模擬電路第章

Analog

circuits

and

digital

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

余孟嘗《數字電子技術基礎簡明教程》，高等教育出版社。1

緒

論本章主要介紹電子技術的一些名詞、術語、基本概念，簡要介紹電子系統(tǒng)的基本組成，分

析其內部各電路之間的信號流向及接口關系，

最后介紹電子電路的特點和分析方法，為學好

這門課程奠定基礎。1.1

電子技術1.1.1

電子技術的概念及發(fā)展歷史電子技術是研究電子器件、電子電路及其應用的科學技術。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）和電子器件構成的具有某種功能的電路，它是電子設備的重要組成部分。電子技術發(fā)展歷史1904年英國倫敦大學的弗萊明發(fā)明了真空電子二極管；1906年美國的德福雷斯特發(fā)明了對電子信號具有放大作用的真空電子三極管，簡稱電子管；1948年美國貝爾電話研究所的三位科學家肖克萊、巴丁和布拉頓發(fā)明了晶體三極管（一種半導體器件）；50年代末，美國德克薩斯公司和仙童公司發(fā)明了集成電路（實現了材料、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)半導體研

發(fā)部門主管Gordon

Moore發(fā)現了這一規(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翻一倍，而且這一趨勢會持續(xù)到下一個十年。實際上，摩爾定律到現在還適用。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，時懼鐘頻率108KHz，擁有2300個晶體管，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91億個濱晶體那管1.1.2信息和信號信息是對于接收者就來說絮，預罪先不牛知道的內容或知識。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程出來唉，被搞接收者感覺或認識，這種載梢有信虛息的掃物理柴量一爹般稱絹之為信號。一般奸把將昨非電你量轉刷換為披電量拳的器件稱為傳感器。非電量轉換隱成電引量經劣過電爬子技咸術處甩理后，有時還需要將電量再還原責為非法電量紀，完辦成還灣原作用的器件，稱為再生器。1.1.3模擬信號和數字信號電子技術所處理的對象是載有信息的電信號，在電子技術中會遇宿到多笑種信農號，澤按其詳不同特點可分為兩大類——模擬般信號和數字大信號。譽模擬境信號模擬暖信號伍的特物點是蒸，在時間上和幅值上均是連續(xù)的，在一

定褲動態(tài)含范圍廊內可證取任超意值約。處理模擬信號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、基壓本分雖析方法和基本應用。模擬信號時間講連續(xù)碼、數然值離筋散信號（數模轉換器輸出信號）。1.1.3.2數字信號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。擴聲系統(tǒng)方框圖自動計數系統(tǒng)方框圖電子系統(tǒng)的基本組成框圖接口關系在電子系乎統(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姑系是免一個友非常棋重要旋的關系，稱為接

口欺關系。對接或口電折路的鼠兩個宿基本要求：–保證顆被連趴接的糞兩部鵝分電路之間信號的通暢；–保證合各自佳處于售正常工作狀態(tài)。1.2電子電路的特點電源電路信號紙產生宣電路組合晶邏輯電路信號再放大說電路信號暖變換售電路信號擋存儲跨電路信號滾運算絡與處悼理電遞路時序邏輯電路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衡的電聞子元匯器件連接起來組成的。一個功能疤復雜照的電晨子系賀統(tǒng)，化若用繁分立琴元件實現，將會用很多縫元器蹦件，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備具泛有成洪本低窄、體追積小揚、重面量輕、功耗低、可靠性高等許多優(yōu)點而漏且有底利于冬提高圈生產攪效率，并且便于維修。集成電路的特點：①所有元件都做在一小塊硅片上，相互距離非常近，制作時工藝條件相同脫，各披元件唇參數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模擬集成電路和數字集成電路數字電路：信號有秀兩秀種狀粉態(tài)，筍輸出徒功率洪小，電路類型少督，造通用升性強岡，便庭于集資成化模擬電桃路：信號形冷狀糞多樣溜化，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，財大夜多是禽專用的1.2.4電子電路的分析方法數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

輯關系，防分析恢時常膚利用邏輯勇代數墾、真值表、卡諾圖和