1.3模擬信號和數(shù)字信號P

1緒論本章內(nèi)容

1.1信號

1.2信號的頻譜

1.3模擬信號和數(shù)字信號

1.4放大電路模型

1.5放大電路的主要性能指標1緒論本章要求

1.

了解信號的概念及信號源的等效電路。

2.了解信號的時域表示及頻域表示。

3.熟悉模擬信號和模擬電路。

4.熟悉放大電路的四種模型。5.熟悉放大電路的主要性能指標。1

緒論重點難點

重點：模擬信號和模擬電路，放大電路的四種模型，放大電路的主要性能指標。

難點：放大電路的四種模型，放大電路的主要性能指標。1.3模擬信號和數(shù)字信號本節(jié)內(nèi)容

1.信號的分類

2.電子電路的分類

了解信號的分類及電子電路的分類。

1.3模擬信號和數(shù)字信號本節(jié)要求1.3模擬信號和數(shù)字信號重點難點

重點：信號的分類及電子電路的分類。

難點：信號的分類。

1.3模擬信號和數(shù)字信號1.信號的分類1)連續(xù)信號

信號按時間的取值方式

[

連續(xù)、離散

(

不連續(xù)

)

]

和數(shù)值的取值方式

(

連續(xù)、離散

)

分四類。

時間上連續(xù)：信號在任意時刻有一個對應的值(可有有限個間斷點)

；數(shù)值上可連續(xù)：可以是在一定范圍內(nèi)的任意值，也可離散：只能是有限集合中的一個值。0tvAv

=0

t

≤

0-A

t

≥

0+v0tA1A2模擬信號是連續(xù)信號的特例。實際應用中連續(xù)信號和模擬信號兩個名稱常通用。1.3模擬信號和數(shù)字信號2)模擬信號

時間上連續(xù)：信號在任意時刻有一個對應的值(可有有限個間斷點)

；數(shù)值上也連續(xù)：可以是在一定范圍內(nèi)的任意值。模擬信號是模仿比較客觀世界物理量的信號。-Vm0tvVm0

tvVm1.3模擬信號和數(shù)字信號在自然界中遇到的待處理信號相當多是模擬信號，如正弦電壓、直流電流、圖像、聲音、溫度、濕度、壓力、速度、加速度、轉(zhuǎn)速、水位等。

例1：某處的氣溫

T

隨時間

t

連續(xù)變化，變化過程中的任何一個取值都有具體的物理意義。

例2：某范圍的風速

v

隨距離

l

連續(xù)變化，變化過程中的任何一個取值都有具體的物理意義。0tT/℃0lv/m/sv-2-10123k

3a

a

2a

時間上離散：只在某些時刻有定義，其余時間沒有定義，即信號只在某些規(guī)定的不連續(xù)的時刻有確定的值；數(shù)值上可連續(xù)：可以是在一定范圍內(nèi)的任意值，也可離散：只能是有限集合中的一個值。1.3模擬信號和數(shù)字信號3)離散信號

v

=A/2

k

≤

0A

k

＞

0v

=0

k

＜

0ak

k

≥

0不同的a

，

數(shù)值連續(xù)v-2-10123kAA/2

時間上離散：只在某些時刻有定義，其余時間沒有定義，即信號只在某些規(guī)定的不連續(xù)的時刻有確定的值；數(shù)值上也離散：只能是有限集合中的一個值，大小是量化單位

△

(

最小量值

)

的整數(shù)倍。1.3模擬信號和數(shù)字信號4)數(shù)字信號

數(shù)字信號是離散信號的特例。實際應用中離散信號和數(shù)字信號兩個名稱常不區(qū)分。v-2-10123k

3△△

2△v-2-10123k120607080910M/人k/年份100010501100115011001.3模擬信號和數(shù)字信號在生活、工作中也有很多數(shù)字信號，如物件個數(shù)、字數(shù)、頁數(shù)、臺階數(shù)、樓層數(shù)、開關(guān)位置、電子表計時數(shù)、數(shù)字表盤讀數(shù)、通過某處汽車數(shù)、流水線上零件數(shù)等。

例1：某小區(qū)的人口數(shù)

M

隨時間

k

離散變化，最小數(shù)量單位是1，代表一個人，小于1的數(shù)值沒有物理意義。

例2：某路旁樹的總棵數(shù)

N

隨距離s離散變化，最小數(shù)量單位是1，代表一棵樹，小于1的數(shù)值沒有物理意義。0100200300400N/棵s/米812041621.3模擬信號和數(shù)字信號2.電子電路的分類1)模擬和數(shù)字電路

(1)模擬電路

處理模擬信號的電子電路。如充電器、擴音機。按照工作信號的性質(zhì)，電子電路可分成：

特點：可用精確的值表示物理量和逼近真實世界，電路較簡單；難以度量，不易傳輸，易受噪聲的干擾，難以存儲，要不失真地放大信號對電路參數(shù)的要求較嚴格。1.3模擬信號和數(shù)字信號(2)數(shù)字電路

