第1讲 导言及放大器基本概念改精选PPT.ppt

第1讲 导言及放大器基本概念改第1页，此课件共43页哦联系方式联系方式:办公室：主教604-2办公室电话：8062075手机：15926557832E-mail: 第2页，此课件共43页哦第第 一一 讲讲第3页，此课件共43页哦本次课教学要求本次课教学要求1、了解本课程的教学进度与安排；2、了解电子技术的发展历史；3、初步理解模拟电子电路的相关基本概念；4、初步了解基本放大电路的基本概念与参数。第4页，此课件共43页哦教学安排教材:模拟电子技术基本教程（第1版）华成英 主编 清华大学出版社参考教材:1童诗白，模拟电子技术基础第三版）高等教育出版社2 2康华光，电子技术基础模拟部份（第四、五版）主编高等教育出版社第5页，此课件共43页哦3张凤言，电子电路基础，高等教育出版社4Adel S.Sedra&Kenneth C.Smith,Microelectronics Circuits,4th ed.,Oxford University Press,Inc.,19985其它冠名“模拟电子技术”的参考文献。第6页，此课件共43页哦学时分配理论教学Ch 1 导言 2Ch 3 半导体二极管 4Ch 4 半导体三极管及放大电路 10Ch 5 场效应管及其放大电路 4Ch 6 多级放大器及集成运算放大器 10Ch 7 放大电路中的反馈 6第7页，此课件共43页哦Ch 8 信号的运算和滤波 6Ch 9 波形的发生与变换电路 6Ch10 直流电源 5Ch11 计算机辅助分析（不占用计划学时）总复习 1总计 54第8页，此课件共43页哦第1章 导言1.1 电子技术的发展1.2 模拟信号与模拟电路1.3 “模拟电子技术基础”课程的特点1.4 如何学习这门课程1.5 课程的目的1.6 考查方法第9页，此课件共43页哦1.1 电子技术的发展1750年，年，富兰克林富兰克林发现雷电与摩擦生电的相同本质发现雷电与摩擦生电的相同本质1800年，年，伏打伏打创立了电位差理论创立了电位差理论1820年，年，奥斯特奥斯特发现导线通电磁针偏转发现导线通电磁针偏转1831年，年，法拉第法拉第完成磁生电实验完成磁生电实验1865年，年，麦克斯韦麦克斯韦发表电磁理论公式发表电磁理论公式1896年，年，马可尼马可尼发明电报，获发明电报，获1908年诺贝尔奖年诺贝尔奖1897年，年，汤姆荪汤姆荪发现电子，获发现电子，获1906年诺贝尔奖年诺贝尔奖1938年，年，萧克利等萧克利等提出提出PN结理论结理论1948年，年，萧克利、巴丁、布拉顿萧克利、巴丁、布拉顿发明晶体管，发明晶体管，获获1956年诺贝尔奖年诺贝尔奖1958年，年，基尔比基尔比发明集成电路，获发明集成电路，获2000年诺贝尔奖年诺贝尔奖第10页，此课件共43页哦1.1 电子技术的发展1969年年 大规模集成电路大规模集成电路1975年年 超大规模集成电路超大规模集成电路 第一片集成电路只有第一片集成电路只有4个晶体管，而个晶体管，而1997年一片集成电路年一片集成电路中有中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍倍/6年年的速度增长，到的速度增长，到2015或或2020年达到饱和。年达到饱和。学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！第11页，此课件共43页哦1.1.信号：是反映消息的物理量信号：是反映消息的物理量 信息需要借助于某些物理量（如声、光、电）的信息需要借助于某些物理量（如声、光、电）的变化来表示和传递。变化来表示和传递。电信号是指随时间而变化的电压电信号是指随时间而变化的电压u或电流或电流i，记作，记作u=f(t)或或i=f(t)。1.2 模拟信号与模拟电路模拟信号与模拟电路 如温度、压力、流量，自然界的声音信号等等，因而如温度、压力、流量，自然界的声音信号等等，因而信号是消息的表现形式。信号是消息的表现形式。2.2.电信号电信号 由于非电的物理量很容易转换成电信号，而且电信号又由于非电的物理量很容易转换成电信号，而且电信号又容易传送和控制，因此电信号成为应用最为广泛的信号。容易传送和控制，因此电信号成为应用最为广泛的信号。第12页，此课件共43页哦1.2 模拟信号与模拟电路（续）模拟信号与模拟电路（续）3.电子电路中信号的分类电子电路中信号的分类 模拟信号模拟信号 对应任意时间值对应任意时间值t 均有确定的函数值均有确定的函数值u或或i，并且，并且u或或 i 的幅的幅值是连续取值的，即在时间和数值上均具有连续性。值是连续取值的，即在时间和数值上均具有连续性。数字信号数字信号 在时间和数值上均具有离散性，在时间和数值上均具有离散性，u或或 i 的变化在时间上的变化在时间上不连续，总是发生在离散的瞬间；且它们的数值是一个最不连续，总是发生在离散的瞬间；且它们的数值是一个最小量值的整数倍，当其值小于最小量值时信号将毫无意义。小量值的整数倍，当其值小于最小量值时信号将毫无意义。第13页，此课件共43页哦1.2 模拟信号与模拟电路（续）模拟信号与模拟电路（续）模拟信号的获取模拟信号的获取 用传感器将非电物理量转换成电信号或电参量。