模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)部分課件單元1

1、杭州電子科技大學(xué)杭州電子科技大學(xué) 簡志華簡志華一教一教232232辦公室辦公室2華中科技大學(xué) 張林電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分1 1 緒論緒論2 2 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器3 3 二極管及其基本電路二極管及其基本電路4 4 場效應(yīng)三極管及其放大電路場效應(yīng)三極管及其放大電路5 5 雙極結(jié)型三極管及其放大電路雙極結(jié)型三極管及其放大電路6 6 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)7 7 模擬集成電路模擬集成電路8 8 反饋放大電路反饋放大電路9 9 功率放大電路功率放大電路10 10 信號處理與信號產(chǎn)生電路信號處理與信號產(chǎn)生電路11 11 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源華中科技大學(xué) 張林31 1 緒論緒論1.1 1

2、.1 信號信號1.2 1.2 信號的頻譜信號的頻譜1.3 1.3 模擬信號和數(shù)字信號模擬信號和數(shù)字信號1.4 1.4 放大電路模型放大電路模型1.5 1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)4華中科技大學(xué) 張林1.1 信號信號1. 1. 信號：信號： 信息的載體信息的載體微音器輸出的某一段信號的波形微音器輸出的某一段信號的波形5華中科技大學(xué) 張林1.1 信號信號2. 2. 電信號源的電路表達(dá)形式電信號源的電路表達(dá)形式sissRiv 電電子子系系統(tǒng)統(tǒng)Rsi+ +- -vS電壓源等效電路電壓源等效電路電流源等效電路電流源等效電路電電子子系系統(tǒng)統(tǒng)RsiiS戴戴維維寧寧諾諾頓頓轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換6華

3、中科技大學(xué) 張林1.2 信號的頻譜信號的頻譜1. 1. 正弦信號正弦信號)sin()(0m tVtv00022fT 時(shí)域時(shí)域頻域頻域7華中科技大學(xué) 張林1.2 信號的頻譜信號的頻譜2. 2. 方波信號方波信號)5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtv 滿足狄利克雷條件，展?jié)M足狄利克雷條件，展開成傅里葉級數(shù)開成傅里葉級數(shù)2SV直流分量直流分量其中其中2SV基波分量基波分量312S V三次諧波分量三次諧波分量方波的時(shí)域表示方波的時(shí)域表示 T20 基波角頻率基波角頻率8華中科技大學(xué) 張林1.2 信號的頻譜信號的頻譜2. 2. 方波信號方波信號)5sin513sin31(si

4、n22)(000ss tttVVtv 頻譜：信號的振幅和相位隨頻率變化的分布稱為該信號的頻譜。頻譜：信號的振幅和相位隨頻率變化的分布稱為該信號的頻譜。幅度譜幅度譜相位譜相位譜傅里葉級數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式傅里葉級數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式)2cos(122)(5, 3, 10ss ntnnVVt v9華中科技大學(xué) 張林1.2 信號的頻譜信號的頻譜3. 3. 非周期信號非周期信號傅里葉變換：傅里葉變換： 通過快速傅里葉變換（通過快速傅里葉變換（FFT）可迅速求出非周期信號的頻譜函可迅速求出非周期信號的頻譜函數(shù)。數(shù)。)0( 非周期信號包含了所有可能的頻非周期信號包含了所有可能的頻率成分率成分離散頻率函數(shù)離散頻率函數(shù)周期信

5、號周期信號連續(xù)頻率函數(shù)連續(xù)頻率函數(shù)非周期信號非周期信號氣溫波形氣溫波形 氣溫波形的頻譜函數(shù)（示意圖）氣溫波形的頻譜函數(shù)（示意圖）c截止角頻率截止角頻率10華中科技大學(xué) 張林1.3 模擬信號和數(shù)字信號模擬信號和數(shù)字信號處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路。處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路。模擬信號：在時(shí)間和幅值上都是連續(xù)的信號。模擬信號：在時(shí)間和幅值上都是連續(xù)的信號。數(shù)字信號：在時(shí)間和幅值上都是離散的信號。數(shù)字信號：在時(shí)間和幅值上都是離散的信號。11華中科技大學(xué) 張林1.4 放大電路模型放大電路模型電壓增益（電壓放大倍數(shù)）電壓增益（電壓放大倍數(shù)）iovvv A電流增益電流增益ioiiAi 互阻增

