模拟电路第1章_绪论.ppt

1 1电子系统与信号 1 1 1电子系统电子系统是指由若干相互联接 相互作用的基本电路组成的具有特定功能的电路整体 例如 加热炉温度控制系统 第一章绪论 1 1 2信号及其频谱 1 电信号 载有信息的电压或电流 2 电信号源的形成 物理量经传感器转换而成 如 压力传感器 温度传感器 光传感器等 标准测试信号 正弦信号源 方波信号源 数字信号源等 专门用以检查 测试电系统的性能 3 电信号源的等效电路 信号源电阻Rs 电子系统内阻Ri 电流源模型 诺顿等效电路 信号源电阻Rs 电子系统内阻Ri 电压源模型 戴维南等效电路 4 电信号的表达方式 时域方式 信号随时间的变化规律 频域方式 信号中所包含的各个频率分量及其大小 利用数学的傅立叶变换可实现时域 频域之间的相互转换 周期信号具有离散频谱 而非周期性信号具有連续频谱 1 1 3模拟信号与数字信号 信号时域表达方式说明了信号瞬时值随时间变化的规律 按照瞬时值的大小及时间是否连续可分为四种类型 数值连续 时间连续 模拟信号 一般物理量经传感器转换的信号是模拟信号 数值连续 时间离散 对模拟信号取样得到的取样信号 数值离散 时间离散 数字信号 取样信号经A D变换后的输出信号 常用二进制表示 数值离散 时间连续 由D A转换器输出的信号 阶梯信号 信号波形 模拟信号 取样信号 数字信号 阶梯信号 变量符号的规定 静态量 无信号输入 电路在供电的直流电源作用下产生的直流量 如 VCE VBE IC IB 信号量 电路在输入信号源作用下 各瞬态值偏离静态值的变化量 分析时只考虑信号源的作用 而将供电直流电源取0 这是为了分析需要建立的一种状态 放大作用就是指对信号量的放大 如 vCE vBE iC iB vce vbe ic ib vi vo 瞬态量 有信号输入 电路在供电的直流电源和输入信号源共同作用下产生的值 是电路的实际工作状态 如 vCE vBE iC iB 1 2 1模拟信号的放大 1 2放大电路的基本知识 放大器的类型取决于信号源及负载的情况 1 2 2四种放大器的电路模型 Ri 放大器输入电阻Ro 放大器输出电阻 1 电压放大器 要求 RS RiRo RL 理想电压放大器 Ri Ro 0 输出开路电压增益 电压增益 理想电流放大器 Ri 0 Ro 2 电流放大器 要求 Rs RiRo RL 电流增益 输出短路电流增益 3 互阻放大器 要求 RS Ri Ro RL 理想互阻放大器 Ri 0 RO 0 互阻增益 输出开路的互阻增益 4 互导放大器 要求 RS RL 理想互导放大器 Ri Ro 互导增益 输出短路互导增益 利用电压源与电流源之间的等效变换 可实现不同放大器之间的变换 例 电流放大器转换为电压放大器 等效原则 1 2 3放大器的性能指标 1 输入电阻 决定放大器从信号源汲取电压或电流的大小 对于输入为电压的放大器 电压放大 互导放大器 为了从信号源汲取更多的电压 要求Ri大 对于输入为电流的放大器 电流放大 互阻放大器 为了从信号源汲取更多的电流 要求Ri小 用分析法计算Ri 测量Ri的方法之一 2 输出电阻 决定放大器带负载的能力 对于输出为电压的放大器 电压放大 互阻放大器 为了向负载提供更多的电压要求Ro小 Ro越小 RL的变化对输出电压Vo的影响越小 对于输出为电流的放大器 电流放大 互导放大器 为了向负载提供更多的电流要求Ro大 Ro越大 RL的变化对输出电流Io的影响越小 分析法求输出电阻Ro 在输入端口令vS 0 或iS 0 输出端口加电压源 测量输出电阻的方法之一 3 增益 放大器实际上是实现能量转换的器件 增益表征放大器在输入信号控制下将供电电源能量转换为信号能量的能力 不同类型放大器用不同的增益表示 对于电压 电流 功率增益常用分贝表示 4 频率响应与带宽 实际放大器中含有电抗元件 其阻抗是频率的函数 所以放大器的性能也是频率的函数 频率响应表征放大器的性能随输入正弦信号的频率变化而变化的特性 以电压增益为例 幅频响应 表征增益的模与频率的关系 相频响应 表征输出 输入正弦信号相位差与频率的关系 幅频 相频响应可以用曲线描述 称为幅频响应曲线和相频响应曲线 波特图 作幅频曲线时 水平轴采用频率对数坐标 垂直轴用增益的db值表示 作相频曲线时 水平轴采用频率对数坐标 垂直轴用相位的线性坐标表示 波特图的优点 可以表示很宽的频率及增益的变化范围 绘制简单 可以用折线近似作图 多级放大器的频率特性可以简单的用单级放大器的曲线纵坐标相加方法获得 截止频率 AV下降至AV max 的0 707倍 1 2 时 对应的频率 fH 上限频率fL 下限频率 图示AV max 为100 截止频率处的增益为70 7 截止频率处所对应的AV db 值下降了3db 在输入信号不变时 截止频率处的输出功率为最大输出功率的1 2 所以截止频率点也称为半功率点 带宽BW fH fL fH 幅频特性 5 放大器的失真 线性失真 频率失真 产生原因 由于放大器中存在线性电抗元件 在非正弦信号输入时 放大器对其基波与谐波产生不同的响应 从而引起输出波形失真 线性失真可分为幅度失真和相位失真 特点 正弦信号输入时 输出波形不会产生失真 非正弦信号输入才有可能产生失真 为了不产生线形失真 应使放大器的带宽大于信号的有效带宽 非线性失真产生原因 由非线性元件产生 半导体器件都是非线性器件 当信号幅度较小时 可近似当作线性元件处理 当信号