模电课件康华光第五版PPT教案

1、模电课件康华光模电课件康华光(hu un)第五版第五版第一页，共32页。 由若干相互联结，相互作用的基本电路组成的，具有特定由若干相互联结，相互作用的基本电路组成的，具有特定(tdng)功能的电路整体，称为电子系统。功能的电路整体，称为电子系统。 电子系统电子系统例：光纤拉制例：光纤拉制(l zh)塔塔 电子系统中贯穿电子系统中贯穿(gunchun)始终的是对信号的处理和始终的是对信号的处理和变换。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

2、上固化固化第1页/共32页第二页，共32页。第2页/共32页第三页，共32页。第3页/共32页第四页，共32页。1. 信号信号(xnho)： 信息的信息的载体载体 1.1 信号(xnho)物理量通过物理量通过(tnggu)传感器转换为电信号，输传感器转换为电信号，输入到电子系统。入到电子系统。T/2 200.52 200.02 199.501080706050403020t/s温度波动曲线温度波动曲线第4页/共32页第五页，共32页。微音器输出的某一段信号微音器输出的某一段信号(xnho)的波形的波形第5页/共32页第六页，共32页。2. 电信号源的电路电信号源的电路(dinl)表达表达形式形

3、式电压电压(diny)源等效电路源等效电路电流电流(dinli)源等效电路源等效电路sssRiv 戴戴维维宁宁诺诺顿顿转换转换第6页/共32页第七页，共32页。电 信 号 的 时 域 与 频 域 表 示电 信 号 的 时 域 与 频 域 表 示(biosh)1 . 1 . 正 弦正 弦(zhngxin)(zhngxin)信号信号)sin()(0mtVt v00022fT 1.2 信号(xnho)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。第7页/共32页第八页，共32页。2. 2. 方波信方波信号号(xnho)(xnho)5sin513sin31(

4、sin22)(000SS tttVVtvT20 满足狄利克雷条件，满足狄利克雷条件，展开展开(zhn ki)成傅里叶级成傅里叶级数数2SV直流分量直流分量(fn ling)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 第8页/共32页第九页，共32页。信号信号(xnho)的频谱的频谱 方 波 信 号方 波 信 号(xnho)5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtv频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信频谱：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号幅值和相位随角频率变化的分

5、布(fnb)，称为该信号的频，称为该信号的频谱。谱。幅度谱幅度谱相位谱相位谱第9页/共32页第十页，共32页。 1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号：在时间模拟信号：在时间(shjin)和幅值上都是连续的信号。和幅值上都是连续的信号。数字信号：在时间数字信号：在时间(shjin)和幅值上都是离散的信号。和幅值上都是离散的信号。处理模拟处理模拟(mn)信号的电子电路称为模拟信号的电子电路称为模拟(mn)电路。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。第10页/共32页第十一页，共32页。 1.4 放大电路(dinl)模型放大电路放大电路(din

6、l)是最基本的模拟信号处理电路是最基本的模拟信号处理电路(dinl)。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微弱(wiru)的电压的电压（流）（流）放大的电压（流）放大的电压（流）第11页/共32页第十二页，共32页。放大放大(fngd)(fngd)电路是一个双口网络。从端口特性来研电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大究放大(fngd)(fngd)电路，可将其等效成具有某种端口特电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。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 输入输入(s

7、hr)(shr)端口特性可以等效为一个输入端口特性可以等效为一个输入(shr)(shr)电阻电阻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同的电路形式：F 受控电压受控电压(diny)(diny)源或受控电流源源或受控电流源第12页/共32页第十三页，共32页。电压增益电压增益(zngy)(zngy)（电压放大倍数）（电压放大倍数）iovvv A电流电流(dinli)(dinli)增益增益ioiiAi 互阻增益互阻增益(zngy)(zngy)(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

8、第13页/共32页第十四页，共32页。负载开路负载开路(kil)时的时的 电压增益电压增益A. 电压放大电压放大(fngd)模型模型ovAiR输入电阻输入电阻oR输出电阻输出电阻由输出由输出(shch)(shch)回路得回路得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第14页/共32页第十五页，共3

9、2页。 另一方面，考虑到输入回路另一方面，考虑到输入回路(hul)(hul)对信号源的衰减对信号源的衰减siRR 理想理想(lxing)(lxing)情情况况有有sisiivvRRR 要想减小衰减要想减小衰减(shui jin)(shui jin)，则希，则希望望？ iR第15页/共32页第十六页，共32页。负载短路负载短路(dunl)时的时的 电流增益电流增益B. 电流放大电流放大(fngd)模型模型s iA由输出由输出(shch)(shch)回路得回路得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