6、益互阻增益)(io iArv互導(dǎo)增益互導(dǎo)增益)S(ioviAg 1. 1. 放大電路的符號及模擬信號放大放大電路的符號及模擬信號放大信號源信號源負(fù)載負(fù)載12華中科技大學(xué) 張林1.4 放大電路模型放大電路模型2. 2. 放大電路模型放大電路模型 放大電路是一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)。從端口特性來研究放大電放大電路是一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)。從端口特性來研究放大電路，可將其等效成具有某種端口特性的等效電路。路，可將其等效成具有某種端口特性的等效電路。F 輸入端口特性可以等效為一個(gè)輸入電阻輸入端口特性可以等效為一個(gè)輸入電阻F 輸出端口可以根據(jù)不同情況等效成不同的電路形式輸出端口可以根據(jù)不同情況等效成不同的電路形式13華中科技

7、大學(xué) 張林1.4 放大電路模型放大電路模型2. 2. 放大電路模型放大電路模型負(fù)載開路時(shí)的負(fù)載開路時(shí)的 電壓增益電壓增益A. 電壓放大模型電壓放大模型ovAiR 輸入電阻輸入電阻oR 輸出電阻輸出電阻由輸出回路得由輸出回路得LoLiooRRRA vvv則電壓增益為則電壓增益為iovvv ALoLoRRRA v由此可見由此可見 LR vA即負(fù)載的大小會影響增益的大小即負(fù)載的大小會影響增益的大小要想減小負(fù)載的影響，則希望要想減小負(fù)載的影響，則希望？ （考慮改變放大電路的參數(shù)）（考慮改變放大電路的參數(shù)）LoRR 理想情況理想情況0o R14華中科技大學(xué) 張林1.4 放大電路模型放大電路模型 另一方面

8、，考慮到另一方面，考慮到輸入回路對信號源的輸入回路對信號源的衰減衰減siRR 理想情況理想情況有有sisiivvRRR 要想減小衰減，則希望要想減小衰減，則希望？ iRA. 電壓放大模型電壓放大模型15華中科技大學(xué) 張林1.4 放大電路模型放大電路模型B. 電流放大模型電流放大模型 關(guān) 心 輸 出 電關(guān) 心 輸 出 電流與輸入電流的流與輸入電流的關(guān)系關(guān)系16華中科技大學(xué) 張林1.4 放大電路模型放大電路模型負(fù)載短路時(shí)的負(fù)載短路時(shí)的 電流增益電流增益s iA由輸出回路得由輸出回路得LooioRRRiAiis 則電流增益為則電流增益為ioiiAi LooRRRAis 由此可見由此可見 LR iA要

9、想減小負(fù)載的影響，則希望要想減小負(fù)載的影響，則希望？LoRR 理想情況理想情況 oR由輸入回路得由輸入回路得isssiRRRii 要想減小對信號源的衰減，則希望要想減小對信號源的衰減，則希望？siRR 理想情況理想情況0i RB. 電流放大模型電流放大模型17華中科技大學(xué) 張林1.4 放大電路模型放大電路模型C. 互阻放大模型（自學(xué)）互阻放大模型（自學(xué)）輸入輸出回路沒有公共端輸入輸出回路沒有公共端D. 互導(dǎo)放大模型（自學(xué)）互導(dǎo)放大模型（自學(xué)）E. 隔離放大電路模型隔離放大電路模型18華中科技大學(xué) 張林1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)1. 1. 輸入電阻輸入電阻ttiiRv

