模拟电子技术：CH01-1 绪论

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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,

7、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

8、，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

9、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

10、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,

11、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

12、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

13、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

14、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

15、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