現(xiàn)代電子技術(shù)講稿課件

現(xiàn)代電子技術(shù)陳明義中南大學(xué)電子與通信工程系1現(xiàn)代電子技術(shù)陳明義1引言一、概述二、體系結(jié)構(gòu)三、基礎(chǔ)模塊四、應(yīng)用模塊2引言一、概述2一、概述1、定義：采用電路的方法來實現(xiàn)或模擬

人類社會的自然現(xiàn)象和人類的智能活動。2、實現(xiàn)方法：硬件+軟件模塊化設(shè)計方法：先進芯片應(yīng)用EDA設(shè)計方法：硬件設(shè)計軟件化硬件功能軟件化仿真設(shè)計方法：MULTISM、MATLAB3一、概述1、定義：33、目標：成本低、速度快、體積小功耗低、可靠性高

4、障礙：電路過于復(fù)雜成本太高速度不夠快達不實時性要求技術(shù)不成熟模型難以建立能實現(xiàn)--------成本高能模擬--------無法實時實現(xiàn)無法模擬43、目標：成本低、速度快、體積小4、障礙：電路過于復(fù)雜成本太5、發(fā)展趨勢

EDA技術(shù)的發(fā)展新的功能通用器件開發(fā)新的集成工藝發(fā)展新材料功能器件出現(xiàn)55、發(fā)展趨勢5二、體系結(jié)構(gòu)電子技術(shù)基礎(chǔ)模塊應(yīng)用模塊模擬電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)高頻電子技術(shù)現(xiàn)代電子技術(shù)MCU技術(shù)DSP技術(shù)ASIC技術(shù)PLD技術(shù)SOPC技術(shù)ARM技術(shù)6二、體系結(jié)構(gòu)電子技術(shù)基礎(chǔ)模塊應(yīng)用模塊電子技術(shù)分類-----基本理論篇模擬電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)高頻電子技術(shù)現(xiàn)代電子技術(shù)7電子技術(shù)分類-----基本理論篇模擬電子技術(shù)7一.模擬電子技術(shù)----低頻模擬小信號的放大、運算與處理

一個工程觀點兩種基本思想:放大------反饋三種分析方法：等效電路圖法、瞬時極性法、虛短虛斷法四種器件:二極管、三極管、場效應(yīng)管、集成運放五種常用測試儀器：示波器、信號源、直流穩(wěn)壓源、交流毫伏表、萬用表六種功能電路:運算電路、有源濾波電路、電壓比較器、功率放大電路、波形發(fā)生電路、直流穩(wěn)壓電源8一.模擬電子技術(shù)----低頻模擬小信號的放大、運算與處理

一模擬電子技術(shù)---體系結(jié)構(gòu)PN結(jié)器件電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理分析性能應(yīng)用9模擬電子技術(shù)---體系結(jié)構(gòu)PN結(jié)結(jié)構(gòu)9二、數(shù)字電子技術(shù)----數(shù)字信號的邏輯運算與處理一個數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：邏輯代數(shù)基礎(chǔ)兩類邏輯電路：雙極型（TTL）、MOS型（CMOS）三種分析與設(shè)計方法：組合邏輯電路的分析與設(shè)計，時序邏輯電路的分析與設(shè)計，數(shù)字系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法四類數(shù)字集成功能電路：SSI（門電路、觸發(fā)器），MSI（編碼、譯碼、全加、比較、寄存、計數(shù)等），LSI（RAM，ROM，PLA，PAL，GAL）和模數(shù)混合電路（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，555，ADC，DAC）若干常用芯片10二、數(shù)字電子技術(shù)----數(shù)字信號的邏輯運算與處理一個數(shù)學(xué)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)---體系結(jié)構(gòu)

開關(guān)器件電路芯片系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理分析設(shè)計功能應(yīng)用11數(shù)字電子技術(shù)---體系結(jié)構(gòu)

