模拟电子技术基础-1绪论课件.ppt

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 模拟电子技术基础是高等学校自动化、电气类、电子类、信息类专业知识平台中的重要核心课程，是学生在电子技

2、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

3、有着十分密切的关系。离开了信号，电着十分密切的关系。离开了信号，电路就失去了意义。路就失去了意义。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。器件构成的某种组合。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：信息的载体温度波动曲线温度波动曲线T/2 200.52 200.02

4、 199.501080706050403020t/s 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SSSRVI 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.正弦信号正弦信号)sin()(0m tVtv时域时域O tVmVm fT=fT 2200 OVm 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)

5、5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtv T 20 时域时域O 0T=t Vs频频域域O2Vs VsVs 2Vs 2Vs 展开成傅里叶级数展开成傅里叶级数2SV 直流分量直流分量其中其中 SV2 基波分量基波分量312 SV三次谐波分量三次谐波分量频谱：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：通过快速傅里叶变换（通过快速傅里叶变换（FFT

6、）可迅速求出非周期信号的频谱函可迅速求出非周期信号的频谱函数。数。)0(非周期信号包含了所有可能的频非周期信号包含了所有可能的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频域域O T/c时域时域T/2 200.52 200.02 199.501080706050403020t/s 信号的时域与频域表示信号的时域与频域表示 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

7、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

8、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）Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRLioVVAV 电流增益电流增益ioIIAI 互阻增益互阻增益)(io IVAR互导增益互导增益)S(ioVIAG 信号源信号源负载负载 2 放大电路模型放大电路模型 放大电路是一个双口网

9、络。从端口特性来研究放大电放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，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。Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRL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Rs+Vi+Vo+RLVsRs+VsVi+Vo+RiRLRs+VsVi+Vo+RiRLViAVORs+Vs

10、Vi+RoVo+RiRLViAVOOVAiR输入电阻输入电阻oR输出电阻输出电阻由输出回路得由输出回路得LoLiOoRRRVAVV 则电压增益为则电压增益为ioVVAV LoLORRRAV 由此可见由此可见 LR VA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）LoRR 理想情况理想情况0o R 2 放大电路模型放大电路模型 另一方面，考虑到另一方面，考虑到输入回路对信号源的输入回路对信号源的衰减衰减Rs+VsVi+RoVo+RiRLViAVOsiRR 理想理想有有sisiiV

11、RRRV 要想减小衰减，则希望要想减小衰减，则希望？iR 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。Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRLRs+VsVi+RoVo+RiRLViAVO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心输出电流与关心输出电流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ISA由输出回路得由输出回路得LooioRRRI

12、AIIS 则电流增益为则电流增益为ioIIAI LooRRRAIS 由此可见由此可见 LR IA要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？LoRR 理想情况理想情况 oR由输入回路得由输入回路得isssiRRRII 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？siRR 理想理想0i R 电流放大电路适用于信号源内阻电流放大电路适用于信号源内阻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

13、大模型（自看）（5）隔离放大电路模型隔离放大电路模型Ro+RiViAVOV o+Vi+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iiiIVR Rs+VsVi+RiIi放放大大电电路路 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iOoVAVV RoVo+RLViAVO放放大大

14、电电路路Ro+ViAVO放放大大电电路路+VoLoLiOoRRRVAVV 所以所以LLoooRRVVR 放大电路放大电路IT+VTRo+Vs=0另一方法另一方法0TTos VIVR注意：输入、输出电阻为交流电阻注意：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 反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。换为输出信号能量的能力。其中其中)dB(lg20VA 电电压压增增益益 “甲放大电路的增益为甲放大电

15、路的增益为-20-20倍倍”和和“乙放大电路的增益为乙放大电路的增益为-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ioVVAV ioIIAI ioIVAR ioVIAG IVAA、常用分贝（常用分贝（dBdB）表示）表示)dB(lg20IA 电电流流增增益益)dB(lg10PA 功功率率增增益益 3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标（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)()()(io jVjVjAV 在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态

16、在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。响应，称为放大电路的频率响应。Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRL)()()()(ioio jVjV或写为或写为)()(VVAA其中其中称称为为幅幅频频响响应应)()()(io jVjVAV 称称为为相相频频响响应应)()()(io 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

17、（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A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 其中其中上上限限频频率率Hf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03dB20lg|AV|/dB带宽带宽2204060202 1022 1032 104f/HzfLfH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）下下限限频频率率Lf称称为为带带宽宽LHffBW HLH fBWff 时时，当当 直流放大电路的幅频响直流放大电路的幅频响应与此由何区别？应与此由何区别？P20P

18、20（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：对不同频率的信号增益对不同频率的信号增益不同，产生的失真。不同，产生的失真。O t IO t O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

19、真（线性失真）频率失真（线性失真）相位失真相位失真：对不同频率的信：对不同频率的信号相移不同，产生的失真。号相移不同，产生的失真。03dB20lg|AV|/dB带宽带宽2204060202 1022 1032 104f/HzfLfH 对于具有上图幅频响应的放大电路，对于具有上图幅频响应的放大电路，若输入若输入50Hz50Hz的正弦波，是否会产生频率的正弦波，是否会产生频率失真？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。对于分立器件放大电路对于分立器件放大电路来说，工作点

20、的选取是非常来说，工作点的选取是非常重要的，应尽量让放大器工重要的，应尽量让放大器工作在放大区。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。O t IO t O饱和失真截止失真 3 放大电路的主要性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 由元器件非线性特性引由元器件非线性特性引起的失真。起的失真。非线性失真系数非线性失真系数 小写字母、大写下标表示总量（含交、直小写字母、大写下标表示总量（含交、直流）。如，流

21、）。如，vCE、iB等。等。大写字母、大写下标表示直流量。如，大写字母、大写下标表示直流量。如，VCE、IC等。等。小写字母、小写下标表示纯交流量。如，小写字母、小写下标表示纯交流量。如，vce、ib等。等。上方有圆点的大写字母、小写下标表示相量。上方有圆点的大写字母、小写下标表示相量。如，如，、等。等。书中有关符号的约定书中有关符号的约定ceVbI 1、工程性和实践性强；2、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）

22、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

23、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

24、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：有理论分析；要实事求是；、实验报告的要求：有理论分析；要实事求是；字迹要清楚；文理要通顺。字迹要清楚；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电子系统与信号的概念号的概念，以及信号的频谱特性，讨论了本课程所

25、涉及的，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，数字电路各种信号的特点。模拟电路处理的是模拟信号，数字电路处理的是数字信号。处理的是数字信号。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。根据实际应用所要求的输入信号和输出信号之间的关系，根据实际应用所要求的输入信号和输出信号之间的关系，放大电路可分为四种类型：放大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、互阻互阻放大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

26、简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，用于对放大电路基本特性的分析化模型，用于对放大电路基本特性的分析。根据电路分。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。析的要求，这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，性失真等主要性能指标是衡量放大电路品质优劣的标准，也是设计放大电路的依据。也是设计放大电路的依据。它们可以通过对电路的分析、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。计算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