模电第01章绪论(康华光)

1、电子技术基础电子技术基础模拟部分模拟部分康华光主编康华光主编任课教师任课教师:韦东梅韦东梅密码密码: xidashudian绪论绪论一一.概述概述1.电子技术的发展历程电子技术的发展历程1906发明：电子管发明：电子管1948出现：晶体管出现：晶体管1958起：集成电路、起：集成电路、大规模集成、超大规模集成电路大规模集成、超大规模集成电路2.电子技术的特点电子技术的特点小型化、集成化、元件种类繁多、能处理模拟信号和小型化、集成化、元件种类繁多、能处理模拟信号和数字信号数字信号二二.课程安排课程安排第三学期第三学期: 54学时学时数字电子技术数字电子技术第四学期第四学期: 54学时学时模拟电子

2、技术模拟电子技术 实验：实验：36学时学时12个实验，独立设课个实验，独立设课三三.基本要求基本要求1.掌握所学内容掌握所学内容2.做好习题做好习题:每次课后必有题，每星期交一次作业每次课后必有题，每星期交一次作业;注意：上课前交。注意：上课前交。作业要求作业要求：(1)抄题目，字迹工整，清晰，字不要太小；抄题目，字迹工整，清晰，字不要太小；(2)对于计算题：未知数对于计算题：未知数公式公式代入数值代入数值得数得数四四.平时成绩平时成绩第一章第一章绪论绪论 重点：重点： 1.掌握放大电路模型的描述方法掌握放大电路模型的描述方法； 2.理解理解放大电路主要性能指标的意义放大电路主要性能指标的意义

3、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一、一、 信号信号信息的载体。如温度信号、气压信号、风速信号、信息的载体。如温度信号、气压信号、风速信号、音频信号、视频信号音频信号、视频信号二、二、 电信号电信号非电量经传感电路转化为电量的信号。其中：非电量经传感电路转化为电量的信号。其中：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。is=vs/Rs电压源等效电路电压源等效电路电流源等效电路电流源

4、等效电路+ vs- -Rs接电子接电子系统系统isRs接电子接电子系统系统三、三、 电信号源的表示形式电信号源的表示形式 由传感器输出两端看进去，电信号由传感器输出两端看进去，电信号有两种表达形式：有两种表达形式：1.2 信号的信号的频谱频谱将某个信号分解为正弦信号的集合，得到其正将某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，称为该信号的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。其中：频谱。其中：幅值随角频率变化的分布幅值随角频率变化的分布幅度频谱幅度频谱(幅度谱幅度谱);相位随角频率变化的分布相位随角频率变化的分布相位频谱相位频谱(相位谱相位谱)。一

5、、正弦波信号的频谱一、正弦波信号的频谱1.时域表示时域表示vVmcos( 0t )2.频域表示频域表示(幅度频谱幅度频谱) 0VmvtVm0 0 2 0 3 0 4 0 v二、方波信号的频谱二、方波信号的频谱1.时域表示时域表示 )905cos(52)903cos(32)90cos(22)(0S0S0SStVtVtVVt v令令: 0=2 / /T，则这个方波信号的傅里叶展开式则这个方波信号的傅里叶展开式: vtVsT/2T=2 / 0数学表达式：数学表达式：v(t)=Vs nTt (2n+1)T/20 (2n+1)T/2 t (n+1)T2.频域表示频域表示幅度频谱幅度频谱0 0 2 0 3

6、 0 vVsVs22Vs 2Vs3 相位频谱相位频谱 0 2 0 3 00 - - 2 )905cos(52)903cos(32)90cos(22)(0S0S0SStVtVtVVt v 一个微弱的电信号通过放大器后一个微弱的电信号通过放大器后,输出电压或电流的幅输出电压或电流的幅得到了放大得到了放大,但它随时间变化的规律不能变但它随时间变化的规律不能变,即即不失真不失真。1.4 放大电路模型放大电路模型一、一、放大的基本概念放大的基本概念放大放大把微弱的电信号的幅度放大。把微弱的电信号的幅度放大。 完整的放大电路框图如下：完整的放大电路框图如下：负载负载待放大的信号源待放大的信号源放大放大电路