用传感器将非电物理量转换成电信号或电参量。模拟信号的特点模拟信号的特点 连续性连续性 时间和大小都连续时间和大小都连续 相似性相似性第14页，此课件共43页哦4.模拟电路模拟电路 模拟电路：模拟电路：对模拟量进行处理的电路。对模拟量进行处理的电路。最基本的处理是对信号的放大。最基本的处理是对信号的放大。放大：输入为小信号，有源元件控制电源使负载获放大：输入为小信号，有源元件控制电源使负载获 得大信号，并保持线性关系。得大信号，并保持线性关系。有源元件：能够控制能量的元件。有源元件：能够控制能量的元件。1.2 模拟信号与模拟电路（续）模拟信号与模拟电路（续）第15页，此课件共43页哦1.2 模拟信号与模拟电路（续）模拟信号与模拟电路（续）5.“模拟电子技术基础模拟电子技术基础”课程的内容课程的内容 半导体器件。半导体器件。处理模拟信号的电子电路及其相关的基本功能：各处理模拟信号的电子电路及其相关的基本功能：各 种放大电路、运算电路、滤波电路、信号发生电路、种放大电路、运算电路、滤波电路、信号发生电路、电源电路等等。电源电路等等。模拟电路的分析方法。模拟电路的分析方法。不同的电子电路在电子系统中的作用。不同的电子电路在电子系统中的作用。第16页，此课件共43页哦1.3 “模拟电子技术基础模拟电子技术基础”课程的特点课程的特点 1、工程性工程性 实际工程需要证明其可行性。实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。强调定性分析。实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。在一定的误差范围的。电子电路的定量分析称为电子电路的定量分析称为“估算估算”。近似分析要近似分析要“合理合理”。抓主要矛盾和矛盾的主要方面。抓主要矛盾和矛盾的主要方面。电子电路归根结底是电路。电子电路归根结底是电路。估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的基估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的基本理论分析电子电路。本理论分析电子电路。第17页，此课件共43页哦1.3 “模拟电子技术基础模拟电子技术基础”课程的特点（续）课程的特点（续）2.实践性实践性 实用的模拟电子电路几乎都需要进行调试才实用的模拟电子电路几乎都需要进行调试才能达到预期的目标，因而要掌握以下方法：能达到预期的目标，因而要掌握以下方法：常用电子仪器的使用方法常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法故障的判断与排除方法 EDA软件的应用方法软件的应用方法第18页，此课件共43页哦1.4 如何学习这门课程如何学习这门课程1.掌握掌握基本概念、基本电路和基本分析方法基本概念、基本电路和基本分析方法 基本概念：基本概念：概念是不变的，应用是灵活的，概念是不变的，应用是灵活的，“万变不万变不离其宗离其宗”。基本电路：基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种多样构成的原则是不变的，具体电路是多种多样的。的。基本分析方法：基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标和描述不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法，因而有不同的分析方法。方法，因而有不同的分析方法。2.学会辩证、全面地分析电子电路中的问题学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。根据需求，最适用的电路才是最好的电路。要研究利弊关系，通常要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊有一利必有一弊”。3.注意电路中常用定理在电子电路中的应用注意电路中常用定理在电子电路中的应用本课程是入门性质的技术基础课本课程是入门性质的技术基础课第19页，此课件共43页哦1.5 课程的目的课程的目的1.掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能。掌握基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能。2.具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，以及将所学知识用于本专业的能力。学知识用于本专业的能力。本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。应用打下基础。建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识。新意识。第20页，此课件共43页哦1.6 考查方法考查方法1.会看：定性分析会看：定性分析2.