模拟电路课件第01章绪论.ppt

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1、电子技术基础电子技术基础主编 康华光模拟部分（第四版）高等教育出版社高等教育出版社半导体基础知识半导体基础知识二极管的工作原理、分析方法二极管的工作原理、分析方法三极管的工作原理、分析方法三极管的工作原理、分析方法场效应管的工作原理、分析方法场效应管的工作原理、分析方法 基本放大器基本放大器差分放大器差分放大器集成运算放大器集成运算放大器负反馈放大器负反馈放大器功率放大器功率放大器器件器件:放大器放大器:本课程的主要内容本课程的主要内容:n建立新概念。建立新概念。n确立新的分析方法。确立新的分析方法。n重点在于课堂听讲，再加预习、复习。重点在于课堂听讲，再加预习、复习。n注重实验环节，先理论分

2、析，后实践，然后再对实注重实验环节，先理论分析，后实践，然后再对实验的结果进行分析。验的结果进行分析。n认真作业。认真作业。本课程的学习方法本课程的学习方法:传感器压力压力1压力压力2温度温度1温度温度2.放大滤波叠加组合数模转换电路模数转换电路计算机数据处理.驱动电路.驱动电路驱动电路驱动电路传感器传感器传感器执行机构执行机构执行机构执行机构模拟电子技术数字信号处理模拟电子技术压力压力1压力压力2温度温度1温度温度2.压力压力1压力压力2温度温度1温度温度2.传感器.传感器传感器传感器.放大滤波叠加组合数模转换电路模数转换电路计算机数据处理.驱动电路.驱动电路驱动电路驱动电路.执行机构执行机

3、构执行机构执行机构模拟电子技术数字信号处理模拟电子技术电子系统举例电子系统举例:收音机：收音机：石英预制棒加热炉温控制系统石英预制棒加热炉温控制系统电子系统电子系统:由基本电路组成的具有特定功能的电路整体。由基本电路组成的具有特定功能的电路整体。信号信号:信号是信息的载体。信号是信息的载体。声音信号声音信号传达语言、音乐或其它信息。传达语言、音乐或其它信息。图像信号图像信号传达人类视觉系统能接受的图像信息。传达人类视觉系统能接受的图像信息。信号源等效电路信号源等效电路:电子系统与信号电子系统与信号OV VS St tv vv0VS03050 许多周期信号的频许多周期信号的频谱都由直流分量、基谱

4、都由直流分量、基波分量及无穷多项高波分量及无穷多项高次谐波谐波分量组成次谐波谐波分量组成。周期性方波信号周期性方波信号:周期为周期为T T，角频率为，角频率为的周期函数的周期函数 f(t)可表示为：可表示为：当其满足当其满足狄里赫利条件狄里赫利条件即：即：1)1)f(t)在任何一个周期内，连续或存在有限个间断点；在任何一个周期内，连续或存在有限个间断点；2)2)f(t)在任何一个周期内，只有有限个极大值和极小值；在任何一个周期内，只有有限个极大值和极小值；3)3)在任何一个周期内，函数绝对值的积分为有界值。在任何一个周期内，函数绝对值的积分为有界值。f f(t t)可以分解为如下的傅里叶级数：

5、可以分解为如下的傅里叶级数：可以分解为如下的傅里叶级数：可以分解为如下的傅里叶级数：补充：补充：傅里叶级数傅里叶级数k=1 基波；基波；Am1基波振幅基波振幅 ，k=2,3,等等分别称为二次，三次谐波，统称为高次谐波分别称为二次，三次谐波，统称为高次谐波由于傅里叶级数是收敛的，一般谐波次数越高，振幅越小。由于傅里叶级数是收敛的，一般谐波次数越高，振幅越小。求图示周期性方波的傅里叶展开式，并画其频谱。求图示周期性方波的傅里叶展开式，并画其频谱。根据左式求根据左式求A0、ak和和bk 解：解：波形在一个周期内的表达式：波形在一个周期内的表达式：t t/2/2T TT TO OA A因为因为ak=0

