電子系統(tǒng)課程課件

學(xué)習(xí)方法預(yù)習(xí)聽課復(fù)習(xí)完成作業(yè)1.1電力系統(tǒng)與電子系統(tǒng)1.2信號及其頻譜1.3電子系統(tǒng)組成框圖1.4電子技術(shù)及其發(fā)展概述第1章電子系統(tǒng)概述學(xué)習(xí)本章后，讀者將了解：實(shí)際的兩大電路系統(tǒng):電力系統(tǒng)和電子系統(tǒng)的主要功能；信號的概念，典型信號的頻譜；電子系統(tǒng)的組成框圖；電子技術(shù)及其發(fā)展簡史。1.1電力系統(tǒng)與電子系統(tǒng) 實(shí)際電路系統(tǒng)主要有電力系統(tǒng)和電子系統(tǒng)。

電力系統(tǒng)的主要作用：實(shí)現(xiàn)電能的生產(chǎn)、變換、傳輸、分配和使用。電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)和電力用戶組成的整體，是將一次能源轉(zhuǎn)換成電能并輸送和分配到用戶的一個統(tǒng)一系統(tǒng)。發(fā)電廠：通過發(fā)電機(jī)等設(shè)備將一次能源轉(zhuǎn)換成電能。水利發(fā)電廠：水的勢能→電能火力發(fā)電廠：化學(xué)能（燃燒煤、石油等）→電能核電廠：原子能→電能。輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)是由電力變壓器、電力線路、電力開關(guān)設(shè)備和電力電容器等組成的、跨越廣大地理區(qū)域的一個巨大電路。變電站：變壓器，電容器，電力開關(guān)設(shè)備輸電線路：桿塔，絕緣子，導(dǎo)線發(fā)電廠生產(chǎn)的電能經(jīng)過輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)將電能輸送和分配到用戶的用電設(shè)備（電動機(jī)、家用電器和照明等設(shè)備），從而完成電能從生產(chǎn)到使用的整個過程。

到達(dá)用戶的單相正弦配電電壓是220V、50Hz，三相正弦配電電壓是380V、50Hz。

電力系統(tǒng)為工業(yè)、農(nóng)業(yè)和社會生活的電氣化建立起堅實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，產(chǎn)生了服務(wù)于電力系統(tǒng)的電氣工程學(xué)科。

電子系統(tǒng)是由電子電路和傳輸介質(zhì)組成的、完成特定功能的整體。

電子電路是由電子元件組成的、實(shí)現(xiàn)特定功能的電路。電子系統(tǒng)是由電子電路和傳輸介質(zhì)組成的、完成特定功能的整體。計算機(jī)主板

與電力系統(tǒng)處理能量不同，電子系統(tǒng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)電信號的產(chǎn)生、獲取、放大、變換、傳輸、識別和應(yīng)用等功能（或部分功能），處理的對象是電信號。

信號是隨時間變化的某種物理量，是信息的表現(xiàn)形式與傳送載體。例如，體溫反映人的健康信息，體溫37oC表示健康，38oC表示略有小疾。一般情況下，用電子系統(tǒng)處理電信號(電壓或電流)比其他方式（如機(jī)械方式）容易、成本低和可靠性高，故通常將各種非電信號轉(zhuǎn)換為電信號再進(jìn)行處理。因此,電子系統(tǒng)成為信息化社會的物質(zhì)基礎(chǔ)，例如通信系統(tǒng)、電視系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)等。例如，有線擴(kuò)音系統(tǒng)拾音器音頻放大器揚(yáng)聲器傳感器(或換能器)：將非電信號轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號，是電子系統(tǒng)實(shí)際的信號源之一。音頻放大器：實(shí)現(xiàn)電壓和功率放大的電子電路。電壓（弱）電壓（強(qiáng)）聲音（強(qiáng)）聲音（弱）執(zhí)行器：將電信號還原為原始的非電信號的部件，去影響物理世界。通常用電阻模擬，作為電子系統(tǒng)的負(fù)載。end1.2信號及其頻譜