会算：定量计算会算：定量计算考查分析问题的能力考查分析问题的能力3.会选：电路形式、器件、参数会选：电路形式、器件、参数4.会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA考查解决问题的能力设计能力考查解决问题的能力设计能力考查解决问题的能力实践能力考查解决问题的能力实践能力综合应用所学知识的能力综合应用所学知识的能力第21页，此课件共43页哦 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 电压放大模型电压放大模型 电流放大模型电流放大模型 2.1 模拟信号的放大模拟信号的放大 2.2 放大电路模型放大电路模型 2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 增益增益 互阻放大模型互阻放大模型 互导放大模型互导放大模型 隔离放大电路模型隔离放大电路模型 频率响应及带宽频率响应及带宽 非线性失真非线性失真第2章 放大电路的基本知识放大电路的基本知识第22页，此课件共43页哦电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）电流增益电流增益互阻增益互阻增益互导增益互导增益信号源信号源负载负载 2.1 模拟信号的放大模拟信号的放大第23页，此课件共43页哦 放放大大电电路路是是一一个个双双口口网网络络。从从端端口口特特性性来来研研究究放放大大电电路路，可可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。将其等效成具有某种端口特性的等效电路。信号源信号源负载负载F 输入端口特性可以等效为一个输入电阻输入端口特性可以等效为一个输入电阻F 输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式 2.2 放大电路模型放大电路模型第24页，此课件共43页哦负载开路时的负载开路时的 电压增益电压增益输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻由输出回路得由输出回路得则电压增益为则电压增益为由此可见由此可见即负载的大小会影响增益的大小即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？（考虑改变放大电路的参数）（考虑改变放大电路的参数）理想情况理想情况 2.2 放大电路模型（续）放大电路模型（续）1.电压放大模型电压放大模型第25页，此课件共43页哦 1.3.2 放大电路模型（续）放大电路模型（续）另另一一方方面面，考考虑虑到到输输入入回路对信号源的衰减回路对信号源的衰减理想理想有有要想减小衰减，则希望要想减小衰减，则希望？第26页，此课件共43页哦电流放大模型电流放大模型 关关心心输输出出电电流流与输入电流的关系与输入电流的关系 2.2 放大电路模型（续）放大电路模型（续）2.电流放大模型电流放大模型第27页，此课件共43页哦负载短路时的负载短路时的 电流增益电流增益由输出回路得由输出回路得则电流增益为则电流增益为由此可见由此可见要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？理想情况理想情况由输入回路得由输入回路得要想减小对信号源的衰减，则希望要想减小对信号源的衰减，则希望？理想理想 2.2 放大电路模型（续）放大电路模型（续）2.电流放大模型（续）电流放大模型（续）第28页，此课件共43页哦负载开路时的负载开路时的 互阻增益互阻增益由输出回路得由输出回路得互阻增益为互阻增益为由此可见由此可见要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？理想情况理想情况由输入回路得由输入回路得要想减小对信号源的衰减，则希望要想减小对信号源的衰减，则希望？理想情况理想情况 2.2 放大电路模型（续）放大电路模型（续）3.互阻放大模型互阻放大模型RsRiIiIsRoUo+RLI IiARO-第29页，此课件共43页哦负载短路时的负载短路时的 互导增益互导增益由输出回路得由输出回路得互导增益为互导增益为由此可见由此可见要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？理想情况理想情况由输入回路得由输入回路得要想减小对信号源的衰减，则希望要想减小对信号源的衰减，则希望？理想情况理想情况 2.2 放大电路模型（续）放大电路模型（续）4.互导放大模型互导放大模型RoRLAGSIoi互导放大模型互导放大模型Rs+UsUi+Ri-U第30页，此课件共43页哦5.隔离放大电路模型隔离放大电路模型输入输出回路没有公共端输入输出回路没有公共端 2.2 放大电路模型放大电路模型(续续)第31页，此课件共43页哦 2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1.输入电阻输入电阻2.