電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分課件第一章

電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分課件第一章第1頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月課程簡介：

1.課程性質(zhì)：模擬電子基礎(chǔ)是高等院校電氣、信息類專業(yè)知識(shí)平臺(tái)重要核心課程，是學(xué)生在電子技術(shù)入門階段的專業(yè)基礎(chǔ)課，工程實(shí)踐性很強(qiáng)。

2.課程內(nèi)容：模擬信號(hào)的產(chǎn)生、傳輸及處理方面的內(nèi)容。

3課程任務(wù)：

掌握模擬電子的基本概念、基本知識(shí)及基本分析方法。

第一章緒論第2頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月前期課程：高等數(shù)學(xué)、物理、電路后續(xù)課程：數(shù)字電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)4.相關(guān)課程教材：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬部分第四版康華光編主要參考書：1、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)問答.例題.試題》陳大欽，華中科技大學(xué)出版社2、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》童詩白，清華大學(xué)出版社3、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》彭容修，武漢理工大出版社5.教材及參考書第3頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月關(guān)于學(xué)習(xí)方法的幾點(diǎn)建議1.注意系統(tǒng)與電路、電路與器件的關(guān)系；以路為主2.注意分析與綜合的關(guān)系；在弄懂基本原理和掌握基本分析方法上下功夫

注重物理概念；對課后習(xí)題予以充分重視，獨(dú)立完成；充分利用實(shí)驗(yàn)來消化、理解課程的理論內(nèi)容；借助EDA軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)；3.注意工程上簡化分析的條件與處理方法；4.注意理論與實(shí)踐相結(jié)合：難點(diǎn)：交流、直流疊加，工程分析方法5.學(xué)習(xí)方法：認(rèn)真聽講、多做練習(xí)第4頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

教學(xué)內(nèi)容：

第一章緒論第二章半導(dǎo)體二極管及其基本電路第三章半導(dǎo)體三極管及放大電路基礎(chǔ)第四章場效應(yīng)管放大電路第五章功率放大電路第六章集成電路運(yùn)算放大器第七章反饋放大電路第八章信號(hào)的運(yùn)算與處理電路第九章信號(hào)產(chǎn)生電路第十章直流穩(wěn)壓電源第5頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2）電子電路分立元件電路集成電路3）電子電路的應(yīng)用：電子系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相結(jié)合，應(yīng)用在生產(chǎn)、生活、科研等領(lǐng)域。1）電子器件:二極管、三極管、(場效應(yīng)管)、運(yùn)算放大器等例如VCD，即是一個(gè)電子系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相結(jié)合的應(yīng)用實(shí)例。VCD激光傳感技術(shù)精密機(jī)械技術(shù)電控系統(tǒng)（電子系統(tǒng)）電子技術(shù)三個(gè)方面：第6頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1.信號(hào)的表達(dá)方式2.電阻的串并聯(lián)，電壓分壓，電流分流3.戴維南定理及諾頓定理及其相互轉(zhuǎn)換4.電路中的電位5.受控電源6.交、直流電路的計(jì)算問題7.KVLKCL對前面課程的要求第7頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章緒論

教學(xué)內(nèi)容:

信號(hào)與電子系統(tǒng)的基本概念，以及信號(hào)的頻譜特性，討論了本書所涉及的各種信號(hào)的特點(diǎn)。同時(shí)還講述了模擬電路的基本單元電路——放大器（模型）及其性能。1.1電子系統(tǒng)與信號(hào)

1.2放大電路的基本知識(shí)第8頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月教學(xué)要求：

本章需要基本掌握各種信號(hào)的概念，對于四種放大電路：電壓放大、電流放大、互阻放大、和互導(dǎo)放大的電路分析要重點(diǎn)掌握。

學(xué)習(xí)前者的目的是為學(xué)習(xí)模擬電路與數(shù)字電路提供引導(dǎo)性的背景知識(shí)。重點(diǎn)掌握1.2放大電路的基本知識(shí)，為學(xué)習(xí)本課程后續(xù)章節(jié)打下基礎(chǔ)。第9頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1電子系統(tǒng)與信號(hào)1.1.1電子系統(tǒng)所謂電子系統(tǒng)，就是由若干個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互作用的基本電子電路組成的電路整體稱為電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)的示意圖信號(hào)的提取信號(hào)的(預(yù))處理信號(hào)的加工信號(hào)的執(zhí)行第一章緒論第10頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