信號是隨時間變化的某種物理量，是信息的表現(xiàn)形式與傳送載體。

傳感器作為電子系統(tǒng)的一種實(shí)際信號源,可等效為電壓源或電流源,是時間的函數(shù)。R+-R1.2.1信號1.2.1信號1.2.2信號的頻譜RLRL+-VO

如果電壓（或電流）在某個值域內(nèi)可連續(xù)取值則稱為連續(xù)信號或模擬信號。例如，電壓是時間的正弦函數(shù)

值域:[-Vm,+Vm]

如果電壓（或電流）在某個值域內(nèi)只能是某個單位量的整倍數(shù)則稱為離散信號或數(shù)字信號。例如，單位量為1mV，數(shù)字電壓信號的幅值只能是0mV、±1mV、±2mV、…、±nmV。toto模擬信號to多值數(shù)字信號二值數(shù)字信號

模擬電路（AnalogCircuit）是處理模擬信號的電子電路，是模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)要討論的主要內(nèi)容。

數(shù)字電路(DigitalCircuit)是處理數(shù)字信號的電子電路。

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(AnalogtoDigitalConverter,ADC)是實(shí)現(xiàn)模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電子電路。

數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（DigitaltoAnalogConverter,DAC)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的電子電路。通常，數(shù)字電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路是數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)要討論的主要內(nèi)容。end1.插2.拌2腦信號磁的頻勝譜信號泰承載圍的重史要信警息之吧一是耀它的饅頻譜騰信息患。正弦下信號慢常作憲為模講擬電聯(lián)路的緩標(biāo)準(zhǔn)菜信號湖或測朗試信掘號。幅度骨頻譜稼：信號幅度盒與頻艱率的關(guān)丹系相位齊頻譜領(lǐng)：信號相位攀與頻蜘率的關(guān)四系幅度差頻譜籍和相更位頻砍譜統(tǒng)稱噴為信芳號的伴頻譜企。1.建周本期信廊號的弟頻譜如果桂信號侵是時袋間的償周期骨函數(shù)厲則稱奇為周橋期信崗號。T-案--絕-信鈴號的耕周期--珠--稻信號捆的頻賀率角頻率初相位，幅度3個信息：---wj,mV例如+=jw)sin()(,mtVtv如果堵周期無信號滿足稈狄里書赫利槐條件（Di靈ri扒ch僚le誼t‘陣s早Co勤nd非it杠io患n）驗(yàn)，則枝可展高開為刪傅里雞葉級社數(shù)。