输出电阻输出电阻定义一定义一:第32页，此课件共43页哦 2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(续续)2.输出电阻输出电阻(续续)定义二定义二注注意意：输输入入、输输出出电电阻阻为为交流电阻交流电阻输出电阻的测量输出电阻的测量所以所以第33页，此课件共43页哦 2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(续续)3.增益增益 反反映映放放大大电电路路在在输输入入信信号号控控制制下下，将将供供电电电电源源能能量量转转换换为为输输出信号能量的能力出信号能量的能力其中其中 “甲甲放放大大电电路路的的增增益益为为2020倍倍”和和“乙乙放放大大电电路路的的增增益益为为20dB20dB”，问问哪哪个个电电路的增益大？路的增益大？四种增益四种增益常用分贝（常用分贝（dBdB）表示）表示第34页，此课件共43页哦A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 电压增益可表示为电压增益可表示为 在在输输入入正正弦弦信信号号情情况况下下，输输出出随随输输入入信信号号频频率率连连续续变变化化的的稳稳态态响响应应，称为放大电路的频率响应。称为放大电路的频率响应。或写为或写为其中其中 2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(续续)4.频率响应及带宽（频域指标）频率响应及带宽（频域指标）第35页，此课件共43页哦普普通通音音响响系系统统放放大大电电路路的的幅频特性举例幅频特性举例该图称为波特图该图称为波特图纵轴：纵轴：dBdB横轴：对数坐标横轴：对数坐标 2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(续续)4.频率响应及带宽（频域指标）频率响应及带宽（频域指标）(续续)A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽(续续)第36页，此课件共43页哦 2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(续续)4.频率响应及带宽（频域指标）频率响应及带宽（频域指标）(续续)A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽(续续)截止频率的定义截止频率的定义高频高频区区中频中频区区低频低频区区3dB 频率点频率点（半功率点）（半功率点）3dB 频率点频率点（半功率点）（半功率点）直直流流放放大大电电路路的的幅幅频频响响应应与与此由何区别？此由何区别？第37页，此课件共43页哦 2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(续续)4.频率响应及带宽频率响应及带宽(续续)B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）幅频失真幅频失真 对对不不同同频频率率的的信信号号增增益益不不同同，产生的失真。产生的失真。基波基波二次谐二次谐波波输入信输入信号号输出信输出信号号基波基波二次谐二次谐波波相频失真相频失真 对对不不同同频频率率的的信信号号延延迟迟时时间间不不同，产生的失真。同，产生的失真。第38页，此课件共43页哦频率失真动画频率失真动画第39页，此课件共43页哦信号无失真传输条件信号无失真传输条件4.频率响应及带宽（频域指标）频率响应及带宽（频域指标）频率失真课堂提问频率失真课堂提问 对对于于具具有有右右图图幅幅频频响响应应的的放放大大电电路路，若若输输入入50Hz50Hz的的正正弦弦波波，是否会产生频率失真？是否会产生频率失真？幅度失真：幅度失真：对对不不同同频频率率的的信信号号增增益不同，产生的失真。益不同，产生的失真。相位失真：相位失真：对对不不同同频频率率的的信信号号相相移不同，产生的失真。移不同，产生的失真。1 1）恒值幅频特性）恒值幅频特性2 2）线性相频特性）线性相频特性 2.3 放大电路的主要性能指标（续）放大电路的主要性能指标（续）第40页，此课件共43页哦 2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(续续)5.非线性失真非线性失真 由由元元器器件件非非线线性性特特性性引引起起的的失真。失真。非线性失真系数非线性失真系数Uo1：基波有效值 Uok：各次谐波有效值 第41页，此课件共43页哦本书中有关符号的约定本书中有关符号的约定 小小写写字字母母、大大写写下下标标表表示示总总量量（含含交交、直直流流）。如如，uCE、iB等。等。大大写写字字母母、大大写写下下标标表表示示直直流流量量或或有有效效值值。如如，UCE、IC等。等。小小写写字字母母、小小写写下下标标表表示示纯纯交交流流量量。如如，uce、ib等。等。上上方方有有圆圆点点的的大大写写字字母母、小小写写下下标标表表示示相相量量。如如，、等。等。第42页，此课件共43页哦课外作业课外作业 P.6（做在书上）1.1END第43页，此课件共43页哦