模擬電路第章

Analog

circuits

and

digital

circuits教材：模擬電路與數(shù)字電路，電子工業(yè)出版社,寇戈主編參考書目：1康華光等主編：《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬部分、數(shù)字部分華中理工大學(xué)電子教研室編，高等教育出版社。2童詩(shī)白主編：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》閻石主編：《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》，高等教育出版社。楊素行：《模擬電子技術(shù)簡(jiǎn)明教程》

余孟嘗《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》，高等教育出版社。1

緒

論本章主要介紹電子技術(shù)的一些名詞、術(shù)語(yǔ)、基本概念，簡(jiǎn)要介紹電子系統(tǒng)的基本組成，分

析其內(nèi)部各電路之間的信號(hào)流向及接口關(guān)系，

最后介紹電子電路的特點(diǎn)和分析方法，為學(xué)好

這門課程奠定基礎(chǔ)。1.1

電子技術(shù)1.1.1

電子技術(shù)的概念及發(fā)展歷史電子技術(shù)是研究電子器件、電子電路及其應(yīng)用的科學(xué)技術(shù)。常見的電子器件有電子管、晶體管和集成電路，等等。電子電路是由電子元件（例如電阻、電容、電感等）和電子器件構(gòu)成的具有某種功能的電路，它是電子設(shè)備的重要組成部分。電子技術(shù)發(fā)展歷史1904年英國(guó)倫敦大學(xué)的弗萊明發(fā)明了真空電子二極管；1906年美國(guó)的德福雷斯特發(fā)明了對(duì)電子信號(hào)具有放大作用的真空電子三極管，簡(jiǎn)稱電子管；1948年美國(guó)貝爾電話研究所的三位科學(xué)家肖克萊、巴丁和布拉頓發(fā)明了晶體三極管（一種半導(dǎo)體器件）；50年代末，美國(guó)德克薩斯公司和仙童公司發(fā)明了集成電路（實(shí)現(xiàn)了材料、元件和電路的三合一）。The

First

TransistorInvented

at

Bell

Telephone

Laboratories,

USA

in1947

by

Shockley,

Bardeen

and

Brattain.Constructed

by

forming

metallurgical

junctionsbetween

crystals

of

p-type

and

n-typesemiconductor

using

the

point-contact

principle.The

name

TRANSISTOR

derives

from TRANSFER

RESISTORA

Picture

of

the

First

Transistor

Invented

at

BellLabsA

Modern

TransistorMost

modern

transistorsare

fabricated

using

siliconplanar

technology.The

device

shown

here

isencapsulated

in

a

plasticpackage,

type

TO-92.Connections

are

made

usingthe

wires

protruding

fromthe

bottom

of

the

device.5mmInside

the

Transistor

PackageSilicon

DieBond

WiresCopperFrameTTL

Logic

GateBipolar

digitalintegrated

circuitTransistor-TransistorLogic

-

TTLApproximately

40components

on

achipSmall

ScaleIntegration

-

SSIQuad

2-input

NANDOperational

Amplifier

-

OpAmpBipolar

analogueintegrated

circuitApproximately

20components

on

achipSmall

ScaleIntegration

-

SSIUsed

as

ageneralpurpose

‘gain

block’Historical

TrendsFor

the

past

30

years

the

number

oftransistors

on

a

silicon

chip

has

doubledevery

18

monthsGordon

Moore

predicted

this

exponentialgrowth

in

chip

complexity

in

the

1960s

-Hence

knownasMOORE’S

LAWHow

much

longer

can

it

continue?Historical

TrendsMOORE’SLAW:1965年飛兆(Fairchild

Semiconductor)半導(dǎo)體研

發(fā)部門主管Gordon

Moore發(fā)現(xiàn)了這一規(guī)律并且歸納出著名的“摩爾定律”：每年IC芯片上的單元密度會(huì)翻一倍，而且這一趨勢(shì)會(huì)持續(xù)到下一個(gè)十年。實(shí)際上，摩爾定律到現(xiàn)在還適用。Moore’s

Law1.00E+101.00E+091.00E+081.00E+071.00E+061.00E+051.00E+041.00E+031.00E+021.00E+011.00E+001962

1968

1974

1980

1986

1992

1998

2004YEARNO.

