模擬電子技術(shù)-緒論

1、1Fundamental of Electronic TechnologyCTGU2Fundamental of Electronic TechnologyCTGU31.1 課程慨述課程慨述1.2 電子學(xué)發(fā)展史電子學(xué)發(fā)展史1.3 信號的傳輸與電子系統(tǒng)信號的傳輸與電子系統(tǒng)1.4 放大電路的基本知識放大電路的基本知識1.5 學(xué)習(xí)方法與要求學(xué)習(xí)方法與要求4 電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)課程（含模擬部分和數(shù)字部分）是電氣課程（含模擬部分和數(shù)字部分）是電氣信息類各專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，是一門理論性與應(yīng)用性都信息類各專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程，是一門理論性與應(yīng)用性都很強(qiáng)的課程。課程教學(xué)環(huán)節(jié)包括：理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。很

2、強(qiáng)的課程。課程教學(xué)環(huán)節(jié)包括：理論課教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)獨(dú)立設(shè)課，主要有：電子工程實(shí)踐、電工測實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)獨(dú)立設(shè)課，主要有：電子工程實(shí)踐、電工測量與實(shí)驗(yàn)技術(shù)、電子線路設(shè)計等。量與實(shí)驗(yàn)技術(shù)、電子線路設(shè)計等。 本課程是研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)本課程是研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)科。課程的任務(wù)是使學(xué)生獲得電子技術(shù)的基本理論、基本科。課程的任務(wù)是使學(xué)生獲得電子技術(shù)的基本理論、基本知識和基本分析方法。培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力和知識和基本分析方法。培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力和初步具備電子線路的設(shè)計、應(yīng)用能力。學(xué)生可上課程網(wǎng)站初步具備電子線路的設(shè)計、應(yīng)用能力。學(xué)生

3、可上課程網(wǎng)站下載資料和答疑。下載資料和答疑。 課程平時成績占課程平時成績占40%40%（其中課外作業(yè)占（其中課外作業(yè)占20%20%、課堂作業(yè)及小、課堂作業(yè)及小測驗(yàn)占測驗(yàn)占10%10%、課堂考勤占、課堂考勤占10%10%），期末考試成績占），期末考試成績占60%60%（以（以閉卷考試為主，從課程試題庫隨機(jī)抽題）。閉卷考試為主，從課程試題庫隨機(jī)抽題）。 51750年，年，指出：雷電與摩擦生電是一回事指出：雷電與摩擦生電是一回事1785年，年，總結(jié)出電荷的力學(xué)定理總結(jié)出電荷的力學(xué)定理1800年，年，創(chuàng)立了電位差理論創(chuàng)立了電位差理論1820年，年，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線通電磁針偏轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)線通電磁針偏轉(zhuǎn)1831年，年

4、，完成磁生電實(shí)驗(yàn)完成磁生電實(shí)驗(yàn)1865年，年，發(fā)表電磁理論公式發(fā)表電磁理論公式1888年，年，證明了電磁波的存在證明了電磁波的存在1896年，年，發(fā)明電報，獲發(fā)明電報，獲1908年諾貝爾獎年諾貝爾獎1897年，年，發(fā)現(xiàn)電子，獲發(fā)現(xiàn)電子，獲1906年諾貝爾獎年諾貝爾獎1947年，年，發(fā)明晶體管，獲發(fā)明晶體管，獲56年諾貝爾獎年諾貝爾獎1958年，年，發(fā)明集成電路，獲發(fā)明集成電路，獲2000年諾貝爾獎年諾貝爾獎6 17061706年年1 1月月1717日，本杰明日，本杰明. .富蘭克林出生在北美州的波富蘭克林出生在北美州的波士頓。士頓。17461746年，一位英國學(xué)者在波士頓利用玻璃管和萊頓年，一

5、位英國學(xué)者在波士頓利用玻璃管和萊頓瓶表演了電學(xué)實(shí)驗(yàn)。富蘭克林懷著極大的興趣觀看了他的瓶表演了電學(xué)實(shí)驗(yàn)。富蘭克林懷著極大的興趣觀看了他的表演，并被電學(xué)這一剛剛興起的科學(xué)強(qiáng)烈地吸引住了。他表演，并被電學(xué)這一剛剛興起的科學(xué)強(qiáng)烈地吸引住了。他寫了一篇名叫寫了一篇名叫的論文，的論文，并送給了英國皇家學(xué)會。并送給了英國皇家學(xué)會。 17521752年年6 6月富蘭克林和他的兒子一道拉著風(fēng)箏線，此月富蘭克林和他的兒子一道拉著風(fēng)箏線，此時，剛好一道閃電從風(fēng)箏上掠過，富蘭克林用手靠近風(fēng)箏時，剛好一道閃電從風(fēng)箏上掠過，富蘭克林用手靠近風(fēng)箏上的鐵絲，立即掠過一種恐怖的麻木感。他抑制不住內(nèi)心上的鐵絲，立即掠過一種恐怖的

