湖南科技大学模拟电路课件(华科版)第01章绪论.ppt

1,湖南科技大学信息与电气工程学院,主讲: 胡仕刚,第一章 绪 论,2,传感器,压力1,压力2,温度1,温度2,. . .,. . .,放大 滤波 叠加 组合,数模转换电路,模数转换电路,计算机数据处理,驱动电路,. . .,. . .,驱动电路,驱动电路,驱动电路,传感器,传感器,传感器,执行机构,执行机构,执行机构,执行机构,放大 滤波 叠加 组合,数模转换电路,模数转换电路,计算机数据处理,3,1. 本课程的性质,是一门技术基础课,2. 特点,非纯理论性课程,实践性很强,以工程实践的观点来处理电路中的一些问题,3. 研究内容,以器件为基础、以信号为主线，研究各种模拟电子电路的工作原理、特点及性能指标等。,4. 教学目标,能够对一般性的、常用的电子电路进行分析，同时对较简单的单元电路进行设计。,绪 论,4,5. 成绩评定标准,成绩结构： 考勤、作业 等平时成绩 20 % 期终考试 80 %,6. 教学参考书,康华光主编，电子技术基础 模拟部分 第五版，高教出版社,童诗白主编，模拟电子技术基础 第二版，高教出版社,陈大钦主编，模拟电子技术基础问答：例题 试题，华工出版社,前 言,5,课外阅读教材：,1.谢自美 电子线路设计.实验.测试 华中理工大学出版社 2.毕满清 电子技术实验与课程设计 机械工业出版社 3.高伟涛 Pspice8.0电路设计实例精粹 国防工业出版社 4.李东生 Protel99SE电路设计技术入门 电子工业出版社,6,本课程的主要内容,半导体基础知识 二极管的工作原理、分析方法 三极管的工作原理、分析方法 场效应管的工作原理、分析方法,基本放大器 差分放大器 集成运算放大器 负反馈放大器 功率放大器,器 件,放大器,7,本课程的学习方法,建立新概念。 确立新的分析方法。 重点在于课堂听讲，再加预习、复习。 注重实验环节，先理论分析，后实践， 然后再对实验的结果进行分析。 认真作业。,8,引 言,电子技术就是采用半导体器件组成的各种电子电路来产生、传输和处理信号的技术,一、什么是电子技术?,电子电路分类,按电子电路中流经的信号类型、电路功能和构成原理，可分为两大类,模拟电路,数字电路,9,二、发展历程： 以电子器件的更新换代为标志！ 电子学近百年发展史上三个重要里程碑： 1904年电子管发明（真正进入电子时代） 1948年晶体管问世 60年代集成电路出现(SSI、MSI、LSI、VLSI),10,1第一代电子器件电子管 1906年，福雷斯特（Lee De Fordst）等发明了电子管，是电子学发展史上第一个里程碑。用电子管可实现整流、稳压、检波、放大、振荡、变频、调制等多种功能电路。 电子管体积大、重量重、寿命短、耗电大。世界上第一台计算机用1.8万只电子管，占地170m2，重30t，耗电150kW。,11,2第二代电子器件晶体管 1948年，肖克利（W.Shckly）等发明了半导体三极管，其性能明显优于电子管，从而大大促进了电子技术的应用与发展。晶体管的发明是电子学历史上的第二个里程碑。 尽管晶体管在体积、重量等方面性能优于电子管，但由成百上千只晶体管和其他元件组成的分立电路体积大、焊点多，可靠性差。,12,电子管： 一种在气密性封闭容器中产生电流传导，利用电场对真空中的电子流的作用以获得信号放大或振荡的电子器件，常用于早期电子产品中 晶体管（transistor）： 一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。 晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。 电子管可分为电子二极管，电子三极管等，晶体管也分为半导体二极管，半导体三极管等。,13,3第三代电子器件集成电路 集成电路按集成度可分作 (1)小规模集成电路（SSI）102 (2)中规模集成电路（MSI）103 (3)大规模集成电路（LSI）105 (4)超大规模集成电路(VLSI)105 当前，微电子已成为最具有发展前途的产业，微电子技术水平已成为衡量一个国家技术水平的重要标志。,14,1.1 信号与电子系统,消息(Message)： 人们常常把语言、文字、图像或数据等统称为消息。消息涉及的内容极其广泛，包括天文、地理、历史、政治、经济、科技、文化等。消息可以通过书信、电话、广播、电视、互联网等多种媒体或方式进行发布和传输。,一、信号,1.1.1 信号及其分类,15,信号（Signal） 指消息的表现形式与传送载体，消息是信号的传送内容。一般表现为随时间变化的某种物理量或物理现象。