電子系統(tǒng)課程課件

學習方法預習聽課復習完成作業(yè)1.1電力系統(tǒng)與電子系統(tǒng)1.2信號及其頻譜1.3電子系統(tǒng)組成框圖1.4電子技術及其發(fā)展概述第1章電子系統(tǒng)概述學習本章后，讀者將了解：實際的兩大電路系統(tǒng):電力系統(tǒng)和電子系統(tǒng)的主要功能；信號的概念，典型信號的頻譜；電子系統(tǒng)的組成框圖；電子技術及其發(fā)展簡史。1.1電力系統(tǒng)與電子系統(tǒng) 實際電路系統(tǒng)主要有電力系統(tǒng)和電子系統(tǒng)。

電力系統(tǒng)的主要作用：實現電能的生產、變換、傳輸、分配和使用。電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網、配電網和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉換成電能并輸送和分配到用戶的一個統(tǒng)一系統(tǒng)。發(fā)電廠：通過發(fā)電機等設備將一次能源轉換成電能。水利發(fā)電廠：水的勢能→電能火力發(fā)電廠：化學能（燃燒煤、石油等）→電能核電廠：原子能→電能。輸電網和配電網是由電力變壓器、電力線路、電力開關設備和電力電容器等組成的、跨越廣大地理區(qū)域的一個巨大電路。變電站：變壓器，電容器，電力開關設備輸電線路：桿塔，絕緣子，導線發(fā)電廠生產的電能經過輸電網和配電網將電能輸送和分配到用戶的用電設備（電動機、家用電器和照明等設備），從而完成電能從生產到使用的整個過程。

到達用戶的單相正弦配電電壓是220V、50Hz，三相正弦配電電壓是380V、50Hz。

電力系統(tǒng)為工業(yè)、農業(yè)和社會生活的電氣化建立起堅實的物質基礎，產生了服務于電力系統(tǒng)的電氣工程學科。

電子系統(tǒng)是由電子電路和傳輸介質組成的、完成特定功能的整體。

電子電路是由電子元件組成的、實現特定功能的電路。電子系統(tǒng)是由電子電路和傳輸介質組成的、完成特定功能的整體。計算機主板

與電力系統(tǒng)處理能量不同，電子系統(tǒng)的主要作用是實現電信號的產生、獲取、放大、變換、傳輸、識別和應用等功能（或部分功能），處理的對象是電信號。

信號是隨時間變化的某種物理量，是信息的表現形式與傳送載體。例如，體溫反映人的健康信息，體溫37oC表示健康，38oC表示略有小疾。一般情況下，用電子系統(tǒng)處理電信號(電壓或電流)比其他方式（如機械方式）容易、成本低和可靠性高，故通常將各種非電信號轉換為電信號再進行處理。因此,電子系統(tǒng)成為信息化社會的物質基礎，例如通信系統(tǒng)、電視系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)等。例如耳，薦有線棄擴音著系統(tǒng)拾音器音頻放大器揚聲器傳感證器(少或換盈能器孫)：將非銹電信祥號轉賠換為牧電壓諸或電迎流信但號，犬是電殊子系杯統(tǒng)實紫際的慨信號株源之畜一。音頻斷放大蒼器：實現求電壓桃和功剝率放并大的張電子乎電路就。電壓（弱飼）電壓（強漸）聲音（強拆）聲音（弱李）執(zhí)行芬器：將電竭信號押還原寺為原通始的博非電茶信號鋸的部仙件，濫去影沒響物友理世客界。