開關(guān)結(jié)構(gòu)11三、高頻電子技術(shù)----高頻模擬信號的放大與處理

高頻小信號放大高頻功率放大與功率合成選頻調(diào)諧放大與高頻振蕩幅值調(diào)制/解調(diào)（AM）頻率調(diào)制/解調(diào)（FM）相位調(diào)制/解調(diào)（PM）無線電發(fā)射與接收12三、高頻電子技術(shù)----高頻模擬信號的放大與處理

高頻小信四、現(xiàn)代電子技術(shù)---高速高精度高穩(wěn)定信號處理以高速模擬電路、高速數(shù)字電路、新型有源濾波器、非線性電路為基點以電流模技術(shù)、開關(guān)電容技術(shù)、變跨導(dǎo)技術(shù)、ECL技術(shù)、鎖相環(huán)技術(shù)、串行A/D轉(zhuǎn)化（▽-∑）技術(shù)為核心以高速運算放大、儀用放大器、有源濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、頻率合成電路為應(yīng)用背景13四、現(xiàn)代電子技術(shù)---高速高精度高穩(wěn)定信號處理以高速模擬電路電子技術(shù)分類-----技術(shù)應(yīng)用篇單片機技術(shù)及應(yīng)用EDA技術(shù)及應(yīng)用DSP技術(shù)及應(yīng)用嵌入式技術(shù)及應(yīng)用SOPC技術(shù)及應(yīng)用ASIC技術(shù)14電子技術(shù)分類-----技術(shù)應(yīng)用篇單片機技術(shù)及應(yīng)用14教學(xué)安排上課班級：電子信息工程1301—1303選修上課時間：星期五1-2上課地點：世B502學(xué)時分配：授課24學(xué)時，實驗8學(xué)時15教學(xué)安排上課班級：電子信息工程1301—1303選修15教材16教材16教學(xué)內(nèi)容1、高速運算放大-----------------------4學(xué)時2、儀器放大器與隔離放大器------2學(xué)時3、有源濾波器--------------------------4學(xué)時4、高速采樣保持放大器-------------2學(xué)時5、高速ADC、DAC---------------------4學(xué)時6、電源------------------------------------4學(xué)時7、頻率合成DDS------------------------4學(xué)時17教學(xué)內(nèi)容1、高速運算放大------------------實驗安排1、高速運放特性測試與應(yīng)用----2學(xué)時2、ECL器件特性測試與應(yīng)用------2學(xué)時3、DDS數(shù)字合成正弦波-----------4學(xué)時18實驗安排1、高速運放特性測試與應(yīng)用----2學(xué)時18第一章高速運算放大1.1運算放大器基礎(chǔ)1.2高速電壓反饋運算放大器1.3高速電流反饋運算放大器19第一章高速運算放大1.1運算放大器基礎(chǔ)191.1運算放大器基礎(chǔ)一、運算放大器的分類高速放大器精密放大器通用型運算放大器201.1運算放大器基礎(chǔ)一、運算放大器的分類20高速放大器最高轉(zhuǎn)換速率放大器AD9610：3500V/μs最短調(diào)整時間放大器AD9611：±0.1%13ns最高增益帶寬放大器AD5539:1.4GHz21高速放大器最高轉(zhuǎn)換速率放大器AD9610：3500V/μs精密放大器最低失調(diào)電壓放大器AD707:15μv最低偏流放大器AD549:60pA最低漂移放大器AD707:100nv/℃最高開環(huán)增益放大器AD707:13×106最高共模抑制比放大器AD707:130dB22精密放大器最低失調(diào)電壓放大器AD707:15μv2二.運算放大器的選擇1.失調(diào)與漂移1)電路接上信號源時,電路應(yīng)有的輸入電阻2)可以容許的漂移誤差

P6圖1-1-1

2.電流放大1)電流注入反相輸入端2)構(gòu)成電壓跟隨器

P7圖1-1-23.增益帶寬單位增益帶寬大于2MHZ要求特殊設(shè)計技術(shù)