OFTRANSISTORSShrinkingTransistorSizeGrowthinChipSizeInt層el謎忍40售04M狂i掛cr俊op章r紅oc籮essor(1971年10月推出4位通用芯片掩40南04，時(shí)懼鐘頻率108KHz，擁有2300個(gè)晶體管，有ROM獸,R變AM般以及I/O的接口)In童telPentiumProcessor:1993晶體管數(shù)量：310萬200悼6年5月英蝦特爾志雙核造處理班器:2.俗91億個(gè)濱晶體那管1.1.2信息和信號(hào)信息是對(duì)于接收者就來說絮，預(yù)罪先不牛知道的內(nèi)容或知識(shí)。信息只斬有傳輸出霜去才擾有意買義，煙為了位傳輸天信息閘，需要將它載于某種物理量銹中，灣才能仿使它漸表現(xiàn)程出來唉，被搞接收者感覺或認(rèn)識(shí)，這種載梢有信虛息的掃物理柴量一爹般稱絹之為信號(hào)。一般奸把將昨非電你量轉(zhuǎn)刷換為披電量拳的器件稱為傳感器。非電量轉(zhuǎn)換隱成電引量經(jīng)劣過電爬子技咸術(shù)處甩理后，有時(shí)還需要將電量再還原責(zé)為非法電量紀(jì)，完辦成還灣原作用的器件，稱為再生器。1.1.3模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)電子技術(shù)所處理的對(duì)象是載有信息的電信號(hào)，在電子技術(shù)中會(huì)遇宿到多笑種信農(nóng)號(hào)，澤按其詳不同特點(diǎn)可分為兩大類——模擬般信號(hào)和數(shù)字大信號(hào)。譽(yù)模擬境信號(hào)模擬暖信號(hào)伍的特物點(diǎn)是蒸，在時(shí)間上和幅值上均是連續(xù)的，在一

定褲動(dòng)態(tài)含范圍廊內(nèi)可證取任超意值約。處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬舉電路，本提課程殊主要折討論各種模擬電子電路的基本概念、

基本延原理擴(kuò)、基壓本分雖析方法和基本應(yīng)用。模擬信號(hào)時(shí)間講連續(xù)碼、數(shù)然值離筋散信號(hào)（數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)）。1.1.3.2數(shù)字信號(hào)1.1.4電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)——通常申是指熄由若冰干相霜互關(guān)臥聯(lián)、相互作用最的基猜本電城路組晶成的池具有錘特定霜功能的電路整體。擴(kuò)聲系統(tǒng)方框圖自動(dòng)計(jì)數(shù)系統(tǒng)方框圖電子系統(tǒng)的基本組成框圖接口關(guān)系在電子系乎統(tǒng)中叢，各壟電路閱之間錢、各功能塊之間的連接凍方法赴及關(guān)姑系是免一個(gè)友非常棋重要旋的關(guān)系，稱為接

口欺關(guān)系。對(duì)接或口電折路的鼠兩個(gè)宿基本要求：–保證顆被連趴接的糞兩部鵝分電路之間信號(hào)的通暢；–保證合各自佳處于售正常工作狀態(tài)。1.2電子電路的特點(diǎn)電源電路信號(hào)紙產(chǎn)生宣電路組合晶邏輯電路信號(hào)再放大說電路信號(hào)暖變換售電路信號(hào)擋存儲(chǔ)跨電路信號(hào)滾運(yùn)算絡(luò)與處悼理電遞路時(shí)序邏輯電路1.2.1電子器件與電子電路基本功鍋能捆電路1.2.2分立元件電路與集成電路分立元件電路是將豈單個(gè)衡的電聞子元匯器件連接起來組成的。一個(gè)功能疤復(fù)雜照的電晨子系賀統(tǒng)，化若用繁分立琴元件實(shí)現(xiàn)，將會(huì)用很多縫元器蹦件，隸不但搜體積義和功執(zhí)耗大頑，而鉛且可靠性也較差。與分掏立元拾件電岡路相寨比較窩，采肥用集成電路制造的電子設(shè)備具泛有成洪本低窄、體追積小揚(yáng)、重面量輕、功耗低、可靠性高等許多優(yōu)點(diǎn)而漏且有底利于冬提高圈生產(chǎn)攪效率，并且便于維修。集成電路的特點(diǎn)：①所有元件都做在一小塊硅片上，相互距離非常近，制作時(shí)工藝條件相同脫，各披元件唇參數(shù)賀值具愛有相宮同方向的偏差，溫度特性一獲致，串容易卷制成嗚兩個(gè)還特性膽相同懷的晶菠體管或電阻；②使用模晶瞞體管晝多，鞠電阻蒜少。腳一般逮集成基電路中電阻值為幾十歐，太大的霧電阻往往叮用晶和體管炕制成的有源負(fù)載電阻代替，或者在集成草電路外部氧連接。③集成迎電午路內(nèi)儉部很找少使折用電容，一般不用電感，只能靠外接。1.2.3模擬集成電路和數(shù)字集成電路數(shù)字電路：信號(hào)有秀兩秀種狀粉態(tài)，筍輸出徒功率洪小，電路類型少督，造通用升性強(qiáng)岡，便庭于集資成化模擬電桃路：信號(hào)形冷狀糞多樣溜化，組功率要求不同，大電阻、挪大豆電容筒、電奇感、變壓器不易集成，通用性差，財(cái)大夜多是禽專用的1.2.4電子電路的分析方法數(shù)字電路著重赴研究稻各種河電路炮的輸入和輸出之間的邏

輯關(guān)系，防分析恢時(shí)常膚利用邏輯勇代數(shù)墾、真值表、卡諾圖和