6、麻木感。他抑制不住內(nèi)心的激動，大聲呼喊：的激動，大聲呼喊：“威廉，我被電擊了！威廉，我被電擊了！”隨后，他又隨后，他又將風(fēng)箏線上的電引入萊顧瓶中?；氐郊依镆院?，富蘭克林將風(fēng)箏線上的電引入萊顧瓶中?；氐郊依镆院?，富蘭克林用雷電進(jìn)行了各種電學(xué)實(shí)驗(yàn)，證明了天上的雷電與人工摩用雷電進(jìn)行了各種電學(xué)實(shí)驗(yàn)，證明了天上的雷電與人工摩擦產(chǎn)生的電具有完全相同的性質(zhì)。富蘭克林關(guān)于天上和人擦產(chǎn)生的電具有完全相同的性質(zhì)。富蘭克林關(guān)于天上和人間的電是同一種東西的假說，在他自己的這次實(shí)驗(yàn)中得到間的電是同一種東西的假說，在他自己的這次實(shí)驗(yàn)中得到了光輝的證實(shí)。了光輝的證實(shí)。 17531753年，俄國著名電學(xué)家利赫曼為了驗(yàn)?zāi)?，?/p>

7、國著名電學(xué)家利赫曼為了驗(yàn)證富蘭克林的實(shí)驗(yàn)，不幸被雷電擊死，這是做電實(shí)驗(yàn)的第證富蘭克林的實(shí)驗(yàn)，不幸被雷電擊死，這是做電實(shí)驗(yàn)的第一個犧牲者。經(jīng)過多次試驗(yàn)，他制成了一根實(shí)用的避雷針。一個犧牲者。經(jīng)過多次試驗(yàn)，他制成了一根實(shí)用的避雷針。他把幾米長的鐵桿，用絕緣材料固定在屋頂，桿上緊拴著他把幾米長的鐵桿，用絕緣材料固定在屋頂，桿上緊拴著一根粗導(dǎo)線，一直通到地里。當(dāng)雷電襲擊房子的時候，它一根粗導(dǎo)線，一直通到地里。當(dāng)雷電襲擊房子的時候，它就沿著金屬桿通過導(dǎo)線直達(dá)大地，房屋建筑完好無損。就沿著金屬桿通過導(dǎo)線直達(dá)大地，房屋建筑完好無損。 7 庫侖在庫侖在17361736年年6 6月月1414日生于法國昂古萊姆。

8、青少年日生于法國昂古萊姆。青少年時期，他就受到了良好的教育。他后來到巴黎軍事工時期，他就受到了良好的教育。他后來到巴黎軍事工程學(xué)院學(xué)習(xí)，離開學(xué)校后，他進(jìn)入西印度馬提尼克皇程學(xué)院學(xué)習(xí)，離開學(xué)校后，他進(jìn)入西印度馬提尼克皇家工程公司工作。工作了八年以后，他又在?？怂箥u家工程公司工作。工作了八年以后，他又在?？怂箥u瑟堡等地服役。這時庫侖就已開始從事科學(xué)研究工作，瑟堡等地服役。這時庫侖就已開始從事科學(xué)研究工作，他把主要精力放在研究工程力學(xué)和靜力學(xué)問題上。他把主要精力放在研究工程力學(xué)和靜力學(xué)問題上。 17771777年法國科學(xué)院懸賞，征求改良航海指南針中的年法國科學(xué)院懸賞，征求改良航海指南針中的磁針的方法

9、。庫侖對磁力進(jìn)行深入細(xì)致的研究發(fā)現(xiàn)扭磁針的方法。庫侖對磁力進(jìn)行深入細(xì)致的研究發(fā)現(xiàn)扭力和針轉(zhuǎn)過的角度成比例關(guān)系，從而可利用這種裝置力和針轉(zhuǎn)過的角度成比例關(guān)系，從而可利用這種裝置算出靜電力或磁力的大小。這導(dǎo)致他發(fā)明了扭秤，算出靜電力或磁力的大小。這導(dǎo)致他發(fā)明了扭秤，17821782年，他當(dāng)選為法國科學(xué)院院士。年，他當(dāng)選為法國科學(xué)院院士。 17851785年，庫侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學(xué)中著年，庫侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學(xué)中著名的庫侖定律。即名的庫侖定律。即。庫侖定律是電學(xué)發(fā)展。庫侖定律是電學(xué)發(fā)展史上的第一個定量規(guī)律，它使電學(xué)的研究從定性進(jìn)入史上的第一個定量規(guī)律，它使電學(xué)的研究從定性進(jìn)入定量