例如：常見的VCD系統(tǒng)，在光盤上記錄的聲音和圖像信號(hào)，是通過激光傳感系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的，而光盤的同步旋轉(zhuǎn)和激光探頭的移動(dòng)則是通過電子系統(tǒng)控制的精密機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。

可以看出，電子系統(tǒng)中主要是對信號(hào)進(jìn)行各種處理與變換。因此要對信號(hào)的表達(dá)與特性進(jìn)行了解。

在許多情況下，電子系統(tǒng)必須與其他物理系統(tǒng)相結(jié)合，才能構(gòu)成完整的實(shí)用系統(tǒng)。第一章緒論第11頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1.2信號(hào)及其頻譜1.信號(hào)：信號(hào)是信息的載體。聲音信號(hào)是語言、音樂的載體。圖象信號(hào)是圖象信息的載體。2.信號(hào)源的等效電路（1）大多數(shù)物理信號(hào)都需要通過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，從而用電子系統(tǒng)進(jìn)行處理。這時(shí)傳感器相當(dāng)于電子系統(tǒng)的一個(gè)信號(hào)源。第一章緒論第12頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月

電壓源等效電路與電流源等效電路互相轉(zhuǎn)換RsIsVsRsIs=Vs/Rs（2）信號(hào)源的等效電路第一章緒論第13頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3.信號(hào)的表達(dá)方式(1)正弦波與方波的時(shí)域表達(dá)方式Vm是正弦波的幅值,ω為角頻率,θ為初始相角.當(dāng)Vm、ω、θ均為已知常數(shù)時(shí)，信號(hào)中就不再含有任何未知信息，是最簡單的信號(hào)。正弦波信號(hào)經(jīng)常作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)用來對模擬電子電路進(jìn)行測試。正弦波：方波：第一章緒論第14頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月頻譜：將一個(gè)周期性信號(hào)分解為正弦信號(hào)的集合，得到其正弦信號(hào)幅值隨角頻率變化的分布，稱為信號(hào)的頻譜。頻譜圖：將上述頻譜用圖表示稱為頻譜圖。頻譜圖是周期函數(shù)的頻域表達(dá)方式。第一章緒論(2)頻域表達(dá)方式第15頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章緒論VsTVsVs/22Vs/π2Vs/3π2Vs/5π以方波為例

任意周期函數(shù)只要滿足狄利克雷條件都可以展開成傅里葉級(jí)數(shù)。其中周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)：離散性和衰減性第16頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.非周期信號(hào)的帶寬

運(yùn)用傅立葉變換可將非周期信號(hào)表達(dá)為一連續(xù)頻率函數(shù)形式的頻譜，它包含了所有可能的頻率（0ω

）成分。實(shí)際物理世界的各種非周期信號(hào)，隨角頻率上升到一定程度，其頻譜函數(shù)總趨勢是衰減的。當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)模ń刂菇穷l率）點(diǎn)把頻率高端截?cái)鄷r(shí)，并不過多的影響信號(hào)的特性。通常把保留的部分稱為信號(hào)的帶寬。第一章緒論第17頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1.3模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)1.模擬信號(hào)：在時(shí)間上和幅值上都是連續(xù)信號(hào)。其數(shù)量在一定范圍內(nèi)可能取任意值。處理模擬信號(hào)的電路稱為模擬電路。2.數(shù)字信號(hào)：在時(shí)間上和數(shù)量上都是離散的信號(hào)。這些量的變化在時(shí)間上不連續(xù)，總發(fā)生在一系列離散的瞬間。這些量的變化在數(shù)量上不連續(xù)，是某個(gè)最小數(shù)量單位的整數(shù)倍，小于這個(gè)某個(gè)最小數(shù)量數(shù)值沒有物理意義。第一章緒論第18頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2放大電路的基本知識(shí)放大電路的作用：放大電信號(hào)、構(gòu)成其他模擬電路1.2.1模擬信號(hào)的放大1.放大電路的表示方法：第一章緒論第19頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2.四種放大電路：在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)放大電路輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的要求，將放大電路分成以下四種：（1）電壓放大電路：ùo=àVùi