掉通常推用電噴阻模陷擬，曬作為腥電子移系統(tǒng)昂的負垂載。en捧d1.蘿2襲信號屢及其徒頻譜信號是隨藝時間紛變化民的某宋種物降理量插，是轉信息寸的表寧現形明式與封傳送蔬載體馳。傳感歪器作碌為電飽子系背統(tǒng)的肌一種法實際信號炭源,可等奶效為靈電壓賢源或稈電流衛(wèi)源,縫是時旬間的陡函數杠。R+-R1.芳2.艦1皂信號1.嗎2.扭1幸信號1.荷2.理2護信號零的頻熊譜RLRL+-VO如果而電壓峰（或缸電流懶）在扁某個母值域漲內可佩連續(xù)集取值勸則稱利為連鈔續(xù)信言號或模擬鉤信號。例如盾，電軍壓是鴿時間變的正穩(wěn)弦函酸數值域慣:譽[-箏Vm,+萄Vm]如果答電壓異（或戴電流好）在頑某個訊值域羊內只采能是山某個幻玉單位警量的邊整倍簡數則詠稱為離散勿信號職或數豪字信丸號。例如攜，單投位量絹為1匙mV柏，數罰字電器壓信尊號的喜幅值蝕只能穩(wěn)是0聲m憤V、展±1萌m塑V、鼠±2蹲m嚷V、停…、爺±n勺m刻V瓦。toto模擬拳信號to多值數字信號二值慌數字鏡信號模擬括電路齒（A窗na合lo霞g痰Ci掘rc復ui觀t）是處晚理模牲擬信習號的賤電子稿電路敗，是繡模擬室電子甘技術蠻基礎嚴要討捆論的碑主要貨內容烤。數字羅電路吊(D胃ig皂it光al輩C僵ir坦cu顫it孟)是處理旱數字薯信號鋸的電劇子電歲路。模數河轉換拒電路(A部na爹lo溜g懲to甲D拳ig屢it循al蠅C等on專ve泉rt告er服,AD遵C)是平實現莊模擬佛信號熟轉換組為數蓄字信朱號的禽電子觀電路幼。數模聽轉換愿電路（D翁ig駝it動al褲t鞠o撇An春al肌og觸C芒on修ve江rt均er引,DA墾C)是緩實現丹數字絡信號載轉換俱為模睬擬信屯號的榆電子彩電路框。通常正，數胡字電集路、敗模數追轉換女電路姻和數池模轉摸換電賄路是憲數字減電子調技術亦基礎岡要討威論的鏈主要擋內容筋。en味d1.襖2.涌2救信號隊的頻病譜信號會承載構的重茂要信匠息之艘一是默它的瓣頻譜站信息攀。正弦營信號奔常作剝?yōu)槟Ｄ鷶M電刑路的肯標準泰信號渣或測但試信赤號。幅度匹頻譜批：信號幅度蠻與頻喪率的關喊系相位桿頻譜大：信號相位轟與頻您率的關鳥系幅度瘡頻譜脾和相唯位頻河譜統(tǒng)稱竟為信番號的腰頻譜是。1.看周襪期信趨號的擴頻譜如果銜信號勁是時奧間的索周期凱函數灣則稱貓為周四期信您號。T-登--年-信閘號的巖周期--蠻--岡信號圍的頻歸率角頻率初相位，幅度3個信息：---wj,mV例如+=jw)sin()(,mtVtv如果錯周期腐信號滿足僑狄里氧赫利低條件（Di掌ri崗ch乎le索t‘龜s楊Co翅nd拌it雕io乓n）汁，則語可展假開為扣傅里墳葉級搬數。從狄里漁赫利買條件低：①在任臟意周賓期內緩絕對虎可積張，即②在任烤意周扁期內千只有蔬有限半個極云值；③在任滔意周皂期內賣只有玩有限歷個不普連續(xù)處點；直流陡分量n=執(zhí)1–傅基波漫分量n>滴1–烈諧波嬸分量交流歡分量例更求侄電壓古周期匠方波輸信號既的傅姑里葉故級數踐。解：toVST2TωoVn(ω)VS/2ω03ω05ω0oω03ω05ω0ω波形 幅度譜 相位譜周期率電壓漲信號色作用握到電盛阻R秧上的皆平均輛功率油P為V是丘電壓導信號趁的有添效值嘗，總平偷均功武率等狼于各訂次分輕量平念均功坐率之斧和。是各血次正弊弦波豆的有箏效值卷。所以終,信魄號的羞幅度技譜反暖映了斃信號頌的功率邀分布，是蠟信號物最重述要的案特性為之一規(guī)。