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(shù)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(shù)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(xiàn)電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配和使用。電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)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(shè)備將一次能源轉(zhuǎn)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(wǎng)和配電網(wǎng)是由電力變壓器、電力線路、電力開關(guān)設(shè)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(guān)設(shè)備輸電貢線路霧：桿狀塔，礎(chǔ)絕緣剝子，垮導線發(fā)電錯廠生鐘產(chǎn)的季電能撞經(jīng)過殊輸電葵網(wǎng)和肚配電駛網(wǎng)將撒電能泡輸送速和分代配到輝用戶滿的用先電設(shè)孫備（臂電動立機、禽家用醬電器底和照鑰明等朵設(shè)備疊），莊從而撒完成隸電能消從生報產(chǎn)到丘使用虹的整秋個過碌程。到達悄用戶東的單裹相正齒弦配餡電電初壓是銜22誰0V招、5院0H漫z，甘三相按正弦輸配電練電壓訴是3畢80地V、湖50煤Hz址。電力詠系統(tǒng)為工凡業(yè)、愿農(nóng)業(yè)叼和社棗會生瓜活的索電氣敢化建塘立起碎堅實睡的物烘質(zhì)基腸礎(chǔ)，萌產(chǎn)生惠了服沫務(wù)于么電力訴系統(tǒng)糞的電嶺氣工毅程學夾科。電子聲系統(tǒng)是由盡電子巷電路承和傳襲輸介架質(zhì)組昨成的侍、完織成特賽定功久能的志整體議。電子殊電路死是由況電子材元件姜組成暴的、睜實現(xiàn)綠特定引功能高的電藥路。電子蒜系統(tǒng)是由島電子智電路露和傳爽輸介腳質(zhì)組階成的辟、完宿成特坑定功興能的猴整體條。計算錢機主疑板與電焰力系稼統(tǒng)處廢理能量不同霸，電沈子系惡統(tǒng)的倆主要未作用哈是實鉤現(xiàn)電信船號的產(chǎn)遷生、孩獲取玻、放廉大、嗓變換收、傳粘輸、售識別滿和應(yīng)棚用等春功能聽（或易部分虎功能星），獨處理貪的對瞞象是電信影號。信號是隨禾時間拔變化云的某恢種物以理量拆，是約信息取的表柏現(xiàn)形付式與倒傳送飽載體奮。例搖如，抵體溫吼反映炸人的宏健康跡信息好，體瓜溫3饞7oC表額示健伶康，每38oC表暑示略箏有小紙疾。一般牽情況益下，狐用電徒子系每統(tǒng)處墓理電叉信號妄(電竭壓或洽電流弟)比禍其他虧方式和（如輕機械擺方式賣）容來易、桌成本居低和倚可靠殖性高廳，故避通常普將各紛種非失電信融號轉(zhuǎn)書換為老電信瓶號再禍進行間處理豬。因此免,電疑子系揮統(tǒng)成岸為信溝息化器社會揮的物恨質(zhì)基滑礎(chǔ)，爛例如殖通信戲系統(tǒng)受、電周視系稠統(tǒng)、杯計算劃機系損統(tǒng)和貓工業(yè)亮控制驕系統(tǒng)感等。例如牽，擺有線淺擴音泡系統(tǒng)拾音器音頻放大器揚聲器傳感繁器(娃或換丘能器害)：將非鋼電信唐號轉(zhuǎn)尾換為豪電壓央或電法流信撒號，扔是電銳子系濱統(tǒng)實探際的病信號狀源之漢一。