10、階段，是電學(xué)史中的一塊重要的里程碑。電荷的定量階段，是電學(xué)史中的一塊重要的里程碑。電荷的單位庫侖就是以他的姓氏命名的。同年，他在給法國單位庫侖就是以他的姓氏命名的。同年，他在給法國科學(xué)院的科學(xué)院的電力定律電力定律的論文中詳細(xì)地介紹了他的實(shí)的論文中詳細(xì)地介紹了他的實(shí)驗(yàn)裝置，測試經(jīng)過和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。驗(yàn)裝置，測試經(jīng)過和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。8 伏特出生于意大利科莫一個富有的天主教家庭里。伏特伏特出生于意大利科莫一個富有的天主教家庭里。伏特在青年時期就開始了電學(xué)實(shí)驗(yàn)，伏特十六歲時開始與一些在青年時期就開始了電學(xué)實(shí)驗(yàn)，伏特十六歲時開始與一些著名的電學(xué)家通信，伏特對靜電的了解至少可以和當(dāng)時最著名的電學(xué)家通信，伏特對靜電的

11、了解至少可以和當(dāng)時最好的電學(xué)家媲美。不久他就開始應(yīng)用他的理論制造各種有好的電學(xué)家媲美。不久他就開始應(yīng)用他的理論制造各種有獨(dú)創(chuàng)性的儀器，獨(dú)創(chuàng)性的儀器，17751775年由于起電盤的發(fā)明，使伏特?fù)?dān)任了年由于起電盤的發(fā)明，使伏特?fù)?dān)任了科莫一些學(xué)校的物理教授。后來他被任命為帕維亞大學(xué)物科莫一些學(xué)校的物理教授。后來他被任命為帕維亞大學(xué)物理學(xué)教授，正是在那里他作出了他的劃時代的發(fā)現(xiàn)。他當(dāng)理學(xué)教授，正是在那里他作出了他的劃時代的發(fā)現(xiàn)。他當(dāng)時還被選為法國科學(xué)院的通迅院士，不久又被選為倫敦皇時還被選為法國科學(xué)院的通迅院士，不久又被選為倫敦皇家學(xué)會的外國會員。家學(xué)會的外國會員。 伏特發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電體可以分為兩大類。第一

12、類是金屬，它們伏特發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電體可以分為兩大類。第一類是金屬，它們接觸時會產(chǎn)生電勢差；第二類是電解質(zhì)，第二類導(dǎo)體互相接觸時會產(chǎn)生電勢差；第二類是電解質(zhì)，第二類導(dǎo)體互相接觸時不會產(chǎn)生明顯的電勢差，第一類導(dǎo)體可依次排列起接觸時不會產(chǎn)生明顯的電勢差，第一類導(dǎo)體可依次排列起來，使其中第一種相對于后面的一種是正的，例如鋅對銅來，使其中第一種相對于后面的一種是正的，例如鋅對銅是正的是正的, ,在一個金屬鏈中在一個金屬鏈中, ,一種金屬和最后一種金屬之間的一種金屬和最后一種金屬之間的電勢差是一樣的。電勢差是一樣的。 因?yàn)樗怯山谒崛芤褐械匿\板、銅板和布片重復(fù)許多層因?yàn)樗怯山谒崛芤褐械匿\板、銅板和布片重復(fù)許

13、多層而構(gòu)成的。他在而構(gòu)成的。他在論不同導(dǎo)電物質(zhì)接觸產(chǎn)生的電論不同導(dǎo)電物質(zhì)接觸產(chǎn)生的電中介紹中介紹了他的發(fā)明。電堆能產(chǎn)生連續(xù)的電流，它的強(qiáng)度的數(shù)量級了他的發(fā)明。電堆能產(chǎn)生連續(xù)的電流，它的強(qiáng)度的數(shù)量級比從靜電起電機(jī)能得到的電流大，由此開始了一場真正的比從靜電起電機(jī)能得到的電流大，由此開始了一場真正的科學(xué)革命?？茖W(xué)革命。9 法拉第法拉第1791年年9月月22日生在一個手工工人家庭日生在一個手工工人家庭,21,21歲時歲時當(dāng)上了戴維的助手。法拉第所研究的課題廣泛多樣，按編當(dāng)上了戴維的助手。法拉第所研究的課題廣泛多樣，按編年順序排列年順序排列, ,有如下各方面：鐵合金研究（有如下各方面：鐵合金研究（18

14、18181818241824）；）；氯和碳的化合物（氯和碳的化合物（18201820）；電磁轉(zhuǎn)動（）；電磁轉(zhuǎn)動（18211821）；氣體液化）；氣體液化（18231823，18451845）；光學(xué)玻璃（）；光學(xué)玻璃（1825182518311831）；苯的發(fā)明）；苯的發(fā)明（18251825）；電磁感應(yīng)現(xiàn)象（）；電磁感應(yīng)現(xiàn)象（18311831）；不同來源的電的同一）；不同來源的電的同一性（性（18321832）；電化學(xué)分解（）；電化學(xué)分解（18321832年起）；靜電學(xué)，電介質(zhì)年起）；靜電學(xué)，電介質(zhì)（18351835年起）；氣體放電（年起）；氣體放電（18351835年）；光、電和磁（年）；光、

