模電第一章課件

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),曾鶴瓊 QQ:16438464 電話1.1 信號(hào),1.3 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào),1 緒論,1.2 信號(hào)的頻譜,1.4 放大電路模型,1.5 放大電路的主要性能指標(biāo),概述,電子電路由若干相互聯(lián)接、相互作用的基本電子電路組成的、具有特定功能的電路整體,分：,數(shù)字電子電路,模擬電子電路,模數(shù)混合電路,集成電路,分立原件電路,數(shù)字電路處理數(shù)字信號(hào)的電路稱之,Digital Circuit,模擬電路處理模擬信號(hào)的電路稱之,Analog Circuit,在時(shí)間和幅值上都是連續(xù)的信號(hào)，例如：,在時(shí)間和幅值上都是離散的信號(hào)，例如0、1數(shù)字量,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)研究各種半

2、導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)科。,生產(chǎn)實(shí)踐中大量使用的收音機(jī)、錄音機(jī)、示波器、信號(hào)發(fā)生器、溫控裝置等，都屬于模擬電路或模數(shù)混合電路的范圍。,隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，分立元件電路正逐步被集成電路所取代，模擬電路也逐步走向模數(shù)混合化，但是，集成電路的發(fā)展與分立元件電路、各種半導(dǎo)體器件的發(fā)展有著密不可分的關(guān)系，所以，本課程以分立元件、小規(guī)模集成電路的介紹為主。,模電“魔”電,教學(xué)方法：,課堂講課,每章小結(jié),思考題,作業(yè),作業(yè)反饋,實(shí)驗(yàn),答疑,模擬電路最基本的處理信號(hào)的功能,1.信號(hào)： 信息的載體,1.1 信號(hào),溫度、氣壓、風(fēng)速、聲音等,傳感器（信號(hào)源）,連續(xù)變化的電信號(hào)（模擬信號(hào)）,放大、濾波,

3、驅(qū)動(dòng)負(fù)載（顯示裝置、揚(yáng)聲器等）,微音器輸出的某一段信號(hào)的波形,如何表達(dá)？,2. 電信號(hào)源的電路表達(dá)形式,戴維寧等效：將信號(hào)源等效為一個(gè)理想電壓源與內(nèi)阻相串聯(lián)的形式。,諾頓等效,戴維寧等效,理想電壓源：a、b端開路時(shí)的開路電壓,內(nèi)阻：所有電壓源短路、電流源開路時(shí)，從a、b端往左看進(jìn)去的等效電阻。,諾頓等效：將信號(hào)源等效為一個(gè)理想電流源與內(nèi)阻相并聯(lián)的形式。,理想電流源：a、b端短路時(shí)的短路電流,內(nèi)阻：所有電壓源短路、電流源開路時(shí)，從a、b端往左看進(jìn)去的等效電阻。,電壓源等效電路,電流源等效電路,簡(jiǎn)單的電信號(hào)可以用公式表達(dá)：,解決辦法頻譜分析,復(fù)雜的電信號(hào)的表達(dá)依賴于其特征參數(shù)，這些特征參數(shù)是設(shè)計(jì)電

4、子系統(tǒng)的依據(jù)。,1. 電信號(hào)的時(shí)域與頻域表示,A. 正弦信號(hào),1.2 信號(hào)的頻譜,時(shí)域,1. 電信號(hào)的時(shí)域與頻域表示,B. 方波信號(hào),滿足狄利克雷條件，展開成傅里葉級(jí)數(shù),直流分量,其中,基波分量,三次諧波分量,1.2 信號(hào)的頻譜,方波的時(shí)域表示,2. 信號(hào)的頻譜,B. 方波信號(hào),頻譜：將一個(gè)信號(hào)分解為正弦信號(hào)的集合，得到其正弦信號(hào)幅值和相位隨角頻率變化的分布，稱為該信號(hào)的頻譜。,1.2 信號(hào)的頻譜,幅度譜,相位譜,C. 非周期信號(hào),傅里葉變換：,通過快速傅里葉變換（FFT）可迅速求出非周期信號(hào)的頻譜函數(shù)。,非周期信號(hào)包含了所有可能的頻率成分,離散頻率函數(shù),連續(xù)頻率函數(shù),氣溫波形,氣溫波形的頻譜