音頻勺放大趕器：實現(xiàn)栽電壓閉和功漆率放且大的骨電子許電路慘。電壓（弱安）電壓（強懲）聲音（強娛）聲音（弱酸）執(zhí)行封器：將電激信號貫還原脆為原來始的旺非電哨信號柄的部忍件，房誠去影編響物憑理世燦界。嬌通常陷用電集阻模澇擬，棟作為唉電子淺系統(tǒng)灰的負伐載。en單d1.塵2掛信號腔及其何頻譜信號是隨夢時間牧變化置的某煮種物術(shù)理量置，是金信息推的表驕現(xiàn)形籌式與澆傳送嶺載體襲。傳感山器作叨為電號子系數(shù)統(tǒng)的腫一種更實際信號別源,可等她效為饑電壓英源或惜電流勾源,奔是時晝間的吵函數(shù)梅。R+-R1.際2.怕1贈信號1.饅2.呀1暈信號1.堅2.斯2雪信號蘋的頻員譜RLRL+-VO如果慚電壓親（或疾電流棉）在鴉某個撓值域腐內(nèi)可瘦連續(xù)抖取值容則稱摧為連族續(xù)信素號或模擬賴信號。例如蓬，電盞壓是紹時間兄的正謠弦函譽數(shù)值域熟:慌[-院Vm,+竿Vm]如果勸電壓倡（或孤電流生）在黃某個虧值域方內(nèi)只雕能是似某個騙單位桃量的葛整倍招數(shù)則湖稱為離散插信號膨或數(shù)海字信范號。例如晃，單黨位量慮為1狂mV薄，數(shù)惜字電毒壓信景號的狐幅值堡只能住是0迷m嬌V、攜±1片m惕V、達±2晴m臨V、鍬…、?！纍購m奪V斤。toto模擬嬌信號to多值數(shù)字信號二值蟻數(shù)字擦信號模擬憂電路規(guī)（A庭na朝lo劣g礎(chǔ)Ci產(chǎn)rc右ui村t）是處亭理模濱擬信挨號的放電子見電路赤，是陳模擬田電子獲技術(shù)滋基礎(chǔ)脈要討返論的蓄主要核內(nèi)容兄。數(shù)字坡電路料(D吹ig鈔it肉al漆C醬ir斗cu葛it服)是處理桃數(shù)字弄信號揪的電羽子電菠路。模數(shù)怎轉(zhuǎn)換壟電路(A殺na首lo頑g減to圾D攝ig叨it東al隨C揉on新ve突rt均er祖,AD豆C)是授實現(xiàn)無模擬踏信號女轉(zhuǎn)換毫為數(shù)狀字信刪號的遺電子汁電路毀。數(shù)模液轉(zhuǎn)換渣電路（D紋ig聚it花al濁t(yī)愁o稼An室al析og踐C客on旺ve解rt岸er門,DA賽C)是括實現(xiàn)北數(shù)字坑信號籮轉(zhuǎn)換蕩為模強擬信腫號的御電子優(yōu)電路復。通常狗，數(shù)饑字電魚路、丘模數(shù)發(fā)轉(zhuǎn)換強電路責和數(shù)槐模轉(zhuǎn)卸換電更路是恐數(shù)字奴電子楚技術(shù)胸基礎(chǔ)意要討躁論的厭主要構(gòu)內(nèi)容遼。en耳d1.斃2.牢2伐信號米的頻求譜信號慰承載嫌的重赤要信泡息之艷一是由它的升頻譜漸信息眉。正弦誕信號未常作克為模梨擬電坑路的梁標準掀信號攝或測僅試信舍號。幅度爺頻譜叫：信號幅度尋與頻氧率的關(guān)驗系相位鄙頻譜訴：信號相位收與頻茶率的關(guān)億系幅度踩頻譜煎和相怪位頻闊譜統(tǒng)稱烘為信蝦號的第頻譜悲。1.荷周轟期信涌號的董頻譜如果搏信號剃是時型間的頁周期圖函數(shù)昏則稱差為周澇期信映號。T-檢--局-信比號的濕周期--剩--圖信號碼的頻戶率角頻率初相位，幅度3個信息：---wj,mV例如+=jw)sin()(,mtVtv如果饞周期虜信號滿足悠狄里還赫利補條件（Di赴ri訴ch佛le皇t‘炊s球Co督nd春it胳io驅(qū)n）期，則頓可展所開為阿傅里談葉級脊數(shù)。霜狄里欄赫利峰條件異：①在任欺意周鬧期內(nèi)謝絕對愁可積罪，即②在任消意周絲式期內(nèi)墳只有垃有限雷個極瘦值；③在任注意周恩期內(nèi)榜只有鏈有限撿個不亂連續(xù)德點；直流號分量n=前1–票基波鑼分量n>毯1–舞諧波括分量交流盲分量例么求拔電壓帽周期鋸方波派信號陷的傅怒里葉絮級數(shù)茶。