模电课件第一章.ppt

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1、1.1 信号信号1.2 信号的频谱信号的频谱1 1绪论绪论1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号 1.4 放大电路模型放大电路模型 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 1信号信号:信息的载体信息的载体 1.1 信号信号等效变换等效变换声音信号声音信号：可以传达语言、音乐或其他信息：可以传达语言、音乐或其他信息 图像信号：图像信号：可以传达人类视觉系统能够接受的信息等可以传达人类视觉系统能够接受的信息等信息的处理：信息的处理：传感器传感器-电信号电信号-电子电子系统系统模拟信号：模拟信号：时间上幅值上连续变化时间上幅值上连续变化信号源信号源电压源等效电路电压源等效电路电流

2、源等效电路电流源等效电路2 1.1 信号信号话筒输出的话筒输出的声音信号声音信号如图所示：如图所示：某一段声音信号某一段声音信号无规则的波形，分析其特性比较困难，因此要提取其无规则的波形，分析其特性比较困难，因此要提取其特征参数特征参数；这些这些特征参数特征参数即是设计即是设计放大电路放大电路和和电子系统电子系统的的重要依据重要依据。31.正弦信号正弦信号正弦波形正弦波形 1.2 信号的频谱信号的频谱为简化信号特征参数的提取，通常将信号从为简化信号特征参数的提取，通常将信号从时域变换到频域时域变换到频域信号在频域中表示的图形或曲线称为信号在频域中表示的图形或曲线称为信号的频谱信号的频谱；傅立叶

3、变换傅立叶变换三要素完全确三要素完全确定一个正弦波定一个正弦波4方波的时域表示方波的时域表示由高等数学知识知，任一周期函数只要满足狄利克雷条由高等数学知识知，任一周期函数只要满足狄利克雷条件都可以展开成傅立叶级数；件都可以展开成傅立叶级数；时间函数表达式时间函数表达式傅立叶级数表达式傅立叶级数表达式直流分量直流分量基波基波高次谐波分量高次谐波分量 1.2 信号的频谱信号的频谱5如果截取如果截取n为有限值时的为有限值时的信号组合，则可以得到原周期信号的信号组合，则可以得到原周期信号的近近似波形似波形n=1,3,5时时n=11时时 1.2 信号的频谱信号的频谱6幅度频谱幅度频谱相位频谱相位频谱频谱

4、表现为一系列离散频率上的幅值，且随谐波次数的递增，频谱表现为一系列离散频率上的幅值，且随谐波次数的递增，v()的幅值总趋势逐渐减小。的幅值总趋势逐渐减小。1.2 信号的频谱信号的频谱73.非周期信号非周期信号 通通过过快快速速傅傅里里叶叶变变换换（FFT）可可迅迅速速求求出出非非周周期期信信号号的的频频谱谱函函数。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预制棒加热炉温度波动曲线预制棒加热炉温度波动曲线波形的频谱函数波形的频谱函数 1.2 信号的频谱信号的频谱选择适当的截止角频率，截断高于此频率的的部分，不会太多影响信号本身的选择适当的截止角频率，截断高于此频率的

5、的部分，不会太多影响信号本身的特性，把保留的频率部分称作特性，把保留的频率部分称作带宽带宽。8 1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号：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。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。数字信号数字信号9 1.4 放大电路模型放大电路模型1.放大电路的符号及模拟信号放大放大电路的符号及模拟信号放大简化电路简化电路实际电路实际电路大多数模拟电子系统都存在各种各样、不同类型的放大电路；放大多数模拟电子系统都存在各种各样、不同类型的放大电路；放大电路是构成其他功能电路的基本单元。大电路是

6、构成其他功能电路的基本单元。10放大电路表示方法放大电路表示方法输入端口有电压、电流，输出端口有电压、电流，因此，根据输入端口有电压、电流，输出端口有电压、电流，因此，根据实际的输入信号和所需的输出信号是电压或电流，放大电路可实际的输入信号和所需的输出信号是电压或电流，放大电路可分为四种类型。分为四种类型。电压增益电压增益电流增益电流增益电流放大电路电流放大电路互阻增益（互阻增益（）互导增益（互导增益（S）互阻放大电路互阻放大电路互导放大电路互导放大电路 1.4 放大电路模型放大电路模型11 1.4 放大电路模型放大电路模型2.电压放大模型电压放大模型当当RiRs时，信号源内时，信号源内阻阻R