例如电信号传送声音、图像、文字等。电信号是应用最广泛的物理量，如电压、电流、电荷、磁通等。,信息（Information） 一般指消息中赋予人们的新知识、新概念。,16,二、信号的描述,数学上： 信号是一个或多个变量的函数； 形态上：信号表现为一种波形； 自变量：时间、位移、周期、频率、幅度、相位； 物理上： 信号是信息寄寓变化的形式； 描述信号常用的方法是：数学表达式波形 信号的波形：信号通常是时间变量t 的函数，信号随着t 而变化的曲线叫信号的波形。,17,三、信号的特性：,信号的时间特性：表示为随时间变化的函数。 信号的频率特性：信号可以分解为许多不同频率的正弦分量之和。,四、信号的分类,确定性信号和随机信号 周期信号和非周期信号 连续时间信号和离散时间信号,18,1.确定性信号和随机信号,确定性信号 若信号可以用确定性图形、曲线或数学表达式来准确描述，则该信号为确定性信号,随机信号 若信号不遵循确定性规律，具有某种不确定性，则该信号为随机信号。如电路中的噪声 客观存在的信号，服从统计规律,19,确定信号,随机信号,例：,20,连续信号，若存在： 离散信号，若存在 则称 和 为周期信号。T，N 分别为它们的周期。 若知道了周期信号一个周期内的变化过程，就可 以确定整个定义域内的信号取值。,2、周期信号和非周期信号,周期信号：依一定时间间隔无始无终地重复某一变化规律的信号,非周期信号，不具有周而复始的特性,21,周期信号例子：,22,3.连续时间信号和离散时间信号,连续时间信号 它的描述函数的定义域是连续的，即信号存在的时间范围内，任意时刻都有定义，用t 表示连续时间变量。 离散时间信号 描述函数的定义域是某些离散点的集合，函数只是在某些离散点上才有定义。这些离散点在时间轴上可以均匀分布，也可以不均匀分布，用n 表示离散时间变量。,23,连续时间和离散时间信号例子：,连续时间信号波形与离散时间信号波形,24,1.1.2电子系统概述,何谓电子系统?,若干相互联接、相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体 可以完成一个特定功能的完整的电子装置,25,从组成来看，一个电子系统一般包括模拟系统传感、高低频放大、模数、数模变换以 及执行机构等；数字系统信息处理、决策、控制。 但是，对于软硬结合的电子系统而言，它的信息处理、决策与控制部分大部分可内含有CPU的微处理机(如单片机)的电子系统来实现， 所以从组成来讲， 一般可以把电子系统看成由两大部分组成：模拟子系统和数字子系统,26,一、放大电路的表示方法,放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大。放大电路为双口网络，即一个信号输入口和一个信号输出口。,1.2 放大电路基本知识,27,1.放大倍数(增益)表征放大器的放大能力,根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器 可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。,1.3 放大电路的主要技术性能指标,28,（1）电压放大倍数定义为: AU=UO/UI,（2）电流放大倍数定义为: AI=IO/II,（3）互阻增益定义为: Ar=UO/II,（4）互导增益定义为: Ag=IO/UI,29,2. 输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的等效电阻，决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。,一般来说， Ri越大越好。 （1）Ri越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。 （2）当信号源有内阻时， Ri越大， ui就越接近uS。,输入端,Ri,uS,RS,信号源,Au,输出端,30,3. 输出电阻Ro从放大电路输出端看进 去的等效电阻。决定了放大电路带负载的能力。,uo,31,输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。,0,.,o,.,o,o,S,L,=,=,=,U,R,I,U,R,输出电阻的定义：,32,4. 通频带,通频带：,fBW=fHfL,放大倍数随频率变化曲线幅频特性曲线,f,A,Am,0.7Am,fL,下限截止频率,fH,上限截止频率,33,由于构成放大电路的元器件本身是非线性的，理想放大器的传输特性也将是非线性的,这将会使放大电路发生非线性