解：toVST2TωoVn(ω)VS/2ω03ω05ω0oω03ω05ω0ω波形 幅度譜 相位譜周期丙電壓飄信號影作用息到電塵阻R衡上的劃平均俊功率昨P為V是掩電壓桑信號蜘的有稠效值茄，總平騰均功倆率等裁于各材次分擴量平檔均功璃率之窮和。是各膜次正呢弦波代的有釀效值澡。所以舊,信鄉(xiāng)豐號的肢幅度蒙譜反雁映了親信號他的功率捆分布，是誦信號彼最重婆要的拋特性看之一淺。如果長周期鎮(zhèn)T趨氧于無甲窮大曉，則源周期齊信號魚變化棟為非革周期瘡信號遺。因六此，顛非周圈期信謀號的喘角頻諸率ω0=2串π/姐T是交無窮熟小量埋，信礦號的崇頻譜陵將在乘角頻瓣率軸防上連稼續(xù)分暢布。2.祝非很周期鍵信號陪的頻扭譜如果朋模擬坡信號絕對耀可積抱，即則存單在傅增里葉石變換城對:V(堪jω浮)即芬是非曉周期閣信號論的頻狹譜。渴其中蕩∠V及(j陣ω)瞞是相污位譜航，|猜V(跨jω躲)|蜘是幅弓度譜稅，|璃V(區(qū)jω賊)|2是功欠率譜食。例偏求峰電壓覆單脈兇沖信兵號的吧頻譜勁:解:toVSτ-τ幅度屠譜是雕連續(xù)紡分布勇的，拔并且貞脈沖店寬度喇（2渠τ）讀越窄蕩，高疾頻分已量越牌多；其頻譜會幅度衛(wèi)與脈統(tǒng)沖幅魯度和維脈沖愧寬度贏之積鴉（τ路VS）成膨正比鄙。ωo|V(jω)|τVS在工千程實所際中辣，信奸號作督用的猛時段院通常蔬是有神限的轎，滿申足絕廟對可粉積條抗件，吃信號械的頻豬譜總貝是存視在的喪。例如幕，音即頻信開號的攻頻譜此在[緒20默Hz丙,2利0k殺Hz賊]范幣圍內(nèi)異連續(xù)恭分布室。對工撓程實嘴際問急題有之重要獎影響革的信爆號稱琴為有灘用信腥號(蝦有效岔信號貓),敵通常申有用強信號貫的頻別譜范化圍是濕有限績的。表1柄.2餡.2典型六信號社的頻跡率范滋圍信號頻率范圍信號頻率范圍心電信號0.05Hz～200Hz調(diào)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(diào)幅無線電信號540kHz～1600kHz電子誼電路鉤總是屆處在奶復雜踐的電城磁環(huán)同境中繁。因徑此,即除了勒有用哄信號抱外,副工程恥實際頭問題宋中還品存在儀干擾冊和噪位聲信煙號。3.鳳干郊擾和井噪聲貪信號晝的頻考譜自然斜界的憐雷電薪、電瞞力輸先電線窮路、躍無線兔電臺禾和電劃視臺驅(qū)、電尋動機鳴的起像停等途產(chǎn)生殿的電蚊磁現(xiàn)述象必及然在擠電子腥電路澆中產(chǎn)模生電壓跟或電歲流脈辜沖信廁號，它幫們對氣電子兔電路束的正統(tǒng)常運競行產(chǎn)蒜生干名擾，演稱為干擾無信號，其匙頻譜僑分布儉與單窮脈沖忠信號君相似科，包欣含有叮豐富互的高頻犧分量。toVSτ-τωo|V(jω)|τVS噪聲是指償電子發(fā)不規(guī)照則運搖動引脫起的頭對有蹤蝶用信愚號的面擾動梁。例如亡，在銜電阻綿材料辜中電營子總累是在幣做無零規(guī)則堤的熱均運動佩，對之外電撕壓引云起的也定向元運動埋電流溫形成擾動狗電流。--章--魔熱噪昏聲。+-i0ti(t)0ωI(jω)均勻譜當有緩用信匪號遠雅大于羽噪聲圾時，屋可忽屑略噪評聲信簡號。截相反杏，有挺用信險號被晉淹埋只在噪械聲信幻玉號中奸。所庭以，教噪聲儀信號藝限制靈了電艷子系亭統(tǒng)所董能處培理的每最小巾信號茅。評價截信號鉤優(yōu)劣愚的指秋標是信噪曲比S挪/N，定磨義為待有用帖信號接的功鹽率與驕噪聲蟻信號紐奉的功提率之赤比。踏信噪朝比越如大，厲信號準越好遲。評價羅電子她系統(tǒng)游對噪彼聲和丑干擾撕的抑迫制能湯力用胖輸出眠信號黑的信悶噪比攝(S妨/N您)o除以面輸入扁信號瓣的信距噪比賞(S燒/N迷)i，商稿越大仗，抑營制能洞力越石強。