處理數(shù)字信號的電子電路。如、mp3、電腦。

處理：傳輸、放大、產(chǎn)生、變換、運算、存儲等。

特點：抗干擾能力強、可靠性高、穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、便于集成，便于存取、傳輸、加密，易處理速率低的信號，靈活性好，精度高，可進行邏輯推理、思維和判斷；高速時實現(xiàn)困難，處理模擬信號時需要模

/數(shù)轉(zhuǎn)換器，模/數(shù)轉(zhuǎn)換會帶來量化誤差、要犧牲帶寬。1.3模擬信號和數(shù)字信號由于數(shù)字系統(tǒng)的優(yōu)點，數(shù)字系統(tǒng)

(

更多是模/數(shù)混合系統(tǒng)—模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)聯(lián)合應用)逐漸代替模擬系統(tǒng)。人們提出了“數(shù)字地球〞、“數(shù)字化世界〞、“數(shù)字化生存〞等概念，數(shù)字技術(shù)逐步滲透到人類生活和工作的各個角落，使人類生活和工作的質(zhì)量得到很大提高。1.3模擬信號和數(shù)字信號

但是數(shù)字電路是建立在模擬電子技術(shù)根底之上的，它不能完全取代模擬電路。(1)客觀世界中待處理的信號相當多是模擬信號，需經(jīng)模

/

數(shù)轉(zhuǎn)換器，把模擬信號變成數(shù)字信號后，再由數(shù)字電路處理。(2)實際使用的信號很多是模擬信號，需經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，把數(shù)字信號變成模擬信號后，再由模擬電路處理。

(3)因為數(shù)字電路的工作速度不夠高，信號頻率很高時還只能由模擬電路處理。(4)數(shù)字電路不能放大微弱信號，還得需要模擬電路對其進行放大。(5)模擬電路易實現(xiàn)各種非線性電路，如乘法器等。1.3模擬信號和數(shù)字信號(6)數(shù)字信號通過載波在各種傳輸介質(zhì)中傳播，主要應用模擬信號。完整的電子系統(tǒng)通常是模擬/數(shù)字混合系統(tǒng)，模擬電路的性能嚴重地影響整個系統(tǒng)的性能，最正確地協(xié)調(diào)模擬與數(shù)字部件已成為系統(tǒng)設計師的重要任務。(7)在控制系統(tǒng)中，由于集成電路輸出功率有限，往往需要配置驅(qū)動電路，才能驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)動作。1.3模擬信號和數(shù)字信號電子系統(tǒng)舉例:傳感器壓力1壓力2溫度1溫度2......放大濾波疊加組合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路計算機數(shù)據(jù)處理......驅(qū)動電路......驅(qū)動電路驅(qū)動電路驅(qū)動電路傳感器傳感器傳感器執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)模擬電子技術(shù)數(shù)字信號處理模擬電子技術(shù)壓力1壓力2溫度1溫度2...壓力1壓力2溫度1溫度2...傳感器...傳感器傳感器傳感器...放大濾波疊加組合數(shù)模轉(zhuǎn)換電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路計算機數(shù)據(jù)處理...驅(qū)動電路...驅(qū)動電路驅(qū)動電路驅(qū)動電路...執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)模擬電子技術(shù)數(shù)字信號處理模擬電子技術(shù)1.3模擬信號和數(shù)字信號2)低頻、高頻和微波電路按照工作信號的頻率，電子電路可分成：(1)低頻電路處理低頻信號的電子電路。低頻：頻率低于

300

kHz。語音、生物電、地震和機械振動的電信號等都屬于低頻信號。

(2)高頻電路處理高頻信號的電子電路。高頻：頻率在300kHz~300MHz之間。播送、電視和短波通信等無線電信號都屬于高頻信號。

(3)微波電路處理微波信號的電子電路。1.3模擬信號和數(shù)字信號

微波：頻率高于

300

MHz

(

波長小于1m

)。微波中繼通信、移動通信、衛(wèi)星電視、雷達和導航等無線電信號都屬于微波信號。1.3模擬信號和數(shù)字信號頻段或波段：對頻率或波長的分段。1.3模擬信號和數(shù)字信號3)線性和非線性電路(1)線性電路由線性元器件組成的電子電路。如雙極型三極管放大電路、場效應管放大電路、差動放大電路、集成運算放大電路、負反響放大器、直流穩(wěn)壓電路、有源濾波電路、小信號調(diào)諧放大器等。(2)非線性電路含有非線性元器件的電子電路。如功率放大電路、諧振功率放大電路、正弦波振蕩電路、模擬乘法器、振幅調(diào)制與解調(diào)電路、混頻電路、角度調(diào)制與解調(diào)電路、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)電路、鎖相環(huán)路與頻率合成和反響控制電路等。按照元器件的工作特點，電子電路可分成：1.3模擬信號和數(shù)字信號4)分立和集成電路

按照是否含集成電路，電子電路可分