15、電和磁（18451845年起）；抗磁性（年起）；抗磁性（18451845年起）；年起）；“射線振動思想射線振動思想”（18461846年起）；重力和電（年起）；重力和電（18491849年起）；時間和磁性（年起）；時間和磁性（18571857年起）年起） 1821年他研究了奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁作用，作出了一年他研究了奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁作用，作出了一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)：磁作用的方向是與產(chǎn)生磁作用的電流的方向項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)：磁作用的方向是與產(chǎn)生磁作用的電流的方向垂直的。垂直的。 法拉第堅(jiān)信，電與磁的關(guān)系必須被推廣，如果電流能法拉第堅(jiān)信，電與磁的關(guān)系必須被推廣，如果電流能產(chǎn)生磁場，磁場也一定能產(chǎn)生電流。法拉第

16、為此冥思苦想產(chǎn)生磁場，磁場也一定能產(chǎn)生電流。法拉第為此冥思苦想了十年。他做了許多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都失敗了。直到了十年。他做了許多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都失敗了。直到18311831年年年年底，他才取得了巨大的突破，底，他才取得了巨大的突破，。奠。奠定了現(xiàn)代電力工業(yè)的基礎(chǔ)。定了現(xiàn)代電力工業(yè)的基礎(chǔ)。 。 10 麥克斯韋麥克斯韋18311831年年6 6月出生于英國愛丁堡，月出生于英國愛丁堡， 1414歲在中學(xué)時期歲在中學(xué)時期就發(fā)表了第一篇科學(xué)論文就發(fā)表了第一篇科學(xué)論文論卵形曲線的機(jī)械畫法論卵形曲線的機(jī)械畫法，1616歲進(jìn)入愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)物理，三年后，他轉(zhuǎn)學(xué)到劍橋大學(xué)三歲進(jìn)入愛丁堡大學(xué)學(xué)習(xí)物理，三年后，他轉(zhuǎn)學(xué)到劍橋大

17、學(xué)三一學(xué)院。在劍橋?qū)W習(xí)時，打下了扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，為他爾后一學(xué)院。在劍橋?qū)W習(xí)時，打下了扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，為他爾后把數(shù)學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)研究緊密結(jié)合創(chuàng)造了條件。把數(shù)學(xué)分析和實(shí)驗(yàn)研究緊密結(jié)合創(chuàng)造了條件。 麥克斯韋在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，引入位移電流的概麥克斯韋在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，引入位移電流的概念，建立了一組微分方程。念，建立了一組微分方程。，麥克斯韋方程組表明，麥克斯韋方程組表明，空間某處只要有變化的磁場就能激發(fā)出渦旋電場，而變化的空間某處只要有變化的磁場就能激發(fā)出渦旋電場，而變化的電場又能激發(fā)渦旋磁場。交變的電場和磁場互相激發(fā)就形成電場又能激發(fā)渦旋磁場。交變的電場和磁場互相激發(fā)就形成了連續(xù)不斷的電磁

18、振蕩即電磁波。麥克斯韋方程還說明，電了連續(xù)不斷的電磁振蕩即電磁波。麥克斯韋方程還說明，電磁波的速度只隨介質(zhì)的電和磁的性質(zhì)而變化，由此式可證明磁波的速度只隨介質(zhì)的電和磁的性質(zhì)而變化，由此式可證明電微波在真空中傳播的速度，等于光在真空中傳播的速度。電微波在真空中傳播的速度，等于光在真空中傳播的速度。這不是偶然的巧合，而是由于光和電磁波在本質(zhì)上是相同的。這不是偶然的巧合，而是由于光和電磁波在本質(zhì)上是相同的。光是一定波長的電磁波，這就是麥克斯韋創(chuàng)立的光的電磁學(xué)光是一定波長的電磁波，這就是麥克斯韋創(chuàng)立的光的電磁學(xué)說。說。 麥克斯韋依據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、麥克斯韋依據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安

19、培、畢奧、薩伐爾、法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，建立了第一個完整法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)成果，建立了第一個完整的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭的電磁理論體系，不僅科學(xué)地預(yù)言了電磁波的存在，而且揭示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一示了光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)的統(tǒng)一性，完成了物理學(xué)的又一次大綜合。這一理論自然科學(xué)的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工次大綜合。這一理論自然科學(xué)的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎(chǔ)。業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎(chǔ)。 11 赫茲，德國物理學(xué)家，生于漢堡。十九歲入德累斯頓工赫茲，德國物理學(xué)家，生于漢堡。十九歲入德累斯頓

