模拟电子技术基础-1绪论.ppt

绪 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,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,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,在电子技术领域中，电路与信号有着十分密切的关系。离开了信号，电路就失去了意义。 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,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,2、信号及其频谱,电信号源的电路表达形式,戴维南,诺顿,2、信号及其频谱,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,A. 正弦信号,2、信号及其频谱,2、信号及其频谱,B.方波信号,展开成傅里叶级数,直流分量,其中,基波分量,三次谐波分量,信号的时域与频域表示,C.非周期信号,傅里叶变换：,通过快速傅里叶变换（FFT）可迅速求出非周期信号的频谱函数。,非周期信号包含了所有可能的频率成分,离散频率函数,连续频率函数,信号的时域与频域表示,2、信号及其频谱,3、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。,模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。,模拟电路 处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。 模拟电路着重研究电路的各种性能指标以 及如何改善这些性能指标。,4、模拟电路和数字电路,数字电路 处理数字信号的电子电路称为数字电路。 数字电路着重研究电路的输入和输出之间 的逻辑关系，即电路的逻辑功能。,五、放大电路的基本知识, 输入电阻, 输出电阻, 电压放大模型, 电流放大模型,1 模拟信号的放大,2 放大电路模型,3 放大电路的主要性能指标, 增益, 互阻放大模型, 互导放大模型, 隔离放大电路模型, 频率响应及带宽, 非线性失真,1 模拟信号的放大,电压增益（电压放大倍数）,电流增益,互阻增益,互导增益,2 放大电路模型,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。,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,2 放大电路模型,负载开路时的 电压增益,（1）电压放大模型,输入电阻,输出电阻,由输出回路得,则电压增益为,由此可见,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？ （考虑改变放大电路的参数）,理想情况,2 放大电路模型,另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减,理想,有,要想减小衰减，则希望？,电压放大电路适用于信号源内阻RS较小且负载电阻RL较大的场合。,2 放大电路模型,关心输出电流与输入电流的关系,（2）电流放大模型,2 放大电路模型,负载短路时的 电流增益,（2） 电流放大模型,由输出回路得,则电流增益为,由此可见,要想减小负载的影响，则希望？,理想情况,由输入回路得,要想减小对信号源的衰减，则希望？,理想,电流放大电路适用于信号源内阻RS较大且负载电阻RL较小的场合。,2 放大电路模型,（3）互阻放大模型（自看）,输入输出回路没有公共端,（4）互导放大模型（自看）,（5） 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,（1） 输入电阻,输入电阻Ri反映了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。,3 放大电路的主要性能指标,(2)输出电阻,所以,另一方法,注意：输入、输出电阻为交流电阻,输出电阻Ro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,（3） 增益,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。,其中,“甲放大电路的增益为-20倍”和“乙放大电路的增益为-20dB”，问哪个电路的增益大？,四种增益,常用分贝（dB）表示,3 放大电路的主要性能指标,（4） 频率响应及带宽（频域指标）,A.频率响应及带宽,电压增益可表示为,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。,或写为,其中,频率响应,1.2.3 放大电路的主要性能指标,A.频率响应及带宽,普通音响系统放大电路的幅频响应,该图称为波特图,纵轴：dB,横轴：对数坐标,（4） 频率响应及带宽（频域指标）,3 放大电路的主要性能指标,A.频率响应及带宽,其中,普通音响系统放大电路的幅频响应,高频区,中频区,低频区,直流放大电路的幅频响应与此由何区别？P20,（4） 频率响应及带宽（频域指标）,3 放大电路的主要性能指标,B.频率失真（线性失真）,幅度失真：,对不同频率的信号增益不同，产生的失真。,基波,二次谐波,输入信号,输出信号,基波,二次谐波,（4） 频率响应及带宽（频域指标）,由线性电抗元件电容、电感等引起的失真，有幅度失真和相位失真两种。,3 放大电路的主要性能指标,B.频率失真（线性失真）,相位失真：对不同频率的信号相移不同，产生的失真。,对于具有上图幅频响应的放大电路，若输入50Hz的正弦波，是否会产生频率失真？,（4） 频率响应及带宽（频域指标）,3 放大电路的主要性能指标,饱和失真：工作点位于饱和区。,对于分立器件放大电路来说，工作点的选取是非常重要的，应尽量让放大器工作在放大区。,（5） 非线性失真,由放大器件的非线性特性引起的失真，有饱和失真和截止失真两种。,截止失真：工作点位于截止区。,饱和失真,截止失真,六、课程特点,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）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。,学时分配,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,1、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； 2、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； 3、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； 4、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。,本章小结,1本章首先通过具体实例简要介绍了电子系统与信号的概念，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，数字电路处理的是数字信号。,2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，放大电路可分为四种类型：电压放大、电流放大、互阻放大和互导放大。用输入电阻、输出电阻和受控电压源或