华中科技大学《模拟电子技术基础》——CH01-1.pptVIP

1 1绪论 2 1绪论 主要内容 介绍信号的概念和特性介绍放大的概念 放大电路的模型和主要性能指标 基本要求 了解信号的概念和特性理解放大的概念熟悉放大电路的模型和主要性能指标 3 1绪论 1 0引言 我们生存的自然界中的存在大量的物理量 温度 压力 光亮 速度 位移 电量 重量 流量 液位 转速 声音 风速 XX XX XX 4 1绪论 1 0引言 问题 如何获取这些物理量的变化 物理量的变化就是信息 IT是什么 信息技术 传感器 5 1绪论 1 0引言 温度 压力 光亮 速度 位移 电压 重量 传感器 电子数量的变化 连续变化的电子数量 流量 液位 转速 传感器如何反映物理量的变化 XX XX 6 1绪论 解释模拟电子技术 1 0引言 什么是模拟 什么是电子 什么是技术 分析处理连续变化电子量的知识体系 7 1绪论 1 1信号 物理量 传感器 微弱电信号 放大 数字化 驱动 计算机 其它信号 执行机构 模拟电子技术 模拟电子技术的位置 8 1绪论 1 1信号 模拟电子系统的组成 信号源 传感器 信号源输出的是什么 电信号 什么电信号 电压 电流 10 信号源 戴维宁电路 诺顿电路 问题 根据戴维南定理和诺顿定理 电压源可以转换成电流源和电流源能够转换成电压源 电压源和电流源可以互相转换 一个电源到底属于哪一种 什么是电压源 什么是电流源 无负载时 一般内阻小的呈电压源特征 内阻大的呈电流源特征 有负载时 内阻远小于负载电阻时呈电压源特征内阻远大于负载电阻时呈电流源特征 答案 大配小 小配大 12 信号源 13 信号在时间和数值上都是连续变化的信号称为模拟信号 自然界物理量的一般特点 随时间数值连续变化 传感器输出的电信号 也随时间数值连续变化 模拟信号 传感器输出信号的特点 双连续 时域信号中包含各种频率信号 传感器输出信号的特点 将某一时刻的时域信号分解成各种频率的分量 频域表示 t 频域表示是三维的 频率 幅值 时间 t0 t1 模拟信号的仿真 如何全面仿真模拟信号 考虑任意模拟信号都可以分解成一组正弦信号序列 反之正弦信号序列能够组成任意模拟信号 那么正弦波序列能够全面仿真模拟信号 用正弦波作为标准信号测试模拟系统 能够全面反映模拟系统的性能 且模拟信号容易获取 16 负载 使用居多 负载 一般是需要一定功率驱动的执行元件 例如 扬声器 LED灯 后级电路 17 负载 如扬声器 如LED灯 18 电源 绝大部分电路使用 不能成为电路系统的电源 电压恒定 电流随负载变化 模拟电子电源的表达 电源在哪里 图二 图一 图三 电源省略 电源是什么样的 模拟电路电源的大小 直流电压源 5V 5V 12V 15V 直流电压源 1 8V 2 7V 3 3V 特点 弱电 模拟电路电源对电路电位的限制 一般情况下 电路中各点电位不会超过电源电压 22 放大器 模电的核心 为什么要放大 什么是放大 对放大有什么要求 如何满足对放大的要求 什么器件能够进行放大 如何构成放大系统 第一次课1 2 分辨率 细节 差异 1 幅值 放大器放大了什么 宏观上 放大了幅值 微观上 放大了细节 应用于驱动 如放大声音 应用于测量 如看到小数点后的更多位数值 应用于图像 在有一定像素的条件下看到更加微小的细节 应用于图像 在保证一定细节的条件下放大图像的尺寸 放大的概念 将电信号放大 电压放大 电流放大 在输入小信号的作用下 通过放大电路将电源的能量转换给负载 放大的基本要求 稳定 不失真 放大器的种类 什么是电路 由电源 电器元件和导线按一定规则组成的拓扑结构 电能量分配系统 电路实质有两种单元 受能单元 