（2）電流放大電路：ìo=àIìi

（3）互阻放大電路：ùo=àRìi

（4）互導(dǎo)放大電路：ìo=àGùi第一章緒論第20頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2放大電路的模型（1）模型：虛線框內(nèi)部分，表示了電壓放大的含義，而開路輸出電壓受輸入電壓的控制。（2）輸出電壓：Uo=AVoUiRL/(RL+R0)1.電壓放大電路的模型第一章緒論外電路RsUs+-RiR0RL+-AV0Ui外電路模型+U0–第21頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月(３)電壓增益：AV=Uo/Ui=AVoRL/(RL+R0)AV的恒定性受到RL變化的影響，隨RL的減小而降低，這就要求在電路設(shè)計(jì)時(shí)努力使R0?RL，以盡量減少信號(hào)的衰減。理想電壓放大電路R0=0。

(４)源電壓增益：AVs=U0/Us=U0/Ui*Ui/Us=AVoRL/(RL+R0)*Ri/(Rs+Ri)

為了提高源電壓增益，應(yīng)盡量減小R0，盡量增大Ri以使Ri》RS，理想電壓放大電路Ri=∞。(５)結(jié)論：電壓放大電路適用于信號(hào)源內(nèi)阻RS較小而負(fù)載Rl較大的場合。第一章緒論第22頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（１）模型：AIs是輸出短路時(shí)的電流增益，與電壓放大電路模型不同之處，受控源AIsIi與R0并聯(lián)，而輸出為一個(gè)實(shí)電流源。2.電流放大電路的模型第一章緒論Is+-RiR0AIsIiRsRLI0Ii第23頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）輸出電流：I0=AIsIiR0/（R0+RL）（３）電流增益：AI=I0/Ii=AIsR0/（R0+RL）（４）源電流增益：AIs=I0/Is=AIsR0RS/（R0+RL）*（Rs+Ri）為了提高總的增益（源電流增益），應(yīng)使Rs較大而RL較小。（５）結(jié)論：電流放大電路適用于信號(hào)源內(nèi)阻Rs較大而RL較小的場合。第一章緒論第24頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3.互阻放大電路的模型（1）模型：AR0是輸出開路時(shí)的互阻增益，信號(hào)由受控源AR0Ii產(chǎn)生。（2）結(jié)論：理想狀態(tài)下，互阻放大電路要求輸入電阻Ri=0而輸出電阻RO=0。Is+-RiR0+AR0Ii–RsRL+U0–Ii第一章緒論第25頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.互導(dǎo)放大電路的模型RsUs+-RiRLAGSUiI0R0+Ui-（1）模型：AGS是輸出短路時(shí)的互導(dǎo)增益，信號(hào)由受控源AGSUi產(chǎn)生。（2）結(jié)論：理想狀態(tài)下，互導(dǎo)放大電路要求輸入電阻Ri=而輸出電阻RO=。第一章緒論第26頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月5.四種電路模型之間的轉(zhuǎn)換