P6圖1-1-123二.運算放大器的選擇1.失調(diào)與漂移23三.應(yīng)用1.穩(wěn)態(tài)應(yīng)用:放大處理連續(xù)正弦波形成的復(fù)雜波形反饋,閉環(huán)增益和帶寬

P8圖1-1-32.瞬態(tài)應(yīng)用:模數(shù)轉(zhuǎn)換,數(shù)模轉(zhuǎn)換,脈沖放大

轉(zhuǎn)換速率,調(diào)整時間24三.應(yīng)用1.穩(wěn)態(tài)應(yīng)用:放大處理連續(xù)正弦波形成的復(fù)雜波形241.2高速電壓反饋運算放大器由差動輸入級、電壓放大級和推挽輸出級組成帶寬增益積為常數(shù)，犧牲開環(huán)增益AD5539的開環(huán)總增益為50電信應(yīng)用(50Ω傳輸線),視頻應(yīng)用(75Ω傳輸線)板上連線短,考慮屏蔽與接地問題小信號放大接成反相放大器時,應(yīng)使用滯后超前補償251.2高速電壓反饋運算放大器由差動輸入級、電壓放大級和AD5539---模擬器件（AD）公司增益帶寬為1.4GHZ小信號帶寬達220MHZ當(dāng)閉環(huán)增益為7時滿功率響應(yīng)達到82MHZ轉(zhuǎn)換速率為600V/μs輸入阻抗為100KΩ輸出阻抗為2Ω調(diào)整時間為12ns(±1%)大信號傳輸延遲4nS26AD5539---模擬器件（AD）公司增益帶寬為1.4GHZ電壓模電路輸出電壓的幅值受電源電壓的限制各級電壓放大倍數(shù)很大，使得管子的發(fā)射極等效電容較大，且回路電阻大，截止頻率低。27電壓模電路輸出電壓的幅值受電源電壓的限制27一、電流模技術(shù)（CFA）VFA：電壓反饋放大器；以電壓信號作輸入、輸出及反饋信號，因此在工作速度、頻率等性能方面不能滿足高速系統(tǒng)的要求。CFA：電流反饋放大器；以電流為輸入信號、以電壓為輸出信號，當(dāng)其同相輸入端與反相輸入端產(chǎn)生差值電流時，電路產(chǎn)生響應(yīng)，逐級放大，最后轉(zhuǎn)化為電壓輸出。采用CFA技術(shù)設(shè)計與制造的模擬集成電路在工作速度、精度、帶寬和線性度方面均獲得很高性能。1.3高速電流反饋運算放大器28一、電流模技術(shù)（CFA）VFA：電壓反饋放大器；以電壓信號作電流模電路T1T2iIiO2、只要T2管的管壓降UCE2足夠大，保證其工作在放大狀態(tài)，輸出電流的幅值僅受最大集電極電流ICM的限制，因此電路可工作在低電源電壓下，并且電流可以有很大的變化范圍。3、只要T1與T2管理想對稱，輸入輸出電流具有良好的線性關(guān)系而不受晶體管輸入特性非線性的影響4、在信號傳遞過程中由于b-e間電壓基本不隨輸入電流的變化，而且晶體管的極間電容所在回路均為低阻回路故電路的截止頻率很高，可以接近管子的特征頻率29電流模電路T1T2iIiO2、只要T2管的管壓降UCE2足夠二、AD846---模擬器件（AD）公司小信號帶寬達46MHZ轉(zhuǎn)換速率為450V/μs輸入阻抗為20Ω開環(huán)互阻為500MΩ10V階躍響應(yīng)時間為80ns30二、AD846---模擬器件（AD）公司小信號帶寬達46MH三、電流反饋運算放大器的模型11——roIiIiCzUoIn31三、電流反饋運算放大器的模型11——roIiIiCzUoInf(Hz)10632f(Hz)10632四、負反饋放大電路的頻率響應(yīng)+-R1R2ViVoInIiI2I1Un33四、負反饋放大電路的頻率響應(yīng)+-R1R2ViVoInIiI2+-R1R2ViVoInIiI2I1Un34