7、电路+vo- -RL+vi- -iiioVCC- -VCC信号源信号源(含内阻含内阻)二、二、放大倍数放大倍数表示放大器的放大能力表示放大器的放大能力当当信号源单独作用信号源单独作用且放大电且放大电路处在线性工作状态下时路处在线性工作状态下时:电压增益电压增益(电压放大倍数电压放大倍数)iovvv A电流增益电流增益ioiiAi 互阻增益互阻增益)(ioiArv 互导增益互导增益)S(ioviAg 放大放大电路电路+vo- -RL+vi- -iiioVCC- -VCC信号源信号源(含内阻含内阻)根据叠加定理，根据叠加定理，信号源单独作用信号源单独作用时：时： 从从vi 端看进去电路等效为一个输

8、入电阻端看进去电路等效为一个输入电阻Ri ； 根据戴维宁定理，从根据戴维宁定理，从vo 端看进去电路等效为一个受端看进去电路等效为一个受控恒压源控恒压源(开路电压开路电压)和一个内阻和一个内阻Ro相串联；相串联； 根据诺顿定理，从根据诺顿定理，从vo 端看进去电路等效为一个受控端看进去电路等效为一个受控恒流源恒流源(短路电流短路电流)和一个内阻和一个内阻Ro相并联。相并联。线性状态线性状态vs单独作用单独作用放大放大电路电路+vo- -RL+vi- -iiioVCC- -VCC信号源信号源(含内阻含内阻)放大放大电路电路(无源无源)+vo- -RL+vi- -iiio信号源信号源(含内阻含内阻

9、)三三. 放大电路的等效放大电路的等效条件条件放大电路处在线性工作状态且放大电路处在线性工作状态且信号源单独作用信号源单独作用1. 输入回路的等效输入回路的等效从从vi 端看进去电路等效为端看进去电路等效为一个输入电阻一个输入电阻Ri等效等效在在电压放大中电压放大中(图图1)：sisiivvRRR 可见可见:Ri越大越大, Rs越小越小vi越大越大电压放大中电压放大中Ri越大越好。越大越好。+ vs- -Rs+vi- -iiRi图图1isRs+vi- -iiRi图图2在在电流放大中电流放大中(图图2)：sissiiiRRR 可见可见:Ri越小越小,Rs越大越大ii越大越大电流放大中电流放大中R

10、i越小越好。越小越好。放大放大电路电路(无源无源)+vo- -RL+vi- -iiio信号源信号源(含内阻含内阻)voc= =Avovi 或或voc= =Aroii Avo负载开路时的负载开路时的电压增益电压增益Aro负载开路时负载开路时的的互阻互阻增益增益Ri输入电阻输入电阻Ro输出电阻输出电阻2. 输出回路的等效输出回路的等效(1)从从vo 端看进去电路等效为戴维宁电路端看进去电路等效为戴维宁电路LoLocoRRR vv由输出回路得由输出回路得+vo- -RLioRo+ voc- -可见可见:Ro越小越小, RL越大越大vo越大越大Ro越小越好。越小越好。等效为戴等效为戴维宁电路维宁电路放

11、大放大电路电路(无源无源)+vo- -RL+vi- -iiio信号源信号源(含内阻含内阻) isc= =Ais ii 或或isc= =Ags vi Ais负载短路时的电负载短路时的电流增益流增益Ags负载短路时的互负载短路时的互导增益导增益(2)从从vo 端看进去电路等效为或诺顿电路端看进去电路等效为或诺顿电路LooscoRRRii +vo- -RLioRo isc由输出回路得由输出回路得可见可见:Ro越大越大, RL越小越小 io 越大越大Ro越大越好。越大越好。放大放大电路电路(无源无源)+vo- -RL+vi- -iiio信号源信号源(含内阻含内阻)等效为诺等效为诺顿电路顿电路四四. 放

