模拟电子技术基础-1绪论课件.ppt

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1、绪绪 论论 电子技术的基本任务可称之为“信号的产生、信号的传输、信号的处理”，任务的完成取决于对电子器件、电子电路、电子系统的性能的研究。按照功能和构成原理的不同，电子电路可分为模拟电路和数字电路两大类。本课程着重讨论模拟电路的基本概念、基本原理、基本分析方法及基本应用。主要内容:(1)简要地介绍电子系统与信号的基本概念(2)讨论模拟电路的基本单元电路放大器（模型）及其性能指标 基本要求:(1)了解电子系统的基本概念及组成(2)了解信号的分类方法及放大电路的分类(3)熟悉放大电路的主要性能指标一、课程简介、教学目的及要求一、课程简介、教学目的及要求 模拟电子技术基础是高等学校自动化、电气类、电

2、子类、信息类专业知识平台中的重要核心课程，是学生在电子技术入门阶段的专业基础课。课程涉及模拟信号的产生、传输及处理等方面的内容，工程实践性很强。课程任务是使学生掌握电子技术的基本理论、基本知识及基本分析方法。旨在培养学生综合应用能力、创新能力和电子电路计算机分析、设计能力。课程学习完成能为学生以后深入学习电子技术及其在专业中的应用打好两方面的基础：其一是正确使用电子电路特别是集成电路的基础；其二是为将来进一步学习设计集成电路专用芯片打好基础。二、电子技术基础的研究对象二、电子技术基础的研究对象 电子技术基础是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的学科。三、电子系统与信号三、电子系统与信号 在

3、电子技术领域中，在电子技术领域中，电路电路与与信号信号有有着十分密切的关系。离开了信号，电路着十分密切的关系。离开了信号，电路就失去了意义。就失去了意义。电路则是为了产生信号、传输信电路则是为了产生信号、传输信号和对信号进行加工处理而由一些元器号和对信号进行加工处理而由一些元器件构成的某种组合。件构成的某种组合。由若干相互联结，相互作用的基本电路组成的、具有特定功能的电路整体，称为电子系统。1、电子系统电子系统 在多数情况下，电子系统必须与其它物理系统相结合，才能构成完整的实用系统。上图表示的是拉丝塔中加热炉内温度随时间而变化的信号，它是以信号波形表达信息的。信号：信息的载体信号：信息的载体温

4、度波动曲线温度波动曲线 2、信号及其频谱信号及其频谱 电信号源的电路表达形式电信号源的电路表达形式电电子子系系统统RS+-VS电压源等效电路电压源等效电路电流源等效电路电流源等效电路电电子子系系统统RSIS戴戴维维南南诺诺顿顿 2、信号及其频谱信号及其频谱转换转换 正弦信号经常作为标准信号用来对模拟电子电路进行测试。信号的时域与频域表示信号的时域与频域表示A A.正正弦弦信信号号时域时域频域频域 2、信号及其频谱信号及其频谱 2、信号及其频谱信号及其频谱B.B.方波信号方波信号时域时域频域频域展开成傅里叶级数展开成傅里叶级数 直流分量直流分量其中其中 基波分量基波分量三次谐波分量三次谐波分量频

5、谱：将一个信号分解为正弦信频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值号的集合，得到其正弦信号幅值随角频率变化的分布，称为该信随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。号的频谱。信号的时域与频域表示信号的时域与频域表示C.C.非周期信号非周期信号傅里叶变换：傅里叶变换：通通过过快快速速傅傅里里叶叶变变换换（FFT）可可迅速求出非周期信号的频谱函数。迅速求出非周期信号的频谱函数。非非周周期期信信号号包包含含了了所所有有可可能能的的频频率成分率成分离散频率函数离散频率函数周期信号周期信号连续频率函数连续频率函数非周期信号非周期信号频域频域时域时域 信号的时域与频域表示信号的时域与频域表示

6、2、信号及其频谱信号及其频谱 3、模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。模拟电路模拟电路 处理模拟信号的电子电路称为处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。模拟电路。模拟电路模拟电路着重研究着重研究电路的各种性能指标以电路的各种性能指标以及如何改善这些性能指标。及如何改善这些性能指标。4 4、模拟电路和数字电路、模拟电路和数字电路 数字电路数字电路 处理数字信号的电子电路称为处理数字信号的电子电路称为数字电路数字电路。数字电路数字电路着重研究