施能单元 受能单元 接受能量 一般表现为一个电阻 施能单元 提供能量 一般表现一个电源 或电压源 或电流源 1 4放大电路模型 1 4 0放大电路模型的推导 27 1 4放大电路模型 1 4 2模拟信号的放大模型 放大电路用能量表示 电阻 电源 电阻 29 1 4 2模拟信号的放大模型 主要参数 一个双端口网络 放大倍数 增益Avo 输入电阻Ri 输出电阻Ro 使用受控源体现放大过程 信号源 负载 30 1 4 2模拟信号的放大模型 信号源 负载 一定要记住的主要特征 一个增益 两个电阻 31 一个增益 增益在哪里 增益如何表示 开环电压增益 负载开路时的电压增益 开环电压增益表示放大器本身的增益 32 一个增益 如果负载电阻不开路增益如何表示 电压增益 负载不开路时的电压增益 增益表示放大器加载负载后的增益 33 一个增益 如果负载电阻不开路以信号源电压为输入增益如何表示 源电压增益 负载不开路以信号源电压作为输入时的电压增益 34 负载开路时的电压增益 负载不开路时的电压增益 负载不开路以信号源电压作为输入时的电压增益 开环电压增益表示放大器本身的增益 增益表示放大器加载负载后的增益 开环电压增益 电压增益 源电压增益 一个增益 35 负载开路时的电压增益 无信号源 负载不开路时的电压增益 无信号源 负载不开路时的电压增益 有信号源 开环电压增益表示放大器本身的增益 增益表示放大器加载负载后的增益 源电压增益表示放大电路完整的增益 开环电压增益 电压增益 源电压增益 一个增益 问题 1 说电路的电压是恒定的 或电源的稳压效果好 的实质是什么 4 放大电路放大了什么 3 放大电路由那几部分组成 5 放大电路有那几种增益 各代表什么意义 2电流型信号源的特征是什么 37 电压增益 电压放大倍数 互导增益 电压转电流 电流增益 电流放大倍数 互阻增益 电流转电压 14春第一次课 一个增益 电压电流混合增益分类 38 放大器 如何理解电流型信号 如何理解电压型信号 39 两个电阻 有那两个电阻 输入电阻 输出电阻 两个电阻有讨论的意义吗 40 以电压放大模型为例讨论输入输出电阻的意义 由输出回路得 则电压增益为 输出电阻 该式说明什么 电压增益是开环增益的一部分 电压增益随负载电阻的变化而变化 41 以电压放大模型为例讨论输入输出电阻的意义 由输出回路得 则电压增益为 输出电阻 如何保持电压增益不变 输入电阻是个什么角色 输出电阻占用一部分开环增益 42 以电压放大模型为例讨论输入输出电阻的意义 由输出回路得 则电压增益为 输出电阻 能否提出要求要求负载电阻不变以保持电压增益不变 43 以电压放大模型为例讨论输入输出电阻的意义 输出电阻 一定要记住 为了保证输出电压稳定输出电阻越小输出电压越稳定 44 以电压放大模型为例讨论输入输出电阻的意义 输出电阻 延伸讨论 如果是电流输出呢 为了保证输出电流稳定输出电阻越大输出电流越稳定 45 以电压放大模型为例讨论输入输出电阻的意义 由输人回路得 输入电阻 该式说明什么 输入电压源电压在输入电阻上的分压 输入电压随输入电阻的变化而变化 输入电压源电压是源电压的一部分 46 以电压放大模型为例讨论输入输出电阻的意义 由输人回路得 输入电阻 如何使输入电压最大或者不变 输入电阻越大输入电压越稳定 47 以电压放大模型为例讨论输入输出电阻的意义 由输人回路得 输入电阻 能否提出要求要求信号源电阻不变以保持输入电压不变 48 影响增益稳定的因素 Ri Ro 两个电阻同时考虑 49 1 4 3放大电路模型类型 另一方面 考虑到输入回路对信号源的衰减 理想情况 有 要想减小衰减 则希望 信号源电阻占用一部分信号电压 