en堪d1.蠶3煙電子徒系統(tǒng)流組成液框圖傳感器信號預處理模擬信號處理子系統(tǒng)數(shù)字信號處理子系統(tǒng)執(zhí)行器模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換傳感籃器將工她程實去際涉磨及的飽某些棗物理皇量轉(zhuǎn)繭換為采電信泊號。為了辮避免演對物述理量莊的影靈響，測傳感沃器攝敵取的覽能量懸很小幅，輸逃出的電信稅號很犧弱（如丟微伏嫂級或老毫伏瓣級的民電壓榮），紀且信敵號伴活隨著噪聲緞信號。信號臣預處插理：包際括信框號幅勢度的蹈放大用和濾涼除干練擾及波噪聲貢信號猶。信號唉處理已操作：包梯括對師信號創(chuàng)的放氣大，咽運算戶（加若法、刷減法搜、乘疤法、凈積分杜和微守分等扎），指各種挽函數(shù)桂變換甚，頻垃譜變恩換，墓邏輯槐運算鳳，等巡壽等。理論德上，輪各種霧信號跌處理別操作杜都可疾以用榨模擬錯或數(shù)蒜字方貪式實縫現(xiàn)。執(zhí)行炎器電信止號還只原成情某種隱物理紛量，過實現(xiàn)驢對工啊程實扎際的姑某種民操作樣。en振d1.斷4鳥電子屠技術(shù)痛及其碗發(fā)展犁概述電子具學或電子粒技術(shù)是研旱究電愁子器領(lǐng)件、雕電子桿電路即及其圈應(yīng)用齊的科隸學和傭技術(shù)已。在電籮力系儀統(tǒng)中雷，主喪要是脆利用拿電子和在金梁屬中讀的運渾動規(guī)隔律構(gòu)鼻成電騰能的敢生產(chǎn)草、傳她輸和看使用姑等電柜氣設(shè)臂備。電子羊器件是利檔用電莫子在腰真空真或半涼導體學中的堵運動分規(guī)律諒構(gòu)成田特定耳功能煩的器粘件。按目前蹦，半奪導體傳器件蝴是電舅子器撫件的灑主體刑，包勻括半導拉體二儲極管碌、三松極管牽、集爛成電戒路等。電子削電路廣泛像地應(yīng)賺用于堅通信左、計豎算機禍、自獵動控增制、窄廣播窮電視農(nóng)、遙猜感和舒遙測債等工扛程中蛾，形捐成相悲對獨巨立的電子態(tài)工程體系字。電氣婦工程和電子蒼工程的誕從生歸荒功于機許多蜜科學擊巨人裹的開盤創(chuàng)性伍的研腹究成該果。庫倫（C念ou皺lo厲mb肯，1柿73露6～坦18龜06士，答法國嗓）：律庫侖址定律讓。庫摩侖定熟律使攔電磁爬學的丟研究抵從定絲式性進情入定貌量階壇段。安培（A險mp粘er趙e，齒17液75珠-守18臥36嶼，竄法國執(zhí)）：猾安培若定律滾、安藥培定把則和旬分子弄電流忙等叔。著幫書《電毯動力充學現(xiàn)咽象的勒數(shù)學拘理論寇》。歐姆（O拜hm伙，1速78很7-耳18頭54挑，德谷國）留：在泰《金攝屬導戴電定易律的趁測定灑》的炭論文仙論述夾了歐姆蠅定律。奧斯滴特（O杏er仙st紡ed薯，削17墨77碎-稅18貍51奮，丹駝麥壇）：拌電流鬼磁效唇應(yīng)若。高斯（G核au釀ss肯，1插77賴7-能18痛55搏，德塞國闖）：思高斯疏發(fā)明偵了磁央強計鋒，第許一個座電話理電報釣系統(tǒng)乳。轟在數(shù)符學方秋面有臭巨大盞的貢欺獻。法拉紅第（F忘ar恥ad想ay極，1殊79示1-仰18杰67之，英被國有）：澇磁電殲感應(yīng)塞。亨利（H擺en婚ry致，1娃79騙7-沃18勵78烤，美仗國）忠：發(fā)抽現(xiàn)自樓感現(xiàn)統(tǒng)象。叔研究摟電磁近中繼瓦理論柴，是橫電報早的基訊礎(chǔ)。麥克棋斯韋（M涌ax遺we繼ll虜，1顧83早1-紡18碼79蜓，英誰國）刪：麥豬克斯傭韋方肺程，草提出芒了統(tǒng)帖一的首電磁解理論寨。番預測與了電始磁波悟可以挨在空堅間中性傳播役和光祝是一器種電永磁波在。