寸狄里億赫利鬧條件短：①在任目意周食期內(nèi)確絕對便可積足，即②在任挽意周企期內(nèi)獄只有爐有限沾個極卻值；③在任生意周艦期內(nèi)擋只有搶有限者個不悶連續(xù)芳點(diǎn)；直流塊分量n=邪1–煙基波族分量n>近1–賞諧波金分量交流族分量例憂求優(yōu)電壓蠟周期寄方波板信號澤的傅筋里葉造級數(shù)糠。解：toVST2TωoVn(ω)VS/2ω03ω05ω0oω03ω05ω0ω波形 幅度譜 相位譜周期搶電壓殘信號穩(wěn)作用皺到電令阻R疲上的需平均貨功率葡P為V是瓜電壓撿信號牧的有益效值吐，總平園均功陳率等勻于各仰次分宜量平征均功借率之叮和。是各導(dǎo)次正眾弦波回的有趁效值后。所以泡,信睛號的筒幅度毛譜反住映了劈燕信號億的功率梯分布，是惑信號脹最重研要的閑特性輔之一顯。如果棍周期威T趨夠于無允窮大以，則蠶周期情信號托變化隔為非斥周期貼信號難。因金此，米非周射期信眾號的濾角頻容率ω0=2盆π/秩T是活無窮低小量虧，信慚號的婆頻譜疲將在濫角頻誓率軸褲上連毀續(xù)分澡布。2.溪非山周期販信號燙的頻倚譜如果幟模擬監(jiān)信號絕對晉可積恥，即則存或在傅瓜里葉透變換原對:V(杯jω傻)即交是非巖周期贏信號狡的頻乘譜。福其中鑼∠V窯(j啦ω)展是相絡(luò)位譜篩，|治V(保jω攻)|但是幅畫度譜志，|極V(辭jω雷)|2是功鄉(xiāng)豐率譜依。例那求翼電壓線單脈疊沖信彈號的拋頻譜祝:解:toVSτ-τ幅度笑譜是純連續(xù)版分布夠的，緒并且考脈沖私寬度碧（2厲τ）嶼越窄追，高集頻分猴量越麻多；必頻譜蟻幅度怠與脈培沖幅碗度和顫脈沖蓬寬度罷之積頓（τ匆VS）成疤正比爺。ωo|V(jω)|τVS在工纖程實(shí)向際中旱，信六號作效用的緣瑞時段練通常旗是有叉限的耍，滿聞足絕妖對可拘積條瞇件，爸信號多的頻娛譜總扯是存孤在的械。例如殃，音赤頻信擦號的鄙頻譜小在[鄭20和Hz鵝,2多0k籌Hz色]范年圍內(nèi)健連續(xù)衫分布悠。對工西程實(shí)粗際問奏題有島重要責(zé)影響暈的信山號稱家為有弊用信葵號(傘有效禿信號資),唐通常宿有用慌信號率的頻粗譜范墾圍是鈴有限顧的。表1廁.2郊.2典型欄信號麥的頻齡率范柔圍信號頻率范圍信號頻率范圍心電信號0.05Hz～200Hz調(diào)頻無線電信號88MHz～108MHz音頻信號20Hz～20kHz超高頻電視信號470MHz～806MHz模擬電視信號直流～4.5MHz衛(wèi)星電視信號3.7GHz～4.2GHz調(diào)幅無線電信號540kHz～1600kHz電子峽電路掉總是貨處在夸復(fù)雜懼的電紅磁環(huán)掌境中丹。因?yàn)?zāi)此,設(shè)除了容有用鈔信號佳外,嶼工程練實(shí)際披問題水中還的存在文干擾蜂和噪田聲信法號。3.僵干絲式擾和葉噪聲椅信號演的頻咐譜自然喂界的都雷電陡、電狠力輸緒電線激路、幅無線趣電臺朱和電世視臺孝、電頃動機(jī)鈴的起甘停等餐產(chǎn)生尖的電鑄磁現(xiàn)剩象必腦然在季電子促電路塵中產(chǎn)貼生電壓綢或電學(xué)流脈靈沖信晝號，它推們對做電子絹電路忠的正殿常運(yùn)練行產(chǎn)秧生干活擾，留稱為干擾供信號，其毫頻譜書分布珍與單貸脈沖肚信號顧相似峽，包雁含有咽豐富盟的高頻末分量。toVSτ-τωo|V(jω)|τVS噪聲是指陰電子煤不規(guī)禾則運(yùn)斜動引伶起的化對有稱用信虜號的仁擾動麥。例如過，在損電阻蛇材料放中電趕子總違是在占做無塊規(guī)則傘的熱氣運(yùn)動雖，對件外電先壓引艇起的戶定向查運(yùn)動戶電流緞形成擾動疾電流。--分--走熱噪沿聲。+-i0ti(t)0ωI(jω)均勻譜當(dāng)有澆用信妹號遠(yuǎn)釣大于間噪聲楚時，揚(yáng)可忽探略噪牙聲信夾號。圖相反橫，有定用信需號被躁淹埋免在噪釀聲信俊號中笛。所然以，黨噪聲嘴信號憐限制腎了電啦子系紛統(tǒng)所弊能處泉理的掘最小遮信號啄。評價浙信號厲優(yōu)劣質(zhì)的指宰標(biāo)是信噪幼比S濕/N，定字義為丟有用奴信號桑的功重率與要噪聲稠信號怠的功自率之粉比。戴信噪踢比越酸大，區(qū)信號切越好反。評價據(jù)電子絞系統(tǒng)櫻對噪蹈聲和錫干擾收的抑鎖制能坐力用巧輸出溜信號饑的信斷噪比偉(S籠/N私)o除以藥輸入槐信號依的信任噪比證(S格/N迫)i，商煤越大劃，抑喉制能齒力越逝強(qiáng)。en敗d1.忌3紫電子泄系統(tǒng)喉組成低框圖傳感器信號預(yù)處理模擬信號處理子系統(tǒng)數(shù)字信號處理子系統(tǒng)執(zhí)行器模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換傳感何器將工冰程實(shí)徒際涉萬及的上某些鏡物理漿量轉(zhuǎn)逃換為客電信航號。為了期避免望對物昏理量戴的影夜響，仁傳感奮器攝燒取的紙能量責(zé)很小泥，輸?shù)癯龅碾娦鸥堤柡芰魅酰ㄈ邕|微伏很級或忘毫伏張級的爭電壓息），龜且信饞號伴壓隨著噪聲躁信號。信號肚預(yù)處載理：包民括信渡號幅知度的津放大肅和濾手除干曬擾及掏噪聲隙信號弟。信號迎處理茶操作：包鞏括對塵信號觀的放撐大，本運(yùn)算跟（加淘法、蘆減法妨、乘漫法、醒積分炎和微肌分等泛），聞各種摩函數(shù)尼變換季，頻孩譜變水換，謀邏輯裙運(yùn)算丑，等海等。理論墾上，緞各種便信號父處理潤操作勿都可貫以用慌模擬戚或數(shù)層字方址式實(shí)豈現(xiàn)。執(zhí)行帖器電信愈號還尸原成逝某種忽物理斧量，研實(shí)現(xiàn)仰對工遍程實(shí)即際的睜某種功操作礙。en歷d1.宮4沿電子得技術(shù)剛及其霜發(fā)展踩概述電子偏學(xué)或電子侄技術(shù)是研貍究電掙子器膊件、彈電子減電路世及其宮應(yīng)用姑的科粉學(xué)和賀技術(shù)江。在電閣力系粘統(tǒng)中原，主狀要是干利用暫電子匯在金襯屬中慰的運(yùn)跳動規(guī)侮律構(gòu)暗成電化能的蔬生產(chǎn)備、傳貿(mào)輸和河使用誰等電洞氣設(shè)點(diǎn)備。電子泛器件是利挪用電子子在添真空考或半濫導(dǎo)體涂中的擦運(yùn)動香規(guī)律沉構(gòu)成窩特定喬功能碰的器僻件。辦目前昨，半出導(dǎo)體靜器件笑是電百子器隨件的波主體距，包鍋括半導(dǎo)俘體二撫極管緒、三捷極管率、集遠(yuǎn)成電借路等。電子裹電路廣泛堤地應(yīng)各用于旦通信汽、計啊算機(jī)皺、自梳動控狗制、尤廣播釘電視印、遙恭感和影遙測青等工饅程中屑，形覆成相宣對獨(dú)也立的電子嘩工程體系察。電氣追工程和電子卷工程的誕濁生歸去功于賢許多援科學(xué)慨巨人暑的開搬創(chuàng)性框的研積究成哀果。庫倫（C無ou肆lo回mb命，1稈73雄6～鼻18肅06伏，墨法國愧）：冰庫侖惑定律睜。庫慨侖定保律使梯電磁栽學(xué)的拋研究延從定趕性進(jìn)詠入定況量階刃段。安培（A敲mp介er棍e，啄17痕75瞇-熔18在36年，諸法國靈）：幼安培齡定律謊、安妻培定按則和閣分子擱電流貍等倍。著榜書《電攻動力抹學(xué)現(xiàn)機(jī)象的鈴數(shù)學(xué)裳理論店》。歐姆（O名hm鍛，1傅78盜7-意18廚54口，德賊國）怪：在緞《金肆屬導(dǎo)冶電定寒律的勵測定宴》的貸論文樂論述治了歐姆范定律。奧斯諒特（O田er楚st還ed郵，絹17纖77元-悼18梨51暮，丹鼻麥壯）：痰電流搶磁效既應(yīng)穴。高斯（G省au溝ss考，1位77園7-今18良55鳥，德余國逆）：康高斯飲發(fā)明破了磁咳強(qiáng)計嗚，第拋一個援電話捎電報第系統(tǒng)扮。熱在數(shù)本學(xué)方印面有等巨大帥的貢美獻(xiàn)。法拉窩第（F蛋ar桐ad濟(jì)ay尺，1展79艷1-遇18占67獨(dú)，英信國等）：攔磁電茂感應(yīng)嶺。亨利（H微en菜ry秋，1蓬79魚7-賣18繡78低，美市國）頃：發(fā)鴨現(xiàn)自索感現(xiàn)魔象。奏研究司電磁伐中繼迷理論適，是矛電報護(hù)的基每礎(chǔ)。麥克斑斯韋（M腔ax娃we陰ll抓，1陳83魄1-貴18紛79隔，英沿國）干：麥撥克斯飲韋方搖程，輔提出勺了統(tǒng)拘一的副電磁罪理論喚。親預(yù)測林了電賣磁波鳴可以碗在空海間中欺傳播它和光剪是一釋種電康磁波職。赫茲祖（He艦rt否z，仇18級57杠-1恥89脾4，隱德國朱）旺：1支88左8年枝，用峰火花羊間隙穩(wěn)振蕩糊器產(chǎn)闊生了怪電磁盼波（沿赫茲狠波）逆，證眠實(shí)了封麥克橡斯韋銀的預(yù)抽測。馬可古尼（M內(nèi)ar拐co戴ni綱，1因87零4-份19注37拳，意暗大利暴）：不1唉89羅6年矛，成乓功地除發(fā)射嘉赫茲馳波，傻并在黨2英亭里外杠檢測燃到赫淹茲波港,無攏線電季報初投露端袋倪。在研轎究有見效地被進(jìn)行撒無線圖電通鐵信的時過程辭中，吳電子織技術(shù)宜時代群悄然杰到來洛倫捎茲（L歷or然en眾tz椒，1澇85華3-榨19轉(zhuǎn)28評）歸：1扛89滅5年決，假督定了斷電子直存在朵。湯普俱森（T辰ho尼mp攏so通n，鮮18件56矩-1設(shè)94師0）軍：撿18例97沖年風(fēng)，通口過實(shí)大驗(yàn)發(fā)洪現(xiàn)了偷電子煉。弗萊征明（J閘.A也.F株le標(biāo)mi姑ng疲，1做84煮9-陽19忙45羊）德：1浮90懲4仇年，從發(fā)明巡壽了真案空電論子二態(tài)極管劍(d營io泥de死)，堅用于裳檢測擠微弱末的無穴線電鄉(xiāng)豐信號晴（電島磁波血）。福雷譽(yù)斯特（F腳or濃es吩t，尿18猛73雙-1頂96吹1）貧：貌19權(quán)06端年梢，發(fā)毯明了敲具有非放大杠作用靈的真搬空電椒子三延極管沙。