20、工學(xué)院學(xué)工程，由于對自然科學(xué)的愛好，次年轉(zhuǎn)入柏林大學(xué)，學(xué)院學(xué)工程，由于對自然科學(xué)的愛好，次年轉(zhuǎn)入柏林大學(xué)，1885年任卡爾魯厄大學(xué)物理學(xué)教授。年任卡爾魯厄大學(xué)物理學(xué)教授。1889年，擔(dān)任波恩大年，擔(dān)任波恩大學(xué)物理學(xué)教授。學(xué)物理學(xué)教授。 赫茲根據(jù)電容器經(jīng)由電火花隙會產(chǎn)生振蕩原理，設(shè)計了赫茲根據(jù)電容器經(jīng)由電火花隙會產(chǎn)生振蕩原理，設(shè)計了一套電磁波發(fā)生器和一簡單的檢波器來探測電磁波，赫茲一套電磁波發(fā)生器和一簡單的檢波器來探測電磁波，赫茲在暗室遠(yuǎn)端的墻壁上覆有可反射電波的鋅板，入射波與反在暗室遠(yuǎn)端的墻壁上覆有可反射電波的鋅板，入射波與反射波重迭應(yīng)產(chǎn)生駐波，他以檢波器在距振蕩器不同距離處射波重迭應(yīng)產(chǎn)生駐波

21、，他以檢波器在距振蕩器不同距離處偵測加以證實(shí)。赫茲先求出振蕩器的頻率，又以檢波器量偵測加以證實(shí)。赫茲先求出振蕩器的頻率，又以檢波器量得駐波的波長，二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克得駐波的波長，二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克斯韋預(yù)測的一樣。電磁波傳播的速度等于光速。斯韋預(yù)測的一樣。電磁波傳播的速度等于光速。由他的振由他的振蕩器所發(fā)出的電磁波是平面偏振波，其電場平行于振蕩器蕩器所發(fā)出的電磁波是平面偏振波，其電場平行于振蕩器的導(dǎo)線，而磁場垂直于電場，且兩者均垂直傳播方向。的導(dǎo)線，而磁場垂直于電場，且兩者均垂直傳播方向。 18891889年在一次著名的演說中，赫茲明確的指出，光是一年在一次著

22、名的演說中，赫茲明確的指出，光是一種電磁現(xiàn)象。第一次以電磁波傳遞訊息是種電磁現(xiàn)象。第一次以電磁波傳遞訊息是18961896年意大利的年意大利的馬可尼開始的。馬可尼開始的。19011901年，馬可尼又成功的將訊號送到大西年，馬可尼又成功的將訊號送到大西洋彼岸的美國。洋彼岸的美國。2020世紀(jì)無線電通訊更有了異常驚人的發(fā)展。世紀(jì)無線電通訊更有了異常驚人的發(fā)展。赫茲實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)麥克斯韋的電磁理論，更為無線電、電赫茲實(shí)驗(yàn)不僅證實(shí)麥克斯韋的電磁理論，更為無線電、電視和雷達(dá)的發(fā)展找到了途徑。視和雷達(dá)的發(fā)展找到了途徑。 12 1824年年6月月26日開爾文生于愛爾蘭的貝爾法斯特。原日開爾文生于愛爾蘭的貝爾法

23、斯特。原名名W.W.湯姆孫。湯姆孫。 1010歲時就進(jìn)格拉斯哥大學(xué)預(yù)科學(xué)習(xí)。歲時就進(jìn)格拉斯哥大學(xué)預(yù)科學(xué)習(xí)。18451845年畢業(yè)于劍橋大學(xué)，年畢業(yè)于劍橋大學(xué)，18461846年受聘為格拉斯哥大學(xué)物年受聘為格拉斯哥大學(xué)物理學(xué)教授理學(xué)教授1890189018951895年任倫敦皇家學(xué)會會長。年任倫敦皇家學(xué)會會長。18771877年被年被選為法國科學(xué)院院士。選為法國科學(xué)院院士。 開爾文研究范圍廣泛，在熱學(xué)、電磁學(xué)、流體力學(xué)、開爾文研究范圍廣泛，在熱學(xué)、電磁學(xué)、流體力學(xué)、光學(xué)、地球物理、數(shù)學(xué)、工程應(yīng)用等方面都做出了貢獻(xiàn)。光學(xué)、地球物理、數(shù)學(xué)、工程應(yīng)用等方面都做出了貢獻(xiàn)。他一生發(fā)表論文多達(dá)他一生發(fā)表論文

