第1讲 课程介绍和理论基础复习.ppt

1、,模拟电子技术,主讲教师：于昕梅 致用楼407QQ：30665766 ,课程介绍 理论基础复习,第1讲主要内容,为什么要学？ 学什么？ 怎么学？,课程介绍,一、电子技术的发展与应用,二、课程的性质及教学目标,三、课程研究对象,四、课程内容,五、课程特点,六、学习方法,七、主要教材和参考书,一、电子技术应用,是入门性质的专业基础课程. 本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专业中的应用打下基础。 建立起系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识。,二、课程的

2、性质及教学目标,电子系统处理的是电信号，它由相应的物理量通过传感器转换而得到。信号中的特征参数是设计放大电路和电子系统的重要依据。,微音器输出的某一段信号的波形,信号：信息的载体。自然界中大量的信号都是模拟信号。,三、课程研究对象,模拟信号和模拟电路,时域：信号的时间波形表示。,频域：将信号分解为正弦信号的集合,得到其正弦信号幅值随角频率变化的分布 。频谱,信号的频谱,时域与频域表示:,A. 正弦信号,时域,信号的频谱,B. 方波信号(周期信号),满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级数,直流分量,其中,基波分量,三次谐波分量,方波的时域表示,信号的频谱,B. 方波信号（周期信号）,幅度谱,相位谱,

3、离散频率函数,信号的频谱,C. 非周期信号,非周期信号包含了所有的（连续）频率成分,通过傅里叶变换求出非周期信号的频谱函数。(FFT),c截止角频率信号的带宽。,气温波形的频谱函数（示意图）,气温波形,信号的频谱,不失真,大功率,一个电子系统实例,放大（模拟小信号放大和功率放大） 独立元器件（晶体管和场效应管） 集成器件（运放） 信号滤波 信号产生和运算 直流稳压电源,四、课程主要内容,1、工程性 实际工程需要证明其可行性。 强调定性分析。,实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。 电子电路的定量分析称为“估算”。,近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。,

4、电子电路归根结底是电路。 估算不同的参数需采用不同的模型，可用电路的基本理论分析电子电路。,五、课程主要特点,2、 实践性 实用的模拟电子电路几乎都需要进行调试才能达到预期的目标，因而要掌握以下方法： 常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法 EDA软件的应用方法,五、课程主要特点,五、课程主要特点,3、一些特有的概念： 非线性器件 交直流共存 4、 发展快、应用广 跟踪最新发展技术,2、掌握基本概念、基本电路和基本分析方法,3、学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。,4、注意电路中常用定理

5、在电子电路中的应用,六、学习方法几点建议,打好基础、关注发展、 主动更新、 注重实践,1、兴趣是最好的老师,5、课后习题予以充分重视，独立完成 6、至少有一本参考书 7、预习和复习,康华光主编 电子技术模拟部分（第五版） 十五国家级规划教材 谭海曙主编 模拟电子技术实验教程 适合本校学生特点,七、主要教材,电子学基础：电路和元器件（第四版）国外电子信息经典教材 华成英.模拟电子技术基本教程. 清华大学出版社，2006 蔡惟铮主编基础电子技术、集成电子技术高等教育出版社 谢自美.电子线路设计实验测试.第2版. 华中科技大学出版社，2000 陈大钦.电子技术基础实验(电子电路实验设计仿真). 第2

6、版. 高等教育出版社，2000,七、主要参考书,电子学基本概念 电磁现象 电子元件 典型电路 电路分析理论,主要理论基础,电子学基本概念 1) 原子模型和原子层 2) 价电子、自由电子和离子 3) 导体、半导体和绝缘体 4) 极性和参考点 5) 电势、电位、电压、电位差和电流,主要理论基础,原子模型和原子层,价电子、自由电子和离子,价电子：原子最外层的那些电子,自由电子：脱离原子 核的外层的那些电子,离子：由于得到或失去电子后，不处于电平衡或电中性状态的原子,对电子运动或电流的控制是整个电子学的基础。,价电子、自由电子和离子,导体、半导体和绝缘体以及超导,极性和参考点,极性：是指电路里某一点相