10、望要想减小负载的影响，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 R第16页/共32页第十七页，共32页。C. 互阻放大模型互阻放大模型(mxng)：输入电流，输出电压：输入电流，输出电压输入输出回路输入输出回路(hul)(hul)没有公共端没有公共端D. 互导放大模型：输入电压，输出互导放大模型：输入电压，输出(shch)电流电流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的四种电路模型可以相互转换，实际放大电路根

11、据信号源的性质和负载的要求来确定模型。性质和负载的要求来确定模型。第17页/共32页第十八页，共32页。1.4 P12复习复习(fx)思考题思考题（1）（2）电压）电压(diny)增益为增益为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，所以电压模型最方便。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。1.4.2 sV+-RsRiiV+-RoRLoV+-iVOVA+-V5 . 01M1M1M1ssiiiVRRRV1VOAV25. 0V5 . 0010110iLoLoVRRRVW00625. 00125. 02L2oo RVP第18页/共32页第十九页，共32

12、页。 1.5 放大(fngd)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。iRiRiViI第19页/共32页第二十页，共32页。ttiiRv外加测试信号：第20页/共32页第二十一页，共32页。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

13、，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第21页/共32页第二十二页，共32页。输出电阻的计算输出电阻的计算(j sun)：iOovAvVRoVo+RLViAVO放放大大电电路路Ro+ViAVO放放大大电电路路+VoLoLiOoRRRvAvV所以所以(suy)(suy)LLoooRRvvR第22页/共32页第二十三页，共32页。 Ls,0ttoRvviR注意：输入注意：输入(shr)(shr)、输出电阻为交流电阻、输出电阻为交流电阻另 一 方 法另 一 方 法(fngf)(fngf)第23页/共32

14、页第二十四页，共32页。3. 增益增益(zngy) 反映放大电路在输入反映放大电路在输入(shr)(shr)信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。其 中其 中(qzh(qzhng)ng)(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电压增益为-20倍倍”和和“乙放大电路的电压增益为乙放大电路的电压增益

15、为20dB”，问哪个电路的增益大？，问哪个电路的增益大？第24页/共32页第二十五页，共32页。4. 频率响应频率响应(pn l xin yn)（频域指标）（频域指标）频率响应频率响应(pn l xin yn)(pn l xin yn)及带宽及带宽 电压电压(diny)(diny)增益增益可表示为可表示为)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的稳态响应，称为放大电路的频率响应。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。)()()j ()j (ioio VV或写为或写为)()( vvAA其中其中称称为为幅

16、幅频频响响应应 )j ()j ()(io VVAv称称为为相相频频响响应应 io)()()( 第25页/共32页第二十六页，共32页。该图称为波特该图称为波特(b t)图图纵轴：纵轴：dB横轴：对数坐标横轴：对数坐标其中其中(qzhng)(qzhng)上上限限频频率率Hf普通音响系统放大普通音响系统放大(fngd)(fngd)电路的幅频响应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第26页/共32页第二十七页，共32页。707. 0100057lg20100060lg20 VVVVAdbAAdbA高频高频(o pn)区区

17、中频中频(zhngpn)区区低频低频(dpn)区区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）第27页/共32页第二十八页，共32页。频率频率(pnl)(pnl)失真（线失真（线性失真）性失真）幅度幅度(fd)(fd)失真：失真： 对 不 同 频 率 的 信 号对 不 同 频 率 的 信 号(xnho)(xnho)增益不同产生的增益不同产生的失真。失真。相位失真：相位失真： 对不同频率的信号相对不同频率的信号相移不同产生的失真。移不同产生的失真。第28页/共32页第二十九页，共32页。 对于具有对于具有(jyu)(jyu)上图幅频响应的放大电路，若输入上图幅频响应的放大电路，若输入50Hz50Hz的正弦波，是否会产生频率失真？的正弦波，是否会产生频率失真？10Hz10Hz呢？呢？1.5 P19复习复习(fx)思考题思考题1.5.3 第29页/共32页第三十页，共32页。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(ynq)(ynq)的失的失真。真。非 线 性 失 真 系 数非 线 性 失 真 系 数(xsh):(xsh):%100o122o VVkk Vo1是输出电压信号基波分量是输出电压信号基波分量(fn ling)的有效值，的有效值，Vok是高次是高次谐波分量谐波分量(fn ling)的有效值，的