根據(jù)信號(hào)源的戴維南-諾頓等效變換定理，上述四種電路模型相互之間可以實(shí)現(xiàn)任意轉(zhuǎn)換。

如：電壓放大電路的開路電壓增益為AVO，電流放大電路的開路電壓增益可用短路電流增益表示為AVO=AISR0/Ri；互阻放大電路的開路電壓增益可表示為AVO=ARO/Ri；互導(dǎo)放大電路的開路電壓增益可表示為AVO=AGSR0。第一章緒論第27頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：一個(gè)實(shí)際的放大電路原則上可以取四類電路模型中任意一種作為它的電路模型，但是根據(jù)信號(hào)源的性質(zhì)和負(fù)載的要求，一般只有其中一種模型在電路設(shè)計(jì)或分析中概念最明確，運(yùn)用最方便。第一章緒論第28頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月6.參考點(diǎn)及隔離放大（1）參考點(diǎn)：放大電路所有電路模型的下部，在輸入和輸出回路之間都有一根連線，并標(biāo)以“”符號(hào)，這即是電路輸入與輸出信號(hào)的共同端點(diǎn)或參考電位點(diǎn)。作用：這個(gè)參考點(diǎn)對于分析電子電路是必要的，而且是很方便的。（2）隔離放大：為了提高工業(yè)控制設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備的安全性和抗干擾能力，在前極信號(hào)預(yù)放大中，普遍采用所謂的隔離放大，即放大電路的輸入與輸出電路（包括供電電源）相互絕緣，輸入與輸出信號(hào)之間不存在任何公共參考點(diǎn)。第一章緒論第29頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)1.輸入電阻：（１）定義：輸入電阻是放大器輸入端向放大器看進(jìn)去的方向所顯示的電阻。（２）意義：輸入電阻Ri的大小決定了放大電路從信號(hào)源吸取信號(hào)電壓或電流的大小。對輸入為電壓信號(hào)的電路，Ri越大，Ui越大；對輸入為電流信號(hào)的電路，Ri越大，Ii越小。第一章緒論第30頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月（３）求法：在放大器的輸入端外加一個(gè)測試電壓UT，計(jì)算相應(yīng)的測試電流IT(如上圖所示)，則Ri=ùT/ìT放大電路+ùT-RLRi?T求放大電路的輸入電阻第一章緒論第31頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月2.輸出電阻（１）定義：輸出電阻是放大器輸出端向放大器看進(jìn)去的方向所顯示的電阻。（２）意義：R0的大小決定了放大器帶負(fù)載的能力。負(fù)載變化時(shí)，輸出量變化較小，說明帶負(fù)載能力強(qiáng)；輸出量變化較大，說明帶負(fù)載能力弱。對于輸出為電壓的電路，R0與負(fù)載串聯(lián)，故要求R0要小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。對于輸出為電流的電路，R0與負(fù)載并聯(lián)，故要求R0要大，帶負(fù)載能力強(qiáng)。第一章緒論第32頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月放大電路+ùS=0-R0RS?T求放大電路的輸出電阻+ùT-（３）求法：在放大器信號(hào)源短路和負(fù)載開路的條件下,在放大電路的輸出端加一測試電壓ùT，計(jì)算相應(yīng)的測試電流ìT(如上圖所示)，則R0=ùT/ìT(ùS=0)第一章緒論第33頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月3.增益：（１）四種增益：電壓增益Av，電流增益AI，互阻增益AR，互導(dǎo)增益AG。（２）意義：增益反映了放大電路在輸入信號(hào)控制下，供電電源的能量轉(zhuǎn)換為信號(hào)能量的能力。（３）增益的分貝表示：兩個(gè)無量綱的增益Av和Ai在工作上常用以10為底的對數(shù)表達(dá)。電壓增益AV（dB）=20lg|àV|dB

電流增益AI

（dB）=20lg|àI|dB

功率增益Pi（dB）=10lgApdB第一章緒論第34頁，課件共39頁，創(chuàng)作于2023年2月4.頻率響應(yīng)及帶寬第一章緒論（1）幅頻響應(yīng)：AV（ω）表示電壓增益的模與角頻率之間的關(guān)系。（2）相頻響應(yīng)：（ω）表示放大電路輸出與輸入正弦電壓信號(hào)的相位差與角頻率之間的關(guān)系。（3）波特圖：表示幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)的曲線，橫坐標(biāo)采用頻率單位f，縱坐標(biāo)采用對數(shù)刻度。（20lg|AV|）。放大電路的電壓增益：相關(guān)概念：半功率點(diǎn)，上限頻率，下限頻率，帶寬（4）線性失真：幅度失真、相位失真、頻率失真