如果治周期禾T趨蠢于無塑窮大旬，則蘆周期艷信號賓變化防為非給周期懇信號品。因顛此，劇非周低期信喝號的另角頻羊率ω0=2肥π/退T是饒無窮血小量警，信旋號的循頻譜遵將在村角頻姜率軸訓上連攻續(xù)分嶼布。2.最非萌周期息信號仰的頻蛇譜如果死模擬軋信號絕對土可積頓，即則存稠在傅負里葉鎖變換事對:V(鑰jω角)即屆是非贏周期姑信號飽的頻洋譜。謝其中螺∠V殺(j圣ω)鑄是相浸位譜貝，|攀V(球jω柄)|安是幅抓度譜鴿，|呢V(顛jω瘡)|2是功寄率譜樓。例蒙求刪電壓綢單脈獵沖信玻號的胡頻譜樓:解:toVSτ-τ幅度伙譜是牢連續(xù)謀分布辨的，副并且每脈沖蹈寬度銜（2洗τ）館越窄違，高思頻分解量越襯多；交頻譜賽幅度抓與脈絕沖幅績度和哈脈沖猜寬度堂之積刃（τ輕VS）成痛正比杯。ωo|V(jω)|τVS在工動程實竿際中邪，信們號作靜用的沖時段手通常晨是有披限的逮，滿斜足絕綿對可母積條徑件，濫信號掠的頻宮譜總照是存盛在的該。例如伸，音宰頻信店號的盈頻譜扔在[隨20絮Hz續(xù),2缸0k勉Hz流]范勾圍內奴連續(xù)簡分布野。對工且程實椅際問瘋題有槽重要灰影響羊的信李號稱共為有救用信噴號(伐有效然信號找),合通常床有用派信號亡的頻替譜范暢圍是至有限矮的。表1設.2索.2典型杯信號閑的頻棵率范委圍信號頻率范圍信號頻率范圍心電信號0.05Hz～200Hz調頻無線電信號88MHz～108MHz音頻信號20Hz～20kHz超高頻電視信號470MHz～806MHz模擬電視信號直流～4.5MHz衛(wèi)星電視信號3.7GHz～4.2GHz調幅無線電信號540kHz～1600kHz電子遼電路特總是餅處在潤復雜運的電機磁環(huán)頭境中辜。因盈此,微除了左有用土信號王外,低工程字實際駛問題啊中還施存在滾干擾條和噪最聲信嗽號。3.姻干遮擾和守噪聲補信號白的頻載譜自然礎界的戒雷電織、電美力輸壟電線填路、貓無線標電臺給和電宮視臺確、電永動機眠的起顧停等疫產生炕的電億磁現伸象必膏然在逐電子濟電路乳中產衰生電壓番或電殺流脈喉沖信址號，它松們對怎電子前電路訴的正腦常運悲行產拳生干來擾，餃稱為干擾董信號，其吳頻譜薦分布印與單染脈沖業(yè)信號付相似兆，包美含有脆豐富禿的高頻醉分量。toVSτ-τωo|V(jω)|τVS噪聲是指農電子鑄不規(guī)著則運蹦動引抄起的簡對有降用信光號的剩擾動擴。例如鍵，在罪電阻多材料糕中電影子總教是在焰做無盆規(guī)則么的熱盯運動們，對蔑外電夸壓引尿起的木定向脖運動野電流壤形成擾動榨電流。--選--受熱噪驗聲。+-i0ti(t)0ωI(jω)均勻譜當有展用信陶號遠遷大于晉噪聲恩時，取可忽廁略噪崗聲信株號。限相反稍，有戰(zhàn)用信回號被煤淹埋藏在噪妨聲信吹號中恭。所轎以，姻噪聲仙信號考限制嬌了電喊子系看統(tǒng)所巴能處箏理的青最小鞠信號植。評價企信號歸優(yōu)劣網的指瘡標是信噪藍比S褲/N，定鑒義為山有用彎信號執(zhí)的功怨率與逮噪聲統(tǒng)信號裁的功濫率之賣比。傷信噪銜比越泛大，擊信號劈燕越好掏。評價膨電子配系統(tǒng)嘩對噪矩聲和鍬干擾捆的抑蔥制能黃力用劍輸出找信號夠的信遣噪比議(S范/N口)o除以剖輸入薦信號柜的信刮噪比合(S義/N幫)i，商春越大剃，抑唯制能盆力越賽強。en該d1.窩3停電子桃系統(tǒng)獄組成膏框圖傳感器信號預處理模擬信號處理子系統(tǒng)數字信號處理子系統(tǒng)執(zhí)行器模數轉換數模轉換傳感顏器將工卸程實疫際涉能及的監(jiān)某些偶物理陰量轉尤換為亞電信濱號。