10、1iiitRRR vviti1ivvv RR或或19華中科技大學(xué) 張林1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)2. 2. 輸出電阻輸出電阻 Ls,0ttoRvviR注意：輸入、輸出電阻為交流電阻注意：輸入、輸出電阻為交流電阻20華中科技大學(xué) 張林1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)3. 3. 增益增益 反映放大電路在輸入信號控制下，將供電電源能量反映放大電路在輸入信號控制下，將供電電源能量轉(zhuǎn)換為輸出信號能量的能力。轉(zhuǎn)換為輸出信號能量的能力。(dB) lg20vA 電壓增益電壓增益四種增益四種增益iovvv AioiiAi ioiArv ioviAg 其中其中iAA

11、、v常用分貝（常用分貝（dBdB）表示。）表示。(dB) lg20iA 電流增益電流增益(dB) lg10PA 功功率率增增益益 “ “甲放大電路的增益為甲放大電路的增益為-20-20倍倍”和和“乙放大電路的增益為乙放大電路的增益為-20dB”-20dB”，問哪個(gè)電路的增益大？，問哪個(gè)電路的增益大？21華中科技大學(xué) 張林1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)4. 4. 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)A.A.頻率響應(yīng)及帶寬頻率響應(yīng)及帶寬 電壓增益可表示為電壓增益可表示為)j ()j ()j (io VVAV 在輸入正弦信號情況下，輸出隨輸入信號頻率連續(xù)變化的在輸入正弦信號情況下，輸出隨輸入信號頻

12、率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為放大電路的頻率響應(yīng)。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為放大電路的頻率響應(yīng)。)()()j ()j (ioio VV或?qū)憺榛驅(qū)憺?()( VVAA其中其中稱稱為為幅幅頻頻響響應(yīng)應(yīng) jjio)()()( VVAV 稱稱為為相相頻頻響響應(yīng)應(yīng) io)()()( 22華中科技大學(xué) 張林1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)其中其中上上限限頻頻率率Hf普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng)普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng)下下限限頻頻率率Lf稱稱為為帶帶寬寬LHffBW HLH fBWff 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)03dB20lg|AV|/dB帶寬帶寬2204060202 1022 1032 104f/HzfL

13、fH高頻區(qū)高頻區(qū)中頻區(qū)中頻區(qū)低頻區(qū)低頻區(qū)3dB 頻率點(diǎn)頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）（半功率點(diǎn)）3dB 頻率點(diǎn)頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）（半功率點(diǎn)） 直流放大電路的幅頻響應(yīng)與直流放大電路的幅頻響應(yīng)與此有何區(qū)別？此有何區(qū)別？ 0 f / Hz 20lg|AV|/dB 低頻通帶區(qū) 高頻區(qū) 3dB 4. 4. 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)A.A.頻率響應(yīng)及帶寬頻率響應(yīng)及帶寬 23華中科技大學(xué) 張林1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)B.B.頻率失真（線性失真）頻率失真（線性失真）幅度失真：幅度失真： 對不同頻率的信號增對不同頻率的信號增益不同，產(chǎn)生的失真。益不同，產(chǎn)生的失真。 O t I O t O 基波基波二次諧

14、波二次諧波輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號基波基波二次諧波二次諧波4. 4. 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)24華中科技大學(xué) 張林1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)相位失真：相位失真： 對不同頻率的信號時(shí)對不同頻率的信號時(shí)延不同，產(chǎn)生的失真。延不同，產(chǎn)生的失真。 O t vI O t vO O t vI O t vO 基波基波 基波基波 O t vI O t vO 基波基波 二次諧波二次諧波 基波基波 二次諧波二次諧波 O t vI O t vO 信號信號 基波基波 二次諧波二次諧波 基波基波 二次諧波二次諧波 信號信號 B.B.頻率失真（線性失真）頻率失真（線性失真）4. 4. 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)幅度失真：幅度失真： 對不同頻率的信號增對不同頻率的信號增益