7、对于另一点的电荷数目的多少，“”表示电子少，“”表示电子多。,参考点：任何假定的一点，通常取公共回路 的一点，但不一定是电源的负极，也不一定 是地球地。,电势、电压,电势（电位）：两点之间电荷的差异形成一定 电势，这个电势使得在给定合适路径时，某一 点的多余电子能够向电子缺乏的方向运动。 电压：把两点之间以伏特度量的电势差称作电 压。 电流：为了在电路里形成电流，电路里必须有 一个电源和闭合路径或完整的电流通路。,电磁学 载流导体或导线在周围产生磁场 同性磁极相斥，异性磁极相吸 法拉第定律：当导体与磁力线之间有相对运动时，产生感应电动势，闭合回路产生感生电流。 楞次定律：感生电压或电流的方向与

8、导致它产生的变化相反。,主要理论基础,电子元件 电阻对电流的阻碍作用 电感对电流变化的阻碍作用 电容对电压变化的阻碍作用,主要理论基础,电阻,电感,电感,电感并不会阻碍电流，但是会阻碍电流变化（通直流阻交流）。交流阻抗(感抗)XL=2fL，电压超前电流90。 能够以周围形成磁场的形式储存电能：当电感线圈上流过的电流增加的时候，在线圈周围的磁场将扩张，吸收并且存储能量，电感线圈上流过的电流减小的时候，磁场削弱，同时向回路返回它存储的能量（0.5LI2）。当电源与电路断开时，磁场将消失并将存储的能量以感生电压的形式返回给电路（电弧）。 当流过电流发生变化时将产生一个反向电动势。 感生电压 电感以及

9、感抗串并联：同电阻 品质因子：,电感,时间常数,电感需要5个时间常数才能完成电流的变化。每个时间常数结束完成剩余的63.2。 应用：继电器、变压器、调谐电路、滤波电路和整形电路等。,变压器,变压器,利用两个电路之间的电磁感应（互电感）把一个电路的能量传递给另一个电路的元件，通常一个变压器由两个绕在一根轴上的初级和次级线圈组成。,标记在线圈上的接触点说明在那一点的极性相同。通常如果接触点未标明，则初级和次级电压的极性具有180的相位差。,当耦合系数为1时，有：,变压器,功率传输：升压或降压,电路隔离：负载无需直接与电力线连接，安全。,阻抗匹配：即变压器能够把次级的负载值经过变换从而在初级等效为一

10、个适当的阻抗。,变压器,例：设一个放大器需要1000的负载才能良好工作，该放大器的输出连接到一个电阻是10的扬声器，则利用变压器初级次级的匝数比为多少时才能实现阻抗匹配？,变压器,功率变压器,音频变压器,射频变压器,电容,电容,由两个导体面（通常称为电容极板）但是被非传导材料（称为电介质）隔开的电子元件。,电流建立磁场，电压建立电场,静电场存储电能，能量起源于电源，当电源断开时又可以返回到电路中。,隔直流，通交流，阻碍电压变化。,充电电流和放电电流。,电容充放电,从电源负极流出到达电容器一个极板的电流和电容器另一个极板流出到达电源正极的电流（充电电流）在开关闭合瞬间达到最大值。 在电容器充电的

11、过程中，电容两端的电压一直增加到电源电压，同时电流减小到零，等效于开路，隔断直流，电能被储存在电容器之中的静电场里（0.5CV2）。 有外部回路时，电容器底板上的多余电子能够迅速移动到缺少电子的上极板，极板间的电荷差被中和，电势差趋于零。（放电电流）,电容,时间常数,电容需要5个时间常数才能完成电压的变化。每个时间常数结束完成剩余的63.2。 电容串并同电阻并串。 容抗串并同电阻串并。 交流容抗XC0.159/fC 电流比电压超前90（为了在电容器极板之间产生电压，电荷必须运动，即必须产生充电电流）,电容应用,隔直作用放大器的耦合和去耦合 存储电荷的能力电源供电的滤波 充放电各种类型的整形电路和定时电路,滤波电路,积分电路,微分电路,电路分析基本原理 1) 基尔霍夫电流定律(KCL) 2) 基尔霍夫电压定律(KVL) 3) 叠加定理 4) 戴维宁定理 5) 诺顿定理 6) 密勒定理 7) 分压公式和分流公式 8）串联谐振和并联谐振,主要理论基础,基尔霍夫电流定律(KCL),其基本内容是：对于集总电路的任一节点，在任一时刻流入该节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。,对于节点a ，有 i1= i2+i3+ i4 或 i1-i2-i3-i4=0,基尔霍夫电压定律(KVL),基本内容是：对于任何集总电路中的任一回路，在任一瞬间，沿回路的各支路电压的代数和为零