，还与系统的结构和参数有关 （C ）只与系统的结构和参数有关，与输入量和输出量二者无关 1.3系统峰值时间p t 满足 。 （A ） 0)(=p p o dt t dx （B ）)()(∞=o p o x t x （C ）)()()(∞??≤∞-o o p o x x t x 其中，)(t x o 为系统的单位阶跃响应。 1.4开环传递函数为G (s )的单位反馈系统的静态速度误差系数的计算式为 。 (A) )(lim 0 s G K s v →= (B) )(lim 2 s G s K s v →= (C) )(lim 0 s sG K s v →= 1.5最大百分比超调量(%)p M 的定义式为 。 （A ）)()(max (%)∞-=o o p x t x M (B) %100) () ()(max (%)∞∞-= o o o p x x t x M （C ）) () (max (%)t x t x M i o p = 其中，)(t x i 为系统的输入量，)(t x o 为系统的单位阶跃响应，)(max t x o 为)(t x o 的最大值。 1.6给同一系统分别输入)sin()(11t R t x i ω=和)sin()(2t R t x r i ω=这两种信号（其中， r ω是系统的谐振频率，1ω是系统正常工作频率范围内的任一频率），设它们对应的稳态输出分别为)sin()(1111?ω+=t C t x o 和)sin()(222?ω+=t C t x r o ，则 成立。 （A ）21C C > （B ）12C C > （C ）21C C = 1.7 若一单位反馈系统的开环传递函数为) ()(1220 a s a s a s G += , 则由系统稳定的必 要条件可知， 。 （A ）系统稳定的充分必要条件是常数210,,a a a 均大于0 《电子技术基础》教案 适用学时：前60（54）学时 编写日期：2006年2月1日 §绪言 学时：1学时 教学内容 一、电子技术基础课的性质 电子技术研究怎样通过各种半导体管以及由它们组成的电路将微弱电信号进行放大、变换或重新组合，然后应用到各个领域。 电子技术基础课主要介绍半导体器件的结构、工作原理和功能等，进而说明各种基本电路的应用范围、效率和形式。 二、电子技术基础课程的内容 1、半导体器件 二极管、三极管、场效应管等是最常用的半导体器件，本书重点介绍二极管、三极管、场效应管的结构、工作原理、特性和主要参数，以及它们的简单检测方法。 2、放大和振荡电路 放大电路的放大功能是电子技术的重要理论依据。 3、集成运算放大器 4、直流电源 5、晶闸管电路 6、门电路及组合逻辑电路 7、触发器和时序电路 三、课程目的和学习方法 “电子技术基础”虽然是专业理论基础，但它具有很强的实践性。 §第一章常用半导体器件 第一节半导体的基本知识 学时：1学时 教学要求： 1．了解半导体的一般概念 2．理解半导体的导电机理与导电特性 3．理解掺杂半导体的产生及导电类型 4．了解PN结的概念 5．理解PN结形成的原理及PN结的单向导电性 教学内容 一、半导体的导电特性 （a ）硅和锗原子的简化结构模型 (b)晶体的共价键结构及电子空穴对的产生 图 1.1硅、锗原子结构模型及共价键结构示意图 二、N 型和P 型半导体 1、N 型半导体 在本征半导体中参入微量五价元素的杂质形成的半导体，其共价键结构如图1.2所示。常用的三价元素的杂质有磷、砷和锑等。 图1.2 N 2、P 型半导体 在本征半导体中参入微量三价元素的杂质形成的半导体，其共价键结构如图1.3所示。常用的三价元素的杂质有硼、铟等。 图1.3 P 三、PN 结及其单向导电性 1、PN 结的形成 所示。 数字电子技术基础试题（一） 填空题: （每空1数字电子技术基础试题（一） 一、分，共10分） 1．(30.25) 10 = ( ) 2 = ( ) 16 。 2 . 逻辑函数L = + A+ B+ C +D = 1 。 3 . 三态门输出的三种状态分别为：、和。 4 . 主从型JK触发器的特性方程= 。 5 . 用4个触发器可以存储位二进制数。 6 . 存储容量为4K×8位的RAM存储器，其地址线为12 条、数据线为 8 条。 二、选择题：(选择一个正确的答案填入括号内，每题3分，共30分) 1.设下图中所有触发器的初始状态皆为0，找出图中触发器在时钟信号作用下,输出电压波形恒为0的是：（C ）图。 2.下列几种TTL电路中，输出端可实现线与功能的电路是（D）。 