赫茲開（He掠rt役z，敲18時57員-1登89葉4，籠德國狂）構(gòu)：1餐88芝8年浸，用留火花光間隙招振蕩易器產(chǎn)皂生了底電磁洲波（彈赫茲馬波）寇，證嚴實了披麥克最斯韋償?shù)念A切測。馬可軋尼（M教ar培co映ni海，1禍87械4-外19星37音，意稀大利舌）：金1是89失6年番，成顧功地洞發(fā)射土赫茲醋波，瀉并在離2英芒里外莫檢測己到赫廣茲波散,無威線電尺報初替露端變倪。在研駝究有臭效地嫩進行仔無線達電通蛛信的好過程迅中，位電子老技術(shù)局時代緒悄然聰?shù)絹砺鍌愂銎潱↙像or畏en老tz犧，1圈85歲3-永19耀28優(yōu)）眉：1更89戰(zhàn)5年魚，假筑定了決電子熄存在眼。湯普氣森（T貿(mào)ho欲mp串so見n，按18落56根-1新94把0）誼：累18膏97狗年挺，通別過實滔驗發(fā)負現(xiàn)了調(diào)電子禿。弗萊角明（，啄18針49屬-1魄94廢5）投：腫19鹿04項年茄，發(fā)峰明了局真空暮電子字二極來管(難di箏od境e)廟，用貴于檢渣測微些弱的牛無線鑒電信忠號（智電磁撫波）掃。福雷強斯特（F文or事es叼t，黃18拾73吃-1覽96爽1）塑：舍19仙06飄年惱，發(fā)任明了謙具有杯放大篇作用邪的真康空電謀子三格極管飲。此后震的近抗半個貧世紀井，真摧空電晚子器取件在呀無線礦電通雁信中帆得到喂廣泛卵的應(yīng)寺用,爪并逐卻漸擴襪展到吧無線鏟電廣校播、房誠電視瞎和計驚算機情等工閥程領(lǐng)怒域。世界渣上第殼一臺顫數(shù)字蒜電子廁計算梢機于借19涌46退年在卻美國切研制場成功御，I逗BM偷公司饞將其掙取名肆為愛男尼亞紛克（歷El槽ec周tr鄭on身ic李N痰um孩er兩ic母al殼I袋nt教eg出ra撥to獲r毫an暢d攀Ca脊lc肝ul汪at筑or毅，E屢NI愚AC料）。這臺癥計算毒機使餃用了艱18鵝80晴0個風電子渠管，澤占地化17進0平叛方米醋，重牢達3做0噸榨，耗古電1弓40夏千瓦飾，價箏格4飾0多題萬美取元。每秒污可進藥行5氣00踢0次爺加法贏和減瞞法運鄉(xiāng)豐算，針把計歇算一腹條彈喬道的帶時間榨縮短絞為3迷0秒津?；鳨N糾IA認C服搞役長握達9筍年。19波47憤年帆底美瓦國貝駝爾實救驗室店的肖度克萊當（S堤ho遺ck佛le宰y，頭19獄10占-1政98天9）泄、布陪拉頓葛（B冒ra百tt慈ai殺n，仍19漸02蒼-1獅98幅7）推、巴來?。ㄑ〣a伙rd沫ee走n，際19巧08誰-1義99蹈1）絡(luò)發(fā)明延了晶甜體管農(nóng)。電子胸管制饅造復灑雜，淋成本姜高，當體積牲大，月耗電心多。在大慶多數(shù)北領(lǐng)域直中電碎子管案已逐倆漸被雁晶體且管取蓋代,雖真空綁管時嗓代結(jié)繭束,按晶體麗管時痕代誕易生。他們溪三人乎也因鍵為發(fā)僵明晶瞎體管匪而榮手獲1開95保6年服的諾捏貝爾址物理朵學獎次。在1莊95歪8年但,美御國的派基爾嫂比（揚Ki偽lb違y，早19敞23喂-2豈00拴5）月和諾洽伊斯足（N鄰oy堤ce兇，1族92膏7-禽19附90犬）間艦隔數(shù)聯(lián)月分冤別發(fā)緩明了傘集成傾電路燈（I峰nt病eg斬ra倒te眼d放Ch澇ip判,嗽IC懶）。第一剪個鍺擾材料點集成剝電路植放大面器。標志灑著電都子技相術(shù)發(fā)烘展到課了一設(shè)個新浙的階榆段-駁-微翼電子甚技術(shù)且時代園（M暖ic言ro浮el叫ec取tr侍on蹄ic銹s）畜。基爾團比也兆因為毀發(fā)明但集成襲電路碼而在串20逆00駛年榮球獲諾惑貝爾習物理腸學獎挖。集成彼電路驢技術(shù)捧是通碎過一淹系列葬特定背的加病工工名藝，美將電渣子電他路“壓集成脾制造編”在活一塊翅半導茅體晶所片上食，執(zhí)課行特頁定的章電路攏或系染統(tǒng)功浪能。