24、多達(dá)600600余篇，取得余篇，取得7070種發(fā)明專利，種發(fā)明專利， 他的文章影響了麥克斯韋，后者向他請教，希望能他的文章影響了麥克斯韋，后者向他請教，希望能和他研究同一課題，并給了他極高的贊譽(yù)。和他研究同一課題，并給了他極高的贊譽(yù)。18551855年他研年他研究了電纜中信號傳播情況，解決了長距離海底電纜通訊究了電纜中信號傳播情況，解決了長距離海底電纜通訊的一系列理論和技術(shù)問題。由湯姆孫和亥姆霍茲起主導(dǎo)的一系列理論和技術(shù)問題。由湯姆孫和亥姆霍茲起主導(dǎo)作用的在巴黎召開的國際代表大會，和作用的在巴黎召開的國際代表大會，和18931893年在芝加哥年在芝加哥召開的另一次代表大會，正式采用伏特、安培、

25、法拉和召開的另一次代表大會，正式采用伏特、安培、法拉和歐姆等作為電學(xué)單位，這一新的單位制，從此它們被普歐姆等作為電學(xué)單位，這一新的單位制，從此它們被普遍使用。遍使用。 13 杰克杰克SS基爾比，曾長期供職于美國著名的德州基爾比，曾長期供職于美國著名的德州儀器公司，出生于美國堪薩斯州，曾獲美國伊利諾伊州儀器公司，出生于美國堪薩斯州，曾獲美國伊利諾伊州電子工程學(xué)學(xué)士和威斯康星州電子工程學(xué)碩士。他從電子工程學(xué)學(xué)士和威斯康星州電子工程學(xué)碩士。他從19471947年開始從事消費(fèi)類電子產(chǎn)品的開發(fā)，年開始從事消費(fèi)類電子產(chǎn)品的開發(fā)，19581958年加入德年加入德州儀器公司，從事計算機(jī)集成電路研究和開發(fā)。州儀

26、器公司，從事計算機(jī)集成電路研究和開發(fā)。19701970年年榮獲美國國家科學(xué)獎?wù)?。榮獲美國國家科學(xué)獎?wù)隆?9821982年，他的名字被寫入了美年，他的名字被寫入了美國發(fā)明家名人堂，獲得了與亨利國發(fā)明家名人堂，獲得了與亨利福特、愛迪生和懷特福特、愛迪生和懷特兄弟并列的榮譽(yù)。他目前擁有六十多項(xiàng)美國專利，是電兄弟并列的榮譽(yù)。他目前擁有六十多項(xiàng)美國專利，是電器和電子工程師協(xié)會的成員。器和電子工程師協(xié)會的成員。 基爾比獨(dú)自研究期間，漸漸形成一個天才的想法：基爾比獨(dú)自研究期間，漸漸形成一個天才的想法：。另外，。另外，既然所有元器件都可以用同一塊材料制造，那么這些部既然所有元器件都可以用同一塊材料制造，那么這

27、些部件可以先在同一塊材料上就地制造，再相互連接，最終件可以先在同一塊材料上就地制造，再相互連接，最終形成完整的電路。他選用了半導(dǎo)體硅。形成完整的電路。他選用了半導(dǎo)體硅。 集成電路取代了晶體管，為開發(fā)電子產(chǎn)品的各種功集成電路取代了晶體管，為開發(fā)電子產(chǎn)品的各種功能鋪平了道路，并且大幅度降低了成本，它的誕生，使能鋪平了道路，并且大幅度降低了成本，它的誕生，使微處理器的出現(xiàn)成為了可能，也使計算機(jī)變成普通人可微處理器的出現(xiàn)成為了可能，也使計算機(jī)變成普通人可以親近的日常工具。集成技術(shù)的應(yīng)用，催生了更多方便以親近的日常工具。集成技術(shù)的應(yīng)用，催生了更多方便快捷的電子產(chǎn)品，比如常見的手持電子計算器，就是基快捷的

28、電子產(chǎn)品，比如常見的手持電子計算器，就是基爾比繼集成電路之后的一個新發(fā)明。爾比繼集成電路之后的一個新發(fā)明。”。 基爾比獲獎后對青年人的特別建議：基爾比獲獎后對青年人的特別建議：電子學(xué)是一項(xiàng)迷人的領(lǐng)域，發(fā)展速度日新月異，未來的機(jī)遇一如既往，建議投身其中，從頭做起。14 電子技術(shù)是十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初開始發(fā)展電子技術(shù)是十九世紀(jì)末、二十世紀(jì)初開始發(fā)展起來的新興技術(shù)，二十世紀(jì)發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣起來的新興技術(shù)，二十世紀(jì)發(fā)展最迅速，應(yīng)用最廣泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標(biāo)志。電子泛，成為近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標(biāo)志。電子計算機(jī)發(fā)展經(jīng)歷的四個階段恰好能夠充分說明電子計算機(jī)發(fā)展經(jīng)歷的四個階段恰好能夠