7、着重研究电路的输入和输出之间电路的输入和输出之间的逻辑关系，即电路的逻辑功能。的逻辑关系，即电路的逻辑功能。五、放大电路的基本知识五、放大电路的基本知识 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 1 模拟信号的放大模拟信号的放大 2 放大电路模型放大电路模型 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 1 模拟信号的放大模拟信号的放大电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）电流增益电流增益

8、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 放大电路模型放大电路模型 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，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。路，可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 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 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 放大电路模型放大电路模型负载开路时的负载开路时的 电压增益电压增益（1）电压放大模型）电压放大模型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

9、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 放大电路模型放大电路模型 另另一一方方面面，考考虑虑到到输输入入回回路路对对信信号号源源的的衰减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？电电压压放放大大电电路路适适用用于于信信号号源源内内阻阻R RS S较小且负载电阻较小且负载电阻R RL L较大的场合。较大的场合。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 放大电路模型放大电路模型关关心心输

10、输出出电电流流与与输入电流的关系输入电流的关系（2）电流放大模型）电流放大模型 2 放大电路模型放大电路模型负载短路时的负载短路时的 电流增益电流增益（2）电流放大模型电流放大模型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 电电流流放放大大电电路路适适用用于于信信号号源源内内阻阻R RS S较大且负载电阻较大且负载电阻R RL L较小的场合。较小的场合。2 放大电路模型放大电路模型（3）互阻放大模型（自看）互阻

11、放大模型（自看）输入输出回路没有公共端输入输出回路没有公共端（4）互导放大模型（自看）互导放大模型（自看）（5）隔离放大电路模型隔离放大电路模型 一个实际的放大电路原则上可以取四类电路模型中任意一种作为它的电路模型，但是根据信号源的性质和负载的要求，一般只有其中一种模型在电路设计或分析中概念最明确，运用最方便。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 输入电阻输入电阻Ri反映了放大电路从信号源吸反映了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。取信号幅值的大小。3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标(2)输出电阻输出电阻所以所以另一方法另一方法注意：输入、输出电

12、阻为交流电阻注意：输入、输出电阻为交流电阻输出电阻输出电阻RoRo的大小决定电路带负载的能力。的大小决定电路带负载的能力。3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标（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输出信号能量的能力。为输出信号能量的能力。其中其中 “甲甲放放大大电电路路的的增增益益为为-20-20倍倍”和和“乙乙放放大大电电路路的的增增益益为为-20dB-20dB”，问哪个电路的增益大？，问哪个电路的增益大？四种增益四种增益常用分贝（常用分贝（dBdB）表示）表示 3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能

13、指标（4）频率响应及带宽（频域指标）频率响应及带宽（频域指标）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应，称为放大电路的频率响应。响应，称为放大电路的频率响应。或写为或写为其中其中频率响应频率响应 1.2.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 普通音响系统放大电路的幅频响应普通音响系统放大电路的幅频响应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（4）频率响应及带宽（频域指标）

14、频率响应及带宽（频域指标）3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 其中其中普通音响系统放大电路的幅频响应普通音响系统放大电路的幅频响应高频区高频区中频区中频区低频区低频区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此由何区别？与此由何区别？P20P20（4）频率响应及带宽（频域指标）频率响应及带宽（频域指标）3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）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益

15、不同，产生的失真。不同，产生的失真。基波基波二次谐波二次谐波输入信号输入信号输出信号输出信号基波基波二次谐波二次谐波（4）频率响应及带宽（频域指标）频率响应及带宽（频域指标）由线性电抗元件电容、由线性电抗元件电容、电感等引起的失真，有幅度电感等引起的失真，有幅度失真和相位失真两种。失真和相位失真两种。3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）相相位位失失真真：对对不不同同频频率率的的信信号相移不同，产生的失真。号相移不同，产生的失真。对对于于具具有有上上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，

16、是是否否会会产产生生频频率率失真？失真？（4）频率响应及带宽（频域指标）频率响应及带宽（频域指标）3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标饱和失真饱和失真：工作点位于饱和区。：工作点位于饱和区。对对于于分分立立器器件件放放大大电电路路来来说说，工工作作点点的的选选取取是是非非常常重重要要的的，应应尽尽量量让让放放大大器器工工作在放大区。作在放大区。（5）非线性失真非线性失真 由放大器件的非线性特性由放大器件的非线性特性引起的失真，有饱和失真和截引起的失真，有饱和失真和截止失真两种。止失真两种。截止失真截止失真：工作点位于截止区。：工作点位于截止区。饱和失真截止失真 3 放大电路的主要性