7、s对信号对信号vs的衰减作的衰减作用才会减小。用才会减小。电压放大电路适用于信号源内阻电压放大电路适用于信号源内阻Rs较小且负载电阻较小且负载电阻RL较大的场合较大的场合当当RLRO时，时，RL的变的变化对化对Av的影响就小。的影响就小。13 1.4 放大电路模型放大电路模型负载短路时的电流增益负载短路时的电流增益3.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只有只有RORL时，才会时，才会减小减小RO的分流，减小信的分流，减小信号的衰减；号的衰减；14 1.4 放大电路模型放大电路模型3.电流放大模型电流放大模型则电流增益为则电流增益为只有只有Ri-，Ro-；一

8、个实际的放大电路原一个实际的放大电路原则上可以取四类电路中则上可以取四类电路中任意一种作为它的电路任意一种作为它的电路模型，但是根据信号源模型，但是根据信号源的性质和负载的要求，的性质和负载的要求，一般只有一种模型在运一般只有一种模型在运用中最明确。用中最明确。16 1.5 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Ri的大小决定了放大电路的大小决定了放大电路从信号源获取信号的能力从信号源获取信号的能力以电压以电压vi作为输入的放大电路，作为输入的放大电路，Ri越大越好，此时输入电压越大越好，此时输入电压vi大。大。电压放大电路、互导放大电路电压放大电路、互导放大电路以电

9、流以电流ii作为输入的放大作为输入的放大电路，电路，Ri越小越好，此时越小越好，此时输入电流输入电流ii大。大。电流放大电流放大电路、互阻放大电路电路、互阻放大电路17 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标2.输出电阻输出电阻输出电阻的大小决定了放大电路输出电阻的大小决定了放大电路带负载的能力带负载的能力输出量随负载变化的程度输出量随负载变化的程度182.输出电阻输出电阻以电压作为输出的放大以电压作为输出的放大电路，电路，Ro越小越小,带负载能带负载能力越强。力越强。电压放大电路、电压放大电路、互导放大电路互导放大电路以电流作为输出的放大电以电流作为输出的放大电路，路，Ro越大

10、越大,带负载能力带负载能力越强越强电流放大电路、互电流放大电路、互阻放大电路阻放大电路 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标193.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换为输出信号能量的能力。转换为输出信号能量的能力。1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标例：甲电路增益变化例：甲电路增益变化-20dB，乙电路增益变化，乙电路增益变化-20倍倍，谁增益大，谁增益大？负号负号意味着什么？意味着什么？其中其中四种增益四种增益常用分贝（常用分贝（dBdB）表示表示204.频率响应频率响应A.A.频率响应及带宽频

11、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 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标放大电路放大电路实际的放大电路中存在一些实际的放大电路中存在一些电抗性元器件电抗性元器件耦合电容、半导体元器件的耦合电容、半导体元器件的极间电容、接线电容、接线电感等极间电容、接线电容、接线电感等，因此因此，放大电路的输出与输入之间关放大电路的输出与输入之间关系必然和信号的频率有关系必然和信号的频率有关。21普

12、通音响系统放大电路幅频响应普通音响系统放大电路幅频响应对数坐标：波特图对数坐标：波特图（Bode Plot）半功率点半功率点:增益下降增益下降3dB的点的点,此时输出功率约为中频区功率的一半此时输出功率约为中频区功率的一半下限频率下限频率上限频率上限频率带宽（通频带）带宽（通频带）:BW=fH-fL通常通常:fLfH；故故:BWfH；4.频率响应频率响应 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标动画演示动画演示动画演示动画演示224.频率响应频率响应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不同，产生的失真。益不同，产

13、生的失真。幅度失真幅度失真 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标234.频率响应频率响应B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）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。相位失真相位失真 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标动画演示动画演示动画演示动画演示24必须工作在线性条件下必须工作在线性条件下理想电压传输特性理想电压传输特性实际电压传输特性实际电压传输特性实际传输特性曲线上各点切线的斜率不相同实际传输特性曲线上各点切线的斜率不相同电压增益不能保持恒定；电压增益不能保持恒定；放大增益随输入信号变化

14、而变化，则会引起输放大增益随输入信号变化而变化，则会引起输出信号发生失真，由放大电路的非线性引起的出信号发生失真，由放大电路的非线性引起的失真失真非线性失真；非线性失真；5.非线性失真非线性失真 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标25除了上述五种主要性能指标外，针对不同用途的放大电路，还有除了上述五种主要性能指标外，针对不同用途的放大电路，还有一些其他指标：一些其他指标：最大输出功率最大输出功率效率效率转换速率转换速率信号噪声比信号噪声比抗干扰能力抗干扰能力在某些特殊场合下还会有：在某些特殊场合下还会有：体积体积重量重量工作温度工作温度环境温度环境温度 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标26小结小结:1.四种放大电路模型。四种放大电路模型。2.放大电路的五种主要性能指标。放大电路的五种主要性能指标。27