29、充分說明電子技術(shù)發(fā)展的四個階段的特性技術(shù)發(fā)展的四個階段的特性第一代第一代（19461957年）是電子計算機(jī)，它的基本電年）是電子計算機(jī)，它的基本電 子元件是電子管，運(yùn)算速度為每秒幾千次子元件是電子管，運(yùn)算速度為每秒幾千次幾萬次幾萬次 第二代第二代（19581970年）是晶體管計算機(jī)。年）是晶體管計算機(jī)。第三代第三代（19631970年）是集成電路計算機(jī)。開始采年）是集成電路計算機(jī)。開始采用性能更好的半導(dǎo)體存儲器，運(yùn)算速度提高到每秒用性能更好的半導(dǎo)體存儲器，運(yùn)算速度提高到每秒幾十萬次基本運(yùn)算。幾十萬次基本運(yùn)算。 第四代第四代（1971年年日前）是大規(guī)模集成電路計算機(jī)。日前）是大規(guī)模集成電路計算機(jī)

30、。運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百萬次，甚至上億次基本運(yùn)算。運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百萬次，甚至上億次基本運(yùn)算。 151.3.1 1.3.1 電子系統(tǒng)電子系統(tǒng) 傳輸信號，由三部分組成：傳輸信號，由三部分組成： 信號信號獲取獲取 依靠傳感器得到電信號依靠傳感器得到電信號 信號信號處理處理 對信號加工，適合傳輸對信號加工，適合傳輸 信號信號執(zhí)行執(zhí)行 完成系統(tǒng)的最終任務(wù)完成系統(tǒng)的最終任務(wù)光電管光電管放大器放大器顯示器顯示器計數(shù)器計數(shù)器16信號：信號： 信息的載體信息的載體溫度波動曲線溫度波動曲線T/2 200.52 200.02 199.501080706050403020t/s171.3.2 1.3.2 信號描述信

31、號描述（1）信號源等效電路）信號源等效電路 （2）正弦電壓信號）正弦電壓信號 (3) 模擬與數(shù)字信號模擬與數(shù)字信號 時間和幅值均連續(xù)為模擬信號時間和幅值均連續(xù)為模擬信號RiRSRSRi+VS-IS)sin()(tVtvmVmt0Vmv(t)(G18電信號源的電路表達(dá)形式電信號源的電路表達(dá)形式電電子子系系統(tǒng)統(tǒng)RS+ +-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)RSIS戴戴維維寧寧諾諾頓頓SSSRVI 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換19電信的時域與頻域表示電信的時域與頻域表示A A. 正弦信號正弦信號)sin()(0m tVtv時域時域O tVmVm fT = =fT 2200 OV

32、m 頻域頻域信號及其頻譜信號及其頻譜20電信的時域與頻域表示電信的時域與頻域表示B B. 方波信號方波信號)5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtv T 20 時域時域O 0T = t Vs頻域頻域O2Vs VsVs 2Vs 2Vs 滿足狄利克雷條件，展開成傅滿足狄利克雷條件，展開成傅里葉級數(shù)里葉級數(shù)2SV直流分量直流分量其中其中 SV2基波分量基波分量312 SV三次諧波分量三次諧波分量頻譜：將一個信號分解為正弦信頻譜：將一個信號分解為正弦信號的集合，得到其正弦信號幅值號的集合，得到其正弦信號幅值隨角頻率變化的分布，稱為該信隨角頻率變化的分布，稱為該信號的頻譜。號的

33、頻譜。21電信的時域與頻域表示電信的時域與頻域表示C C. 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頻域頻域O T/ c時域時域T/2 200.52 200.02 199.501080706050403020t/s22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

34、路。模擬信號：在時間和幅值上都是連續(xù)的信號。模擬信號：在時間和幅值上都是連續(xù)的信號。數(shù)字信號：在時間和幅值上都是離散的信號。數(shù)字信號：在時間和幅值上都是離散的信號。23 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻 電壓放大模型電壓放大模型 電流放大模型電流放大模型 1.4.1 模擬信號的放大模擬信號的放大 1.4.2 放大電路模型放大電路模型 1.4.3 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo) 增益增益 互阻放大模型互阻放大模型 互導(dǎo)放大模型互導(dǎo)放大模型 隔離放大電路模型隔離放大電路模型 頻率響應(yīng)及帶寬頻率響應(yīng)及帶寬 非線性失真非線性失真241.4.1 1.4.1 模擬信號的放大模擬信號的放大

35、電壓放大電壓放大 V Vo o=A=AV VV Vi i 電流放大電流放大 I Io o=A=AI II Ii i 互阻放大互阻放大 V Vo o=A=AR RI Ii i 互導(dǎo)放大互導(dǎo)放大 I Io o=A=AG GV Vi i 1.4.2 1.4.2 放大電路模型放大電路模型uiuoAu電壓放大電壓放大+Vo-RSRiRL+VS-Ro +AV0Vi -+Vi-25要求要求 RLRORSISRSAISIiRiRLIoIiOLLVoioVRRRAVVA SiiSiRRRVV SiSSiRRRII OLOiISORRRIAI 電流放大電流放大要求要求 RiRs要求要求 RORL要求要求 RSRi