為了水避免塑對物營理量蹲的影孝響，那傳感塔器攝要取的至能量戴很小械，輸豈出的電信哪號很炊弱（如毯微伏裹級或死毫伏獄級的別電壓頭），拌且信牲號伴爺隨著噪聲慶信號。信號每預處薯理：包獨括信蓋號幅刃度的夕放大華和濾頌除干招擾及鐵噪聲弊信號鎮(zhèn)。信號飽處理啞操作：包竟括對外信號餡的放欲大，閑運算怪（加球法、驕減法廊、乘中法、姑積分隙和微扇分等犁），歌各種死函數斯變換榜，頻蹲譜變芹換，洲邏輯蛾運算戲，等占等。理論浪上，畏各種慣信號算處理紋操作割都可侄以用嘴模擬期或數萬字方環(huán)式實砍現。執(zhí)行法器電信憐號還社原成濟某種亭物理炸量，尚實現解對工策程實拾際的迷某種仗操作沫。en步d1.留4填電子銀技術缺及其麥發(fā)展云概述電子款學或電子政技術是研臘究電士子器違件、斤電子誓電路苗及其墊應用艷的科曬學和撞技術促。在電鐮力系擺統(tǒng)中幟，主調要是綁利用壘電子率在金哈屬中稱的運排動規(guī)模律構脅成電極能的睜生產弓、傳柱輸和趴使用狗等電敵氣設倉備。電子兆器件是利版用電常子在個真空晚或半立導體熔中的丈運動粥規(guī)律好構成旗特定合功能蠟的器漠件。夠目前襖，半齊導體揀器件萄是電擦子器典件的堡主體碰，包介括半導鹿體二陜極管聚、三趣極管須、集害成電跡路等。電子牽電路廣泛畢地應智用于越通信旁、計冊算機聽、自值動控劈燕制、超廣播炮電視徑、遙育感和廳遙測跨等工天程中杯，形繡成相省對獨逐立的電子吸工程體系辰。電氣包工程和電子營工程的誕死生歸裕功于脈許多雹科學箭巨人畢的開厲創(chuàng)性叮的研報究成端果。庫倫（C伶ou搬lo夏mb達，1登73壓6～碧18坊06什，娛法國侵）：堆庫侖端定律翁。庫郵侖定喝律使充電磁亮學的區(qū)研究塵從定乖性進血入定戰(zhàn)量階每段。安培（A灣mp萍er扭e，巧17剛75霜-巧18浴36端，闖法國指）：累安培翅定律勁、安桿培定越則和逃分子跪電流輪等鹿。著趁書《電定動力礙學現倍象的就數學欲理論篩》。歐姆（O夸hm篇，1仁78點7-稀18晃54桂，德匙國）諒：在句《金仁屬導瓜電定嗓律的階測定粒》的很論文勸論述頓了歐姆盛定律。奧斯顧特（O飲er閉st師ed功，沒17毅77帖-叫18燒51脫，丹憶麥填）：乘電流晝磁效另應區(qū)。高斯（G掌au陜ss狹，1味77奔7-病18背55大，德言國摸）：及高斯寬發(fā)明杜了磁植強計眾，第筐一個矩電話充電報藥系統(tǒng)毒。絮在數毯學方腫面有福巨大永的貢露獻。法拉徹第（F平ar掌ad摟ay嗚，1訂79堡1-沃18疏67汪，英卡國竟）：緞磁電匆感應攤。亨利（H爽en躺ry感，1底79串7-她18啞78談，美脹國）電：發(fā)用現自蝕感現央象。軟研究要電磁喪中繼禿理論刪，是旱電報鬧的基召礎。麥克呆斯韋（M違ax津we臂ll層，1赴83踐1-竿18北79耳，英卡國）抵：麥仗克斯超韋方浸程，竟提出蒙了統(tǒng)瞧一的倉電磁冠理論煤。叢預測長了電注磁波嫁可以衛(wèi)在空她間中味傳播廁和光捏是一甩種電菊磁波誦。赫茲讀（He滴rt惹z，渡18霜57惠-1孤89秧4，豆德國襪）殼：1雷88妖8年尊，用膚火花貫間隙卷振蕩梳器產攀生了謙電磁紀波（柜赫茲絞波）紙，證堪實了奴麥克珍斯韋屢的預腸測。馬可需尼（M慚ar鼠co爪ni渣，1潔87希4-韻19察37夜，意銹大利長）：闊1規(guī)89奪6年秤，成姐功地盒發(fā)射嗽赫茲好波，噸并在旁2英騰里外徑檢測牌到赫片茲波蛾,無膨線電增報初也露端神倪。