此后刺的近犬半個怎世紀(jì)慌，真落空電圈子器艷件在潑無線便電通描信中需得到錦廣泛喝的應(yīng)隸用,夾并逐扣漸擴(kuò)母展到扮無線竊電廣倡播、仿電視色和計藏算機(jī)戀等工竹程領(lǐng)捕域。世界注上第廢一臺雞數(shù)字湖電子左計算駐機(jī)于折19組46疼年在庭美國滑研制旗成功徑，I撞BM糊公司刻將其者取名裙為愛依尼亞識克（宣El掌ec請tr王on居ic木N糞um赤er逝ic靜al蛙I喝nt烤eg甜ra畝to廈r禁an耗d輪Ca目lc京ul堡at目or阻，E疾NI克AC窄）。這臺濃計算畝機(jī)使蔑用了靠18肆80飽0個脆電子煌管，側(cè)占地謹(jǐn)17墳0平掀方米驗(yàn)，重鬼達(dá)3令0噸種，耗偵電1金40辣千瓦際，價億格4場0多稻萬美罷元。每秒紡可進(jìn)琴行5止00矮0次碌加法洗和減晌法運(yùn)權(quán)算，摩把計抽算一覆條彈舉道的鉛時間負(fù)縮短贏為3莫0秒蹄。匪EN呀IA拾C服宋役長劇達(dá)9耽年。19疲47江年廣底美妥國貝膨爾實(shí)五驗(yàn)室仇的肖撿克萊悠（S烘ho測ck糠le撓y，向19委10程-1慈98輛9）弓、布嶺拉頓梁（B野ra棄tt址ai近n，膠19禽02柜-1縫98搶7）竊、巴界?。ǐ@Ba光rd稈ee紹n，謊19鋒08舅-1馳99長1）摩發(fā)明男了晶燒體管飯。電子均管制橡造復(fù)施雜，斜成本榨高，握體積斤大，乘耗電伏多。在大判多數(shù)島領(lǐng)域鋪中電覆子管嘩已逐甜漸被禾晶體您管取聰代,快真空蓮管時絕代結(jié)忌束,仍晶體食管時腎代誕萍生。他們足三人擔(dān)也因朗為發(fā)溝明晶憑體管嘩而榮盡獲1斷95未6年放的諾竹貝爾上物理莫學(xué)獎岔。在1孟95題8年卡,美虹國的揉基爾五比（膝Ki國lb調(diào)y，產(chǎn)19世23涉-2炕00圍5）佩和諾流伊斯仔（N偷oy從ce半，1敵92悅7-他19驢90盡）間枕隔數(shù)累月分陽別發(fā)嘆明了風(fēng)集成尤電路獅（I璃nt掙eg妻r(nóng)a線te柄d捎Ch浸ip沖,吹IC桶）。第一墳個鍺幕材料罵集成始電路事放大槽器。標(biāo)志包著電犁子技育術(shù)發(fā)柴展到貫了一瞞個新續(xù)的階度段-廁-微坦電子徑技術(shù)盆時代材（M裙ic個ro例el鈔ec鳴tr手on誰ic呈s）社?；鶢栦彵纫矊?dǎo)因?yàn)槊卑l(fā)明攔集成墻電路夾而在顧20類00短年榮芝獲諾旁貝爾喂物理掘?qū)W獎知。集成懲電路創(chuàng)技術(shù)營是通驢過一嘗系列劈燕特定稿的加認(rèn)工工們藝，等將電棗子電廊路“婦集成薯制造朵”在擱一塊帳半導(dǎo)喇體晶爆片上仍，執(zhí)遠(yuǎn)行特猴定的賺電路肢或系碗統(tǒng)功井能。集成綠電路堆實(shí)現(xiàn)冬了材雕料、村元件門、電暫路三僚者之風(fēng)間的稅統(tǒng)一出。優(yōu)點(diǎn)桶：成本衣低、衡功耗彎小、孝工作略速度推快、甚可靠蠻性高問、體琴積小挎。年代規(guī)模數(shù)字集成電路中的