A、或非门 B、与非门 C、异或门 D、OC门 3.对CMOS与非门电路，其多余输入端正确的处理方法是（D ）。 A、通过大电阻接地（>1.5KΩ） B、悬空 C、通过小电阻接地（<1KΩ） B、D、通过电阻接V CC 4.图2所示电路为由555定时器构成的（A ）。 A、施密特触发器 B、多谐振荡器 C、单稳态触发器 D、T触发器 5.请判断以下哪个电路不是时序逻辑电路（C ）。 A、计数器 B、寄存器 C、译码器 D、触发器 6．下列几种A/D转换器中，转换速度最快的是（A ）。 A、并行A/D转换器 B、计数型A/D转换器 C、逐次渐进型A/D转换器 B、D、双积分A/D转换器 7．某电路的输入波形u I 和输出波形u O 如下图所示，则该电路为（C）。 A、施密特触发器 B、反相器 C、单稳态触发器 D、JK触发器 8．要将方波脉冲的周期扩展10倍，可采用（C ）。 机械控制工程基础（专升本） 多选题 1. 微分环节的特点和作用是_______.(5分) (A) 输出提前于输入 (B) 干扰噪声放大 (C) 高通滤波 (D) 作为反馈环节，可改善系统的稳定性 (E) 作为校正环节，使系统的剪切频率增大 标准答案是：A,B,C,D,E 2. 闭环控制系统必不可少的环节有_______.(5分) (A) 输入输出 (B) 被控对象 (C) 测量环节 (D) 校正环节 (E) 比较环节 标准答案是：A,B,C,D,E 3. 若系统的传递函数为G(s)=10(s+5)/[s2(s+2)(s2+0.2s+100)]，则其特性是_______.(5分) (A) 其奈奎斯特曲线在频率趋于零时的起点处，应平行于负实轴 (B) 其奈奎斯特曲线在频率趋于无穷大的终点处，应平行于正实轴，并进入坐标原点 (C) 其Bode图的转折频率依次为2，3.14，10，50 (D) 其Bode图的幅频特性的斜率依次为[-40],[-60],[-100],[-80]dB/Dec (E) 系统的增益为5/2 标准答案是：A,B,C,D 4. 工程实际中常用的典型测试信号有________.(5分) (A) 脉冲信号 (B) 阶跃信号 (C) 斜坡信号 (D) 抛物线信号 (E) 正弦信号 标准答案是：A,B,C,D,E 5. PID调节器与无源器件的相位滞后-超前校正器在原理上的区别有_______.(5分) (A) PID调节器在低频段的斜率为-20dB/Dec，相位滞后-超前校正器的低频段斜率为0dB/Dec (B) PID 调节器的高频段的斜率为+20dB/Dec，相位滞后-超前校正器的高频段斜率为0dB/Dec (C) PID调节器对高频噪声敏感，无源器件的相位滞后超前校正器则不放大高频噪声 (D) PID调节器构成带阻滤波器 (E) PID调节器是带通滤波器 标准答案是：A,B,C 6. 单位负反馈系统的闭环传递函数为G(s)=9(0.2s+1)(0.5s+1)/[s2(0.1s+1)]，则系统特性为_______.(5分) (A) 它是II型系统 (B) 闭环系统包含的典型环节有六个 (C) 闭环系统跟踪斜坡信号的稳态误差为零 (D) 闭环系统跟踪阶跃信号的稳态误差为零 1 一. 填空题(每小题2.5分，共25分) 1． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 快速性 和 准确性 。 2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环系统 和 闭环系统 。 3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 微分方程 、 传递函数 等。 4． 误差响应 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 控制精度的程度。 5． 一阶系统 1 1 Ts +的单位阶跃响应的表达是 。 6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 频域性能指标 。 7． 频率响应是线性定常系统对 谐波 输入的稳态响应。 8． 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与 的类型有关。 9． 脉冲信号可以用来反映系统的 。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 。 二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分） 炉温控制系统 图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。 三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10分） 图2 四、求拉氏变换与反变换 (10分) 1． 求[0.5]t te -（5分） 2． 求 1 3[ ](1)(2) s s s -++（5分） R u 0 u i L C u 0u i (a) (b) (c) 五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分） 图3 六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。图4(a)中)(t x o 是输出位移。当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4（b ）所示。试求： 1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分) 2）该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ；(2分) 3）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分） 4）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e （5分）。 1.0 x 0 图4(a) 机械系统 图4（b ）响应曲线 图4 七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数1 510 += s G k ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差ss e 分别是多少？（10分） 第1、2课时 课题半导体特性、 PN 结、二极管课型 教学了解半导体的特性和PN 结的形成与特性 目的掌握二极管、稳压管的特性 重点PN结的形成与特性 难点二极管的伏安特性 教学过程 一、半导体的导电特性 1、光敏性、热敏性、可掺杂性 2、本征半导体：纯净的半导体称为本征半导体。 3、 N 型半导体 结构形成方式：掺入五价杂质元素使载流子数目增多，自由电子是多子 4、 P 型半导体 结构形成方式：掺入三价杂质元素使载流子数目增多，空穴是多子 二、 PN结的形成与特性 1、形成过程 2、特性：单向导电性 三、二极管 1、结构、外形、分类： (1)按材料分 : 有硅二极管，锗二极管和砷化镓二极管等。 (2 ）按结构分 : 根据 PN结面积大小 , 有点接触型、面接触型二极管。 (3 ）按用途分 : 有整流、稳压、开关、发光、光电、变容、阻尼等二极管。 (4 ）按封装形式分: 有塑封及金属封等二极管。 (5)按功率分 : 2、主要参数 3、判别办法：用万用表欧姆档判别正、负极及好坏。 4、二极管的伏安特性。 5、特殊功能二极管：稳压管、发光二极管 课后小结半导体有自由电子和空穴两种载流子参与导电 PN结具有单向导电性普通 二极管电路的分析主要采用模型分析法 稳压二极管和光电二极管结构与普通二极管类似，均由 PN 结构成。但稳压二极管工作在反向击穿区 第 3、4 课时 课题半导体三极管课型 教学1、了解三极管的结构与特性；2、掌握三极管的类型和电流放大原理； 目的3、理解三极管的特性曲线和主要参数。 重点三极管的电流放大原理 难点三极管的输入输出特性 教学过程 一、三极管的基本结构和类型 二、三极管在电路中的联接方式 三、三极管的电流放大作用及原理 三极管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置, 集电结反向偏置。 1）发射区向基区发射电子的过程 2）电子在基区的扩散和复合过程 I C I B 3）电子被集电区收集的过程 二、特性曲线和主要参数 1、输入特性：i B=f(u BE)u CE常数 2、输出特性：i C=f(u CE)i B常数 课后小结了解三极管的结构与特性；掌握三极管的类型和电流放大原理；理解三极管的特性曲线和主要参数。 数字电子技术基础知识总结引导语：数字电子技术基础知识有哪些呢？