在研似究有淹效地趣進行北無線魔電通丙信的嶄過程竭中，缺電子饒技術注時代幣悄然分到來洛倫圈茲（L雙or繼en醉tz等，1茶85花3-溝19篇28蛾）嘆：1窩89瞇5年蠻，假菠定了棋電子滲存在泉。湯普峽森（T永ho近mp稀so攔n，地18旺56賢-1野94竹0）鎮(zhèn)：湯18憲97制年災，通學過實磁驗發(fā)茅現了掌電子慌。弗萊摘明（J較.A杯.F濱le殲mi蛇ng岡，1緣瑞84狹9-朋19租45絕）果：1欲90法4策年，乞發(fā)明剩了真汽空電矮子二杰極管切(d僅io觀de常)，割用于厚檢測轎微弱哥的無援線電紐奉信號謎（電鳥磁波牽）。福雷富斯特（F鑰or唯es臺t，兵18堆73奏-1草96等1）及：妙19星06斥年毒，發(fā)腫明了胡具有惱放大它作用狼的真選空電抽子三文極管艱。此后勤的近晨半個狀世紀仔，真耳空電黃子器動件在銅無線恒電通罩信中皇得到鉛廣泛始的應莫用,劍并逐緣瑞漸擴牛展到宵無線然電廣超播、鳴電視雅和計梯算機渴等工仍程領歉域。世界衛(wèi)上第愈一臺姥數字雖電子特計算輪機于陵19機46災年在芬美國睬研制榆成功假，I綠BM非公司籃將其嗽取名亞為愛選尼亞中克（垮El藍ec駕tr田on中ic鼠N末um現er轟ic且al充I昏nt易eg逗ra戶to喘r油an糞d開Ca聯lc伶ul僚at茅or未，E遭NI紅AC沙）。這臺舌計算唐機使挺用了壓18腹80綢0個封電子臟管，冬占地縱17透0平吉方米煤，重淹達3粉0噸誼，耗半電1輛40掘千瓦秋，價智格4形0多衰萬美啦元。每秒康可進垃行5誼00遙0次軋加法塊和減惕法運真算，螞把計調算一罵條彈悶道的網時間捕縮短沈為3稍0秒留。宋EN憲IA僻C服凡役長竭達9頌年。19跌47梅年僅底美壯國貝擾爾實近驗室拍的肖索克萊些（S照ho抖ck趁le宵y，歡19喇10破-1戰(zhàn)98華9）貸、布啞拉頓摩（B旅ra絲式tt彎ai竄n，餃19葉02幅-1平98宿7）孟、巴部?。ǘ碆a段rd匪ee晴n，齊19糟08榨-1葵99危1）查發(fā)明寨了晶槳體管腿。電子表管制雹造復閥雜，反成本蠻高，蔑體積參大，僻耗電沾多。在大循多數無領域絲式中電料子管盞已逐典漸被張晶體驅管取酬代,陳真空昂管時曲代結然束,誕晶體針管時母代誕答生。他們捕三人姑也因刻為發(fā)熊明晶直體管懶而榮漆獲1郊95惕6年役的諾宰貝爾鄉(xiāng)豐物理繩學獎屑。在1勞95皂8年僻,美拆國的你基爾右比（賀Ki所lb頁y，褲19龜23繳-2太00怠5）茅和諾城伊斯孩（N養(yǎng)oy代ce微，1診92免7-姿19弱90民）間光隔數謀月分炊別發(fā)杯明了愚集成春電路腥（I榨nt循eg全ra俘te兔d彩Ch趣ip泡,糖IC銜）。第一就個鍺他材料饞集成絹電路棄放大綁器。標志約著電土子技棄術發(fā)晃展到凝了一董個新次的階畜段-踐-微羊電子舊技術橫時代紛（M梁ic翅ro由el意ec草tr警on劈燕ic鑰s）愈?；鶢柧虮纫擦驗槲浒l(fā)明康集成穴電路顫而在戰(zhàn)20的00臂年榮短獲諾勵貝爾觀物理獄學獎貿。集成味電路挺技術史是通湖過一沫系列種特定拌的加穗工工讀藝，永將電欣子電悠路“國集成顆制造懂”在過一塊脆半導避體晶戲片上它，執(zhí)烤行特柜定的誦電路應或系宗統(tǒng)功蕩能。集成裙電路垂實現祥了材膛料、借元件他、電憲路三聯者之照間的飾統(tǒng)一武。優(yōu)點