是无用功 影响增益稳定的因素 Ri Ro 50 1 4 3放大电路模型类型 另一方面 考虑到输入回路对信号源的衰减 理想情况 有 要想减小衰减 则希望 信号源电阻占用一部分信号电压 是无用功 影响增益稳定的因素 Ri Ro 52 1 4 3放大电路模型类型 总结 后级输入电阻要 大于前级输出电阻 源电压放大倍数是对信号的纯放大 应该尽量保证 信号源电阻会消耗一部分信号源电压导致开环放大倍数减少 为降低开环放大倍数减少 输入电阻应尽量大 输出电阻会消耗一部分输出电压导致开环放大倍数减少 为降低开环放大倍数减少 输入电阻应尽量小 54 1 4 1放大器的组成 组成 放大器本体 含输入端口 输出端口 信号源 含信号电压源 信号源内阻 负载 电阻 电源 正负电源 一个典型放大器的例子 被放大信号来源 放大执行单元 被放大信号接受 放大能量提供者 55 1 4 3放大电路模型类型 关心输出电流与输入电流的关系 2 电流放大模型 57 负载短路时的电流增益 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 理想情况 1 4 3放大电路模型类型 59 3 互阻放大模型 自学 4 互导放大模型 自学 1 4 3放大电路模型类型 61 输入输出回路没有公共端 变压器隔离 光电隔离 5 隔离放大电路模型 防止高压感应损坏电路 1 4 3放大电路模型类型 放大电路模型进一步讨论 用戴维南定理和诺顿定理可以变换出全部四种放大电路模型 意味着 意味着四种模型的实质是 四个电阻大小的对应关系 放大电路模型结论 放大电路模型三个部分 信号源 放大器 负载放大电路模型三个要素 放大倍数 输入电阻 输出电阻信号源 负载可能有很多种 放大器必须适应 所以 增益是放大电路的核心参数 输入输出电阻是影响增益的主要因素对电压型信号源 输入电阻要大对电流形信号源 输入电阻要小对电压型输出 输出电阻要小对电流型输出 输出电阻要大 63 问题 信号被放大 输出信号能量增加了 增加的能量是那里来的 能量来自于电源 电源的作用 向电路供给能量 决定能量变化的最大范围 电路的电压一般不能超过电源提供电压的范围 电路的电流一般不能超过电源提供电流的能力 特殊情况有电容或电感蓄能器件时可能短时间超过 65 电源 直流电压源 要求 输出电流在一定范围内变化时电压稳定 功能 根据信号变化由放大器控制向负载提供电流 注意 电源一定要和电路以及公共端 地 形成回路 特点 一般电路工作电压不能超过电源电压的范围 公共端 参考电位点 不一定是真大地 但是我们习惯上常常错误的称之为 地 符号是 什么是真正的地 地球 一般深挖地下几米 埋上纯铜板即 地 引出粗铜缆给电系统接地 符号是 公共端 地 地 有同学问 问题1 电源是那么重要 但是在放大器模型中却没有看到电源 Vi到输出端 被扩大Avo倍 其中 Avo 1 Vi的能量那里来的 电源 但是在后来的Avo的公式中电源也不是其中的函数 表明电源的变化对增益的影响很小 有同学问 放大模型连的底下 为什么不是连上面呢 下面连接表示有统一的公共点 表示输入输出有电气连接 上面在高频特性中有电容连接 现在给出的是中频特性 省略了小电容 69 1 4 1某放大电路输入信号为10pA时 输出为500mV 它的增益是多少 属于哪一类放大电路 70 1 4 2某电唱机拾音头内阻为1M 输出电压为1V 有效值 如果直接将它与10 扬声器相接 扬声器上的电压为多少 如果在拾音头和扬声器之间接入一个放大电路 它的输入电阻Ri 1M 输出电阻Ro 10 电压增益为1 试求这时扬声器上的电压 该放大电路使用哪一类电路模型最方便 扬声器上的