接下来是小编为你带来收集整理的文章，欢迎阅读！ 处理模拟信号的电子电路。“模拟”二字主要指电压(或电流)对于真实信号成比例的再现。 其主要特点是： 1、函数的取值为无限多个; 2、当图像信息和声音信息改变时，信号的波形也改变，即模拟信号待传播的信息包含在它的波形之中(信息变化规律直接反映在模拟信号的幅度、频率和相位的变化上)。 3.初级模拟电路主要解决两个大的方面：1放大、2信号源。 4、模拟信号具有连续性。 用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。 其主要特点是： 1、同时具有算术运算和逻辑运算功能 数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算(与、或、非、判断、比较、处理等)，因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。 2、实现简单，系统可靠 以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电源电压的小的波动对其没有影响，温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。 3、集成度高，功能实现容易 集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小规模集成电路(SSI)、中规模集成电路(MSI)、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能。 模拟电路是处理模拟信号的电路;数字电路是处理数字信号的电路。 模拟信号是关于时间的函数，是一个连续变化的量，数字信号则是离散的量。因为所有的电子系统都是要以具体的电子器件，电子线路为载体的，在一个信号处理中，信号的采集，信号的恢复都是模拟信号，只有中间部分信号的处理是数字处理。具体的说模拟电路主要处理模拟信号，不随时间变化，时间域和值域上均连续的信号，如语音信号。而数 ◎闭环控制系统主要由给定环节、比较环节、运算放大环节、执行环节、被控对象、检测环节（反馈环节）组成 ◎开环控制反馈及其类型：内反馈、外反馈、正反馈、负反馈。 ◎1、从数学角度来看，拉氏变换方法是求解常系数线性微分方程的工具。可以分别将“微分”与“积分”运算转换成“乘法”和“除法”运算，即把微分、积分方程转换为代数方程。对于指数函数、超越函数以及某些非周期性的具有不连续点的函数，用古典方法求解比较烦琐，经拉氏变换可转换为简单的初等函数，就很简便。 2、当求解控制系统输入输出微分方程时，求解的过程得到简化，可以同时获得控制系统的瞬态分量和稳态分量。 3、拉氏变换可把时域中的两个函数的卷积运算转换为复频域中两函数的乘法运算。在此基础上，建立了控制系统传递函数的概念，这一重要概念的应用为研究控制系统的传输问题提供了许多方便。 ◎描述系统的输入输出变量以及系统内部各变量之间的数学表达式 称为系统的数学模型，各变量间的关系通常用微分方程等数学表达式来描述。 ◎建立控制系统数学模型的方法主要有分析法（解析法）、实验法 ◎建立微分方程的基本步骤：1、确定系统或各元件的输入输出，找出各物理量之间的关系 2、按照信号在系统中的传递顺序，从系统输入端开始列出动态微分方程 3、按照系统的工作条件，忽略次要元素，对微分方程进行简化 4、消除中间变量 5整理微分方程，降幂排序，标准化。 ◎传递函数具有以下特点：1、传递函数分母的阶次与各项系数只取决于系统本身的固有特性，而与外界输入无关。 2、当系统在初始状态为0时，对于给定的输入，系统输出的拉氏逆变换完全取决于系统的传递函数。 x0(t)=L^-1[X0(s)]=L^-1[G(s)Xi(s)] 3、传递函数分母中s 的阶次n 不小于分子中s 的阶次m ，即n ≥m 。这是由于实际系统或元件总是具有惯性的 ◎方框图的结构要素：1、传递函数方框。2、相加点。3、分支点。 ◎时间响应及其组成：瞬态响应：系统在某一输入信号作用下，其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程，也称动态响应，反映了控制系统的稳定性和快速性。 稳态响应：当某一信号输入时，系统在时间t 趋于无穷时的输出状态，也称静态响应，反映了系统的准确性。 ◎二阶系统的微分方程和传递函数： ◎系统稳态误差0lim (s)H(s)p s K G →=0 lim (s)H(s)v s K sG →=2 0lim (s)H(s)a s K s G →= ◎二阶系统响应的性能指标：1、上升时间r t ，响应曲线从原始工作状态出发，第一次达到稳态值所需要的时间定义为上升时间。对于过阻尼系统，上升时间定义为响应曲线从稳态值得10%上升到90%所需要的时间。2、峰值时间p t ，响应曲线达到第一个峰值所需要 的时间定义为峰值时间。3、最大超调量p M ，超调量是描述系统 相对稳定性的一个动态指标。一般用下式定义系统的最大超调量。 4、调整时间 s t 。5、振荡次数N ，在调整时间s t 内，0(t)x 穿越其稳定值0()x ∞次数的一半定义为振荡次数。（振荡次数与n ω无关，ξ 越大N 越小） ◎由此可见，系续稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根全部具有负实部。系统的特征根就是系统闭环传递函数的极点，因此，系统稳定的充分必要条件还可以表述为系统闭环传递函数的极点全部位于［S ］平面的左半平面 线性定常系统对正弦输入的稳态响应被称为频率响应，该响应的频率与输入信号的频率相同，幅值和相位相对于输入信号随频率w 的变化而变化，反映这种变化特性的表达式0()i X X ω和-arctanTw 称系统的频率特性，它与系统传递函数的关系将G(S)中的S 用jw 歹取代，G(jw)即为系统的频率特性。 学习《电子技术基础》的一些心得体会 ZD8898 一.电子技术基础是通信、电子信息、自动控制、计算机等专业的 专业基础课程 电子技术基础包含了《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》两门最重要的专业基础课程。是上述专业最底层，最基础的课程。首先要从思想上高度重视这两门基础课的学习，你才能学好这两门课。如果这两门基础课程学不好，可以肯定，其它的专业课程也学不好。因为没有扎实的电子技术方面的基础，就无法理解和掌握其它的专业课程的知识。例如高频电路、自动控制、计算机接口电路、微型计算机技术等等。假如你对放大、反馈、振荡、滤波电路都读不懂，你怎么能读懂彩色电视机电路图、DVD电路图？如果你对数字电路一窍不通，你怎么去学习计算机硬件和软件知识？你怎么能成为出色的电气工程师？ 二.培养对电子技术的兴趣，使你学好电子技术有充足的学习动力 大家都知道，如果你想要学习某个方面的知识和技能，就必须对这方面有浓厚的兴趣才能学好。 例如歌手，除了其本身有好的嗓子外，他（她）们肯定对唱歌有浓厚的兴趣，他（她）们才能如此刻苦去学习，才能成为百姓们喜爱的歌唱演员。中央电视台〈星光大道〉节目中出来的歌手，如李玉刚、阿宝、朱之文、石头、玖月奇迹、凤凰传奇、王二妮等等就是最好的例子。 同样，学习电子技术基础也如此。只有对这门课程有兴趣，不是老师要我学，而是我要学。只有这样自己才能变被动学习为主动学习，才能学好电子技术基础。 本人能从事电子技术工作数十年，其中一个非常重要的原因就是爱好电子技术，对电子技术有浓厚的兴趣。我在大学学的专业是物理专业，而不是电子专业。毕业后分配到三线的工厂，当时正是文化革命时期，到了工厂就接受工人阶级再教育，六、七年的时间，和其它工人师傅一样，一直在车间生产第一线。三班倒，干的是高温作业，又热又累的工作。尽管干的别的工种的活，但我热爱电子技术。到工厂之后，对电器、电子特别有兴趣。就自学电工、半导体以及电子方面的知识。自己组装收音机、电视机等。电子技术的水平得到提高。在车间实现了多项技术革新。如程序控制的熔结炉、涡流棒材探伤仪等。后来成为电气工程师。80年代，本人又从研究所调回学校，从事科研和教学工作。同时负责实验室的仪器设备的电器维修工作。所以说兴趣爱好是学习的动力和源泉。本人深有体会。 三.电子技术基础是比较难学的课程。 无论是〈模拟电子技术基础〉或〈数字电子技术基础〉课程都是难度较大的课程。《电子技术基础》正式教案
数字电子技术基础试题及答案
2机械控制工程基础第二章答案
模拟电子技术基础教案
2机械控制工程基础第二章答案
清华大学《模拟电子技术基础》习题解答与答案
数字电子技术基础答案
机械控制工程基础复习题及复习资料
《电子技术基础》教案
数字电子技术基础期末考试试卷及答案1[1]
机械控制工程基础
机械控制工程基础期末试卷_答案2解析
(完整word版)中等职业学校《电子技术基础》教案.doc
数字电子技术基础知识总结
机械控制工程基础复习重点总结
学习《电子技术基础》的一些心得体会
相关主题
文本预览