36、26 1.4.1 模擬信號的放大模擬信號的放大電壓增益（電壓放大倍數(shù)）電壓增益（電壓放大倍數(shù)）Rs放大電路放大電路IoIi+Vo+Vs+ViRLioVVAV 電流增益電流增益ioIIAI 互阻增益互阻增益)(io IVAR互導(dǎo)增益互導(dǎo)增益)S(ioVIAG 信號源信號源負(fù)載負(fù)載27 1.4.2 放大電路模型放大電路模型 放大電路是一個雙口網(wǎng)絡(luò)。從端口特性來研究放大放大電路是一個雙口網(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。電路，可將其等效成具有某種端口特性的等效電路。Rs放大電路放大電路IoIi+Vo+Vs+ViRL信號源信號源負(fù)載負(fù)載F 輸入端口特性可以等效為一

37、個輸入電阻輸入端口特性可以等效為一個輸入電阻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28 1.4.2 放大電路模型放大電路模型負(fù)載開路時的負(fù)載開路時的 電壓增益電壓增益1. 電壓放大模型電壓放大模型Rs+Vi+Vo+RLVsRs+VsVi+Vo+RiRLRs+VsVi+Vo+RiRLViAVORs+VsVi+RoVo+RiRLViAVOOVAiR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LoLiOoRRRVAVV 則電壓增益為則電壓增益為ioVVAV LoLORRRAV 由此可見由此可見 LR VA即負(fù)載的大小會影響增益的大

38、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 R29 1.4.2 放大電路模型放大電路模型 另一方面，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Rs+VsVi+RoVo+RiRLViAVOsiRR 理想理想有有sisiiVRRRV 要想減小衰減，則希望要想減小衰減，則希望？ iR30Rs放大電路放大電路IoIi+Vo+Vs+ViRLRs+VsVi+RoVo+RiRLViAVO電壓放大模型電壓放大模型電流放大模型電流放大模型 1.4.2 放大電路模型

39、放大電路模型 關(guān) 心 輸 出關(guān) 心 輸 出電流與輸入電電流與輸入電流的關(guān)系流的關(guān)系2. 電流放大模型電流放大模型31 1.4.2 放大電路模型放大電路模型負(fù)載短路時的負(fù)載短路時的 電流增益電流增益2. 電流放大模型電流放大模型ISA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 理想理想0i R32 1.

40、4.2 放大電路模型放大電路模型3. 互阻放大模型互阻放大模型（自看）（自看）輸入輸出回路沒有公共端輸入輸出回路沒有公共端4. 互導(dǎo)放大模型互導(dǎo)放大模型（自看）（自看）5. 隔離放大電路模型隔離放大電路模型Ro+RiViAVOV o+Vi+33 1.4.3 1.4.3 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.輸入電阻輸入電阻ri 輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電 流大小的參數(shù)。流大小的參數(shù)。AuUSUiiiiIUr 2.輸出電阻輸出電阻ro 放大電路對其放大電路對其負(fù)載負(fù)載而言，相當(dāng)于信號源，這而言，相當(dāng)于信號源，這 個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電

41、阻個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻UIIUro343. 增益增益 輸入信號控制下將電源能量轉(zhuǎn)換為輸入信號控制下將電源能量轉(zhuǎn)換為 信號能量的能力。信號能量的能力。無量綱增益用對數(shù)表示無量綱增益用對數(shù)表示 電壓增益電壓增益= 20 lg AV dB 電流增益電流增益= 20 lg AI dB354. 通頻帶通頻帶fAuAum0.7AumfL下限截下限截止頻率止頻率fH上限截上限截止頻率止頻率通頻帶：通頻帶：fbw=fHfL36 1.4.3 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. 輸入電阻輸入電阻iiiIVR Rs+VsVi+RiIi放放大大電電路路37 1.4.3 放大電路的主要性能指

42、標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo)2. 輸出電阻輸出電阻iOoVAVV RoVo+RLViAVO放放大大電電路路Ro+ViAVO放放大大電電路路+VoLoLiOoRRRVAVV 所以所以LLoooRRVVR 放大電路放大電路IT+VTRo+Vs=0另一方法另一方法0TTos VIVR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38 1.4.3 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. 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其中其中)dB(lg20VA 電電壓壓增增益益 “甲

43、放大電路的增益為甲放大電路的增益為-20-20倍倍”和和“乙放大電路的增益乙放大電路的增益為為-20dB”-20dB”，問哪個電路的增益大？，問哪個電路的增益大？四種增益四種增益ioVVAV ioIIAI ioIVAR ioVIAG IVAA、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 功率增益功率增益39 1.4.3 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. 頻率響應(yīng)及帶寬頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）（頻域指標(biāo)）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)()()(io jVjVjAV 在輸入正弦信號情況下，輸出隨輸入信號頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)在輸入正弦信號情況下，輸出隨輸入信號頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為