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(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月課程簡(jiǎn)介：

1.課程性質(zhì)：模擬電子基礎(chǔ)是高等院校電氣、信息類(lèi)專(zhuān)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(mén)階段的專(zhuān)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(shū)：1、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)問(wèn)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(shī)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(shū)第3頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(duì)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(lái)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(jiǎn)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(tīng)講、多做練習(xí)第4頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(chǎng)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(chǎng)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(wèn)題7.KVLKCL對(duì)前面課程的要求第7頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(shū)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(duì)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(chēng)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(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

例如：常見(jiàn)的VCD系統(tǒng)，在光盤(pán)上記錄的聲音和圖像信號(hào)，是通過(guò)激光傳感系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的，而光盤(pán)的同步旋轉(zhuǎn)和激光探頭的移動(dòng)則是通過(guò)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(duì)信號(hào)進(jìn)行各種處理與變換。因此要對(duì)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(yǔ)言、音樂(lè)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(guò)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(yè)，課件共39頁(yè)，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(jiǎn)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(lái)對(duì)模擬電子電路進(jìn)行測(cè)試。正弦波：方波：第一章緒論第14頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(chēng)為信號(hào)的頻譜。頻譜圖：將上述頻譜用圖表示稱(chēng)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(mǎn)足狄利克雷條件都可以展開(kāi)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(shì)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(guò)多的影響信號(hào)的特性。通常把保留的部分稱(chēng)為信號(hào)的帶寬。第一章緒論第17頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(chēng)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(méi)有物理意義。第一章緒論第18頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(yè)，課件共39頁(yè)，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(yè)，課件共39頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2放大電路的模型（1）模型：虛線(xiàn)框內(nèi)部分，表示了電壓放大的含義，而開(kāi)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(chǎng)合。第一章緒論第22頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(yè)，課件共39頁(yè)，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(chǎng)合。第一章緒論第24頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(kāi)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(yè)，課件共39頁(yè)，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(kāi)路電壓增益為AVO，電流放大電路的開(kāi)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(kāi)路電壓增益可表示為AVO=ARO/Ri；互導(dǎo)放大電路的開(kāi)路電壓增益可表示為AVO=AGSR0。第一章緒論第27頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(lèi)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(xiàn)，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(duì)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(duì)輸入為電壓信號(hào)的電路，Ri越大，Ui越大；對(duì)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(cè)試電壓UT，計(jì)算相應(yīng)的測(cè)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(shuō)明帶負(fù)載能力強(qiáng)；輸出量變化較大，說(shuō)明帶負(fù)載能力弱。對(duì)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(duì)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(kāi)路的條件下,在放大電路的輸出端加一測(cè)試電壓ùT，計(jì)算相應(yīng)的測(cè)試電流ìT(如上圖所示)，則R0=ùT/ìT(ùS=0)第一章緒論第33頁(yè)，課件共39頁(yè)，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(wú)量綱的增益Av和Ai在工作上常用以10為底的對(duì)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(yè)，課件共39頁(yè)，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(xiàn)，橫坐標(biāo)采用頻率單位f，縱坐標(biāo)采用對(duì)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(xiàn)性失真：幅度失真、相位失真、頻率失真