17、能指标放大电路的主要性能指标（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的失真。起的失真。非线性失真系数非线性失真系数 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，vCE、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。如如，VCE、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，vce、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。书中有关符号的约定书中有关符号的约定六、课程特点六、课程特点 1、工程性和实践性强；2、

18、在四年制本科学习中起到“承上启下”的作用；高数、大学物理、电路 模拟电子技术 高频电子电路、其他专业课程 3、电路千变万化，不同于前面课程的思维方式、入门难；4、内容多、涉及面广、新知识点多，学时 少。难学的原因：（1）半导体器件是一种非线性器件，由它组成的电路是非线性电路，与以前所学的线性电路的分析方法不同；（2）电子电路中直流分量和交流分量并存；（3）要求具备综合运用电路课程知识的能力，如二端口网络，网络函数，非线性电路的分析等。第一章 绪论 2学时第二章 半导体二极管及其基本电路 6学时第三章 半导体三极管及放大电路基础 10学时第四章 场效应管放大电路 6学时第五章 功率放大电路 4学

19、时第六章 集成电路运算放大器 6学时第七章 反馈放大电路 6学时第八章 信号的运算与处理电路 8学时第九章 信号产生电路 4学时第十章 直流稳压电源 4学时总学时（含复习2学时）56学时学时分配 七、学习方法七、学习方法1、深入理解模拟电路的基本概念；2、掌握典型电路的结构及分析方法；3、重视课堂教学环节、课后结合课件及时复习、认真完成作业，重视实践教学环节，通过实验课巩固课堂上所讲的理论知识和培养分析问题、解决问题的能力；4、善于归纳总结；5、要培养自学能力；6、勤学好问。实验环节的几点要求实验环节的几点要求1 1、实验前：要充分预习，要写出预习报告，内容包括、实验前：要充分预习，要写出预习

20、报告，内容包括实验目的、实验原理、实验电路、实验所需仪器设备、实验目的、实验原理、实验电路、实验所需仪器设备、实验内容、原始数据记录表格以及指导书上所要求的必实验内容、原始数据记录表格以及指导书上所要求的必要的理论计算结果；要的理论计算结果；2 2、实验中：要尽量避免迟到，不要无故旷课，遵守课、实验中：要尽量避免迟到，不要无故旷课，遵守课堂纪律和实验室的各种规章制度；堂纪律和实验室的各种规章制度；3 3、实验后：对所测量的结果进行验收，对实验台的整、实验后：对所测量的结果进行验收，对实验台的整理情况进行检查；理情况进行检查；4 4、实验报告的要求：、实验报告的要求：有理论分析；有理论分析；要实

21、事求是；要实事求是；字迹要清楚；字迹要清楚；文理要通顺。文理要通顺。本章小结 1 1本章首先通过具体实例简要介绍了本章首先通过具体实例简要介绍了电子系统与信号电子系统与信号的概念的概念，以及信号的频谱特性，讨论了本课程所涉及的各，以及信号的频谱特性，讨论了本课程所涉及的各种信号的特点。模拟电路处理的是模拟信号，数字电路处种信号的特点。模拟电路处理的是模拟信号，数字电路处理的是数字信号。理的是数字信号。2 2信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路信号放大电路是最基本的模拟信号处理电路。根据。根据实际应用所要求的输入信号和输出信号之间的关系，放大实际应用所要求的输入信号和输出信号之间的关系，放大电

22、路可分为四种类型：电路可分为四种类型：电压放大电压放大、电流放大电流放大、互阻放大互阻放大和和互导放大互导放大。用输入电阻、输出电阻和受控电压源或受控电用输入电阻、输出电阻和受控电压源或受控电流源等基本元件，可建立起四种放大电路的简化模型，用流源等基本元件，可建立起四种放大电路的简化模型，用于对放大电路基本特性的分析于对放大电路基本特性的分析。根据电路分析的要求，这。根据电路分析的要求，这四种放大电路模型之间可实现相互转换。四种放大电路模型之间可实现相互转换。3 3输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失输入电阻、输出电阻、增益、频率响应和非线性失真等主要性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准，也是真等主要性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准，也是设计放大电路的依据。设计放大电路的依据。它们可以通过对电路的分析、计算它们可以通过对电路的分析、计算或对实际电路的测量来确定。或对实际电路的测量来确定。作业作业P24-1.2.1、1.2.2P25-1.2.6