5、函數(shù)（示意圖）,1.2 信號(hào)的頻譜,1.3 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào),處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬電路。,模擬信號(hào)：在時(shí)間和幅值上都是連續(xù)的信號(hào)。,數(shù)字信號(hào)：在時(shí)間和幅值上都是離散的信號(hào)。,1.4 放大電路模型,由于模擬電路中傳感器檢測(cè)的信號(hào)一般很微弱，所以，信號(hào)放大是模擬電路最基本的處理信號(hào)的功能，由放大電路來實(shí)現(xiàn)。,放大電路也是構(gòu)成模擬電路的基本單元電路。,本課程將介紹若干基本放大電路。,1. 放大電路的符號(hào),信號(hào)源,負(fù)載,：輸入電壓,：輸入電流,：輸出電壓,：輸出電流,：電壓增益（電壓放大倍數(shù)）,：電流增益（電流放大倍數(shù)）,：互阻增益，單位：,：互導(dǎo)增益，單位：S,電壓放大電路,電流放大電路

6、,互阻放大電路,互導(dǎo)放大電路,電壓增益（電壓放大倍數(shù)）,電流增益,互阻增益,互導(dǎo)增益,負(fù)載開路時(shí)的電壓增益,輸入電阻,從負(fù)載端看進(jìn)去的放大電路的輸出電阻,2. 放大電路模型,A. 電壓放大模型：,戴維寧等效,由輸出回路得,則電壓增益為,由此可見,即負(fù)載的大小會(huì)影響增益的大小,要想減小負(fù)載的影響，則希望？ （考慮改變放大電路的參數(shù)）,理想情況,另一方面，考慮到輸入回路對(duì)信號(hào)源的衰減,理想情況,有,要想減小衰減，則希望？,：電流增益（電流放大倍數(shù)）,B. 電流放大模型（諾頓等效）,負(fù)載短路時(shí)的 電流增益,由輸出回路得,則電流增益為,由此可見,要想減小負(fù)載的影響，則希望？,理想情況,由輸入回路得,要

7、想減小對(duì)信號(hào)源的衰減，則希望？,理想情況,C. 互阻放大模型（自學(xué)）,輸入輸出回路沒有公共端,D. 互導(dǎo)放大模型（自學(xué)）,E. 隔離放大電路模型（抗干擾）,注意：圖1.4.2的電路模型可以由戴維寧諾頓等效變換原理進(jìn)行互換，但一般根據(jù)電路概念明確的原則選擇等效電路。,1.5 放大電路的主要性能指標(biāo),1. 輸入電阻,輸入電阻,測(cè)量電路：,對(duì)輸入為電壓信號(hào)的放大電路，輸入電阻越大越好；,對(duì)輸入為電流信號(hào)的放大電路，輸入電阻越小越好。,輸入電阻決定放大電路對(duì)信號(hào)源的衰減。,2. 輸出電阻,輸出電阻,所有電壓源短路、電流源開路時(shí)，從負(fù)載端往左看進(jìn)去的等效電阻。,測(cè)量電路：,另一測(cè)量方法：,運(yùn)算得：,負(fù)載

8、開路時(shí)，測(cè)得開路電壓：,接上負(fù)載時(shí)，測(cè)得負(fù)載電壓：,輸出電阻決定放大電路帶負(fù)載的能力。,對(duì)輸出量為電壓信號(hào)的放大電路，輸出電阻越小越好；,對(duì)輸出量為電流信號(hào)的放大電路，輸出電阻越大越好。,輸出量（電壓、電流）隨負(fù)載變化的程度。,注意：輸入、輸出電阻為交流參數(shù),3. 增益,反映放大電路在輸入信號(hào)控制下，將供電電源能量轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)能量的能力。,其中,四種增益,常用分貝（dB）表示。,4. 頻率響應(yīng),A.頻率響應(yīng)及帶寬,電壓增益可表示為,在輸入正弦信號(hào)情況下，輸出隨輸入信號(hào)頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為放大電路的頻率響應(yīng)。,或?qū)憺?其中,該圖稱為波特圖 縱軸：dB 橫軸：對(duì)數(shù)坐標(biāo),4. 頻率響應(yīng),A.頻率響應(yīng)及帶寬,其中,普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng),4. 頻率響應(yīng),B.頻率失真（線性失真）,幅度失真：,對(duì)不同頻率的信號(hào)增益不同，產(chǎn)生的失真。,4. 頻率響應(yīng),B.頻率失真（線性失真）,幅度失真：,對(duì)不同頻率的信號(hào)增益不同，產(chǎn)生的失真。,相位失真：,對(duì)不同頻率的信號(hào)相移不同，產(chǎn)生的失真。,5. 非線性失真,由元器件非線性特性引起的失真。,非線性失真系數(shù):,end,VO1是輸出電壓信號(hào)基波分量的