12、大电路模型种类放大电路模型种类条件条件放大电路处在线性工作状态且放大电路处在线性工作状态且信号源单独作用信号源单独作用(1) 电压放大模型电压放大模型+ vs- -Rs+vo- -RL+vi- -iiioRoRi+ voc- -+vo- -RL+vi- -iiioRoRi iscisRs 电压放大模型适用于电压放大模型适用于信号源内阻信号源内阻Rs小、负载小、负载电阻电阻RL大的场合大的场合(2) 电流放大电流放大模型模型 电流放大模型适用于电流放大模型适用于信号源内阻信号源内阻Rs大、负载大、负载电阻电阻RL小的场合小的场合+vi- -iiRiisRs+vo- -RLioRo+ voc- -

13、(3) 互阻放大互阻放大模型模型+ vs- -Rs+vo- -RL+vi- -iiioRoRi isc(4) 互导放大模型互导放大模型 互阻放大模型适用互阻放大模型适用于信号源内阻于信号源内阻Rs大、负大、负载电阻载电阻RL大的场合大的场合 互导放大模型适用于互导放大模型适用于信号源内阻信号源内阻Rs小、负载小、负载电阻电阻RL小的场合小的场合iiiiRv 1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 在放大电路的分析和计算中在放大电路的分析和计算中, ,当当放大电路处在线性工放大电路处在线性工作状态且信号源单独作用时作状态且信号源单独作用时, 经常涉及的性能指标有经常涉及的性能指标有

14、: :一一. 输入电阻输入电阻Ri输入电阻的定义：输入电阻的定义：Ri是动态电阻是动态电阻,信号源信号源 的负载。的负载。二二. 输出电阻输出电阻Ro 对于负载对于负载RL而言，放大电路相当于有源二端线性网而言，放大电路相当于有源二端线性网络，可用戴维南定理等效，戴维南等效内阻就是络，可用戴维南定理等效，戴维南等效内阻就是Ro放大放大电路电路(无源无源)+vo- -RL+vi- -iiio信号源信号源(含内阻含内阻)Ro的求法：的求法：(1)加压求流法加压求流法: 首先将信号源首先将信号源vs 短接短接(或或is 断开断开),内阻留下内阻留下变为无源变为无源网络网络去掉去掉RL在输出端口加电压

15、源在输出端口加电压源u, 引起电流引起电流 i , 则则:Ro=u/ /i (2)开路电压、短路电流相除法开路电压、短路电流相除法无须将二端网络变为无源网络无须将二端网络变为无源网络scocoivR诺诺顿顿定定理理的的短短路路电电流流戴戴维维南南定定理理的的开开路路电电压压 放大放大电路电路(无源无源)+vo- -RL+vi- -iiio信号源信号源(含内阻含内阻)三三. 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。 增益有四种：增益有四种：1.电压增益：电压增益：Av= =vo/ /vi2

16、.电流增益电流增益:Ai= =io/ /ii3.互阻增益互阻增益: Ar= =vo/ /ii4.互导增益互导增益: Ag= =io/ /vi其中其中,Av、Ai常用分贝常用分贝(dB)表示。表示。电压增益电压增益=20lg|Av|单位单位dB电流增益电流增益=20lg|Ai|单位单位dB功率增益功率增益=10lgAp单位单位dB放大放大电路电路(无源无源)+vo- -RL+vi- -iiio信号源信号源(含内阻含内阻)其中其中:功率增益功率增益Ap = po / /pi = vo io/ /vi i I =AvAi)j ()j ()j (io VVAV 四四. 频率响应频率响应及带宽及带宽 1

17、.频率响应频率响应 在输入正弦信号情况下在输入正弦信号情况下,当输入信号的频率变化时当输入信号的频率变化时,电路工作状态跟随频率变化而变化的现象。频率响应一电路工作状态跟随频率变化而变化的现象。频率响应一般用相量般用相量(复数复数)表示。表示。 电压增益的频率响应可表示为：电压增益的频率响应可表示为： Av( ) ( )其中：其中：Av( )电压增益的模电压增益的模, Av( ) 关系称为幅频响应关系称为幅频响应或幅频特性；或幅频特性； ( ) 电压增益的相角电压增益的相角, ( ) 关系关系, 称为相频响称为相频响应或相频特性；应或相频特性；放大放大电路电路(无源无源)+vo- -RL+vi- -iiio信号源信号源(含内阻含内阻)2.带宽带宽 设某放大电路的幅频响应设某放大电路的幅频响应: