四川大学模拟电子技术 第一章

1、1.1 信号信号1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号1.2 信号的频谱信号的频谱1.4 放大电路模型放大电路模型1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 由若干相互联结，相互作用的基本电路组成的，具由若干相互联结，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。有特定功能的电路整体，称为电子系统。 电子系统电子系统例：光纤拉制塔例：光纤拉制塔 电子系统中贯穿始终的是对信号的处理和变换。电子系统中贯穿始终的是对信号的处理和变换。将石英预制棒（将石英预制棒（=4060mm，L=1m）拉制成光纤）拉制成光纤（ =125m，L=100m 200Km）工艺流程：预制棒

2、加热工艺流程：预制棒加热树脂涂敷到裸光纤上树脂涂敷到裸光纤上固化固化1. 信号：信号： 信息的载体信息的载体 1.1 信号信号物理量通过传感器转换为电信号，输入到物理量通过传感器转换为电信号，输入到电子系统。电子系统。T/2 200.52 200.02 199.501080706050403020t/s温度波动曲线温度波动曲线微音器输出的某一段信号的波形微音器输出的某一段信号的波形2. 电信号源的电路表达形式电信号源的电路表达形式电压源等效电路电压源等效电路电流源等效电路电流源等效电路sssRiv 戴戴维维宁宁诺诺顿顿转换转换电信号的时域与频域表示电信号的时域与频域表示1 1. 正弦信号正弦信

3、号)sin()(0mtVt v00022fT 1.2 信号的频谱信号的频谱时域时域频域：正弦信号幅值随频域：正弦信号幅值随角频率变化的分布。角频率变化的分布。2 2. 方波信号方波信号)5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtvT20 满足狄利克雷条件，满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级数展开成傅里叶级数2SV直流分量直流分量其中其中2SV基波分量基波分量312S V三次谐波分量三次谐波分量方波的时域表示方波的时域表示 信号的频谱信号的频谱 方波信号方波信号)5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtv频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正频

4、谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值和相位随角频率变化的分布，称为该信号弦信号幅值和相位随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。的频谱。幅度谱幅度谱相位谱相位谱 1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。处理数字信号的电子电路称为数字电路。处理数字信号的电子电路称为数字电路。 1.4 放大电路模型放大电路模型放大电路是放大电路是最基本的模拟信号处理

5、电路最基本的模拟信号处理电路。Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRL信号源信号源负载负载直流电源直流电源微弱的电压（流）微弱的电压（流）放大的电压（流）放大的电压（流）放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电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。路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRL信号源信号源负载负载直流电源直流电源F 输入端口特性可以等效为一个输入电阻输入端口特性可以等效为一个输入电阻F 输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式：输出端口可以根据不同情况等效成不

6、同的电路形式： 受控电压源或受控电流源受控电压源或受控电流源电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）iovvv A电流增益电流增益ioiiAi 互阻增益互阻增益)(io iArv互导增益互导增益)S(ioviAg 1. 放大电路的符号及模拟信号放大放大电路的符号及模拟信号放大负载开路时的负载开路时的 电压增益电压增益A. 电压放大模型电压放大模型ovAiR输入电阻输入电阻oR输出电阻输出电阻由输出回路得由输出回路得LoLiooRRRA vvv则电压增益为则电压增益为iovvv ALoLoRRRA v由此可见由此可见 LR vA即负载的大小会影响增益的大小即负载的大小会影响增益的大小要想

7、减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？ （考虑改变放大电路的参数）（考虑改变放大电路的参数）LoRR 理想情况理想情况0o R2. 放大电路模型放大电路模型 另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减siRR 理想情况理想情况有有sisiivvRRR 要想减小衰减，则希望要想减小衰减，则希望？ iR负载短路时的负载短路时的 电流增益电流增益B. 电流放大模型电流放大模型s iA由输出回路得由输出回路得LooisoRRRiAii 则电流增益为则电流增益为ioiiAi LoosRRRAi 由此可见由此可见 LR iA要想减小负载的影响，则希望要想减小负

8、载的影响，则希望？LoRR 理想情况理想情况 oR由输入回路得由输入回路得isssiRRRii 要想减小对信号源的衰减，则希望要想减小对信号源的衰减，则希望？siRR 理想情况理想情况0i RC. 互阻放大模型：互阻放大模型：输入电流，输出电压输入电流，输出电压输入输出回路没有公共端输入输出回路没有公共端D. 互导放大模型：互导放大模型：输入电压，输出电流输入电压，输出电流E. 隔离放大电路模型隔离放大电路模型 四种电路模型可以相互转换，实际放大电路根据信号源四种电路模型可以相互转换，实际放大电路根据信号源的性质和负载的要求来确定模型。的性质和负载的要求来确定模型。1.4 P12复习思考题复习

9、思考题（1）（2）电压增益为）电压增益为1是指是指 因为已知的输入输出均为电压，且增益也是电压增益，因为已知的输入输出均为电压，且增益也是电压增益，所以电压模型最方便。所以电压模型最方便。1.4.2 sV+-RsRiiV+-RoRLoV+-iVOVA+-V5 . 01M1M1M1ssiiiVRRRV1VOAV25. 0V5 . 0010110iLoLoVRRRVW00625. 00125. 02L2oo RVP 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1. 输入电阻输入电阻Rs+VsVi+RiIi放放大大电电路路 的大小反应了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。的大小反应了放大电路

10、从信号源吸取信号幅值的大小。iR输入电压信号，输入电压信号， 越大，越大， 越大。越大。输入电流信号，输入电流信号， 越小，越小， 越大。越大。iRiRiViIttiiRv外加测试信号：2. 输出电阻输出电阻 决定放大电路带负载能力。决定放大电路带负载能力。oR输出电压信号时，输出电压信号时， 越小（相对越小（相对 ），）， 对对 影响越小，影响越小，输出电流信号时，输出电流信号时， 越大（相对越大（相对 ），）， 对对 影响越小。影响越小。oRoRLRLRLRLROvOi输出电阻的计算：输出电阻的计算：iOovAvVRoVo+RLViAVO放放大大电电路路Ro+ViAVO放放大大电电路路+V

11、oLoLiOoRRRvAvV所以所以LLoooRRvvR Ls,0ttoRvviR注意：输入、输出电阻为交流电阻注意：输入、输出电阻为交流电阻另一方法另一方法3. 增益增益 反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量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。转换为输出信号能量的能力。其中其中(dB)lg20vA 电电压压增增益益四种增益四种增益iovvv AioiiAi ioiArv ioviAg iAA 、v常用分贝（常用分贝（dBdB）表示。）表示。(dB)lg20iA 电电流流增增益益(dB)lg10PA 功功率率增增益益“甲放大电路的电压增益为甲放大电路的

12、电压增益为-20倍倍”和和“乙放大电路的乙放大电路的电压增益为电压增益为20dB”，问哪个电路的增益大？，问哪个电路的增益大？4. 频率响应频率响应（频域指标）（频域指标）频率响应及带宽频率响应及带宽 电压增益可表示为电压增益可表示为)j ()j ()j (io VVAv 在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化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。的稳态响应，称为放大电路的频率响应。)()()j ()j (ioio VV或写为或写为)()( vvAA其中其中称称为为幅幅频频响响应应 )j ()j ()(io VVAv称称为为相相频频响响应

13、应 io)()()( 该图称为波特图该图称为波特图纵轴：纵轴：dBdB横轴：对数坐标横轴：对数坐标其中其中上上限限频频率率Hf普通音响系统放大电路的幅频响应普通音响系统放大电路的幅频响应下下限限频频率率Lf称称为为带带宽宽LHffBW HLH fBWff 时时，当当直流放大电路的幅频响应707. 0100057lg20100060lg20 VVVVAdbAAdbA高频区高频区中频区中频区低频区低频区3dB 频率点频率点（半功率点）（半功率点）3dB 频率点频率点（半功率点）（半功率点）频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）幅度失真：幅度失真： 对不同频率的信号对不同频率的信号增益不同产生的失

14、真。增益不同产生的失真。相位失真：相位失真： 对不同频率的信号对不同频率的信号相移不同产生的失真。相移不同产生的失真。 对于具有上图幅频响应的放大电路，若输入对于具有上图幅频响应的放大电路，若输入50Hz50Hz的正的正弦波，是否会产生频率失真？弦波，是否会产生频率失真？10Hz10Hz呢？呢？1.5 P19复习思考题复习思考题1.5.3 5. 非线性失真非线性失真 由元器件非线性特性引起由元器件非线性特性引起的失真。的失真。非线性失真系数非线性失真系数: :%100o122o VVkk Vo1是输出电压信号基波分是输出电压信号基波分量的有效值，量的有效值，Vok是高次谐波是高次谐波分量的有效值，分量的有效值，k k为正整数。为正整数。 end 小