6、，所以所以 于是得到于是得到 说明说明:式中引入新的正整数式中引入新的正整数 n 以区别原来的正整数以区别原来的正整数 k。这一方波的分解情况如图所示：这一方波的分解情况如图所示：方波振幅频谱和相位频谱如下所示：方波振幅频谱和相位频谱如下所示：周期性方波的振幅频谱和相位频谱周期性方波的振幅频谱和相位频谱周期性方波的波形分解周期性方波的波形分解 直流直流分量分量基波基波分量分量3 次谐次谐波分量波分量twtwtw2/A(a)(b)(c)OOO0f(t)t模拟信号：模拟信号：在在时间时间和和幅度幅度是上都是是上都是连续变化连续变化的，的，在一定动态范围内可取任意值。在一定动态范围内可取任意值。模拟

7、电路模拟电路:处处理模拟信号的理模拟信号的电路。电路。0f(t)tt1t3t5t2t4.1.时间离散，幅度连续；0f(t)tt1t3t5t2t4.2.时间离散，幅度离散；0f(t)tt1t3t5t2t4.3.时间连续，幅度离散；由数字电路由数字电路处理信号。处理信号。模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号数字信号：数字信号：数字信号只存在高低两种电平的相互转化。数字信号只存在高低两种电平的相互转化。0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0

8、0 0 模拟信号放大：模拟信号放大：电压放大电压放大电流放大电流放大互阻放大互阻放大互导放大互导放大电压增益电压增益电流增益电流增益互阻增益互阻增益互导增益互导增益放大电路的基本知识放大电路的基本知识电压放大：电压放大：电压放大电路模型电压放大电路模型输出开路输出开路(R(RL L=)=)时的电压增益时的电压增益RR0 0 应尽量应尽量RRRS S时，才能减小信号的衰减。时，才能减小信号的衰减。由此由此:电压放大电压放大适用适用于信号源内阻于信号源内阻R RS S较较小小,负载电阻负载电阻R RL L较大较大的场合。的场合。放大电路模型放大电路模型电流放大电路模型电流放大电路模型输出短路（输出

9、短路（R RL L=0=0）时的电流增益时的电流增益RR0 0 应尽量应尽量 R RL L，以减小信号的衰减。，以减小信号的衰减。R0=Ri=0当当R Ri iRRS S时，才能减小信号的衰减。时，才能减小信号的衰减。由此由此:电流放大电流放大适用适用于信号源内阻于信号源内阻R RS S较较大大,负载电阻负载电阻R RL L较小较小的场合。的场合。电流放大：电流放大：互阻放大电路模型互阻放大电路模型输出开路输出开路(R(RL L=)=)时的互阻增益时的互阻增益RR0 0 应尽量应尽量 R RL L，以减小信号的衰减。，以减小信号的衰减。R0=0 Ri=0当当R Ri iR R RL L，以减小

10、信号的衰减。，以减小信号的衰减。R R0 0=R Ri i=当当R Ri i R RS S时，才能减小信号的衰减。时，才能减小信号的衰减。由此由此:互导放大互导放大适用适用于信号源内阻于信号源内阻R RS S较小较小,负载电阻负载电阻R RL L较小较小的场的场合。合。根据信号源的性质和负载的要求选择电路模型。根据信号源的性质和负载的要求选择电路模型。互导放大：互导放大：为了提高安全性和抗干扰能力，普遍采用隔离放大。为了提高安全性和抗干扰能力，普遍采用隔离放大。1 1、输入电阻、输入电阻R Ri i 输入电阻的大小决定了放大电路从信号源吸取信输入电阻的大小决定了放大电路从信号源吸取信号幅度的大

11、小。号幅度的大小。输入为电压信号的放大电路，输入为电压信号的放大电路，R Ri i 越大，输入端的越大，输入端的 越大。越大。输入为电流信号的放大电路，输入为电流信号的放大电路，R Ri i 越小，输入端的越小，输入端的 越大。越大。放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标2 2、输出电阻、输出电阻R R0 0 输出电阻的大小决定了放大电路带负载能力的大小。输出电阻的大小决定了放大电路带负载能力的大小。输出为电压信号的放大电路，输出为电压信号的放大电路，R R0 0 越小，负载电阻越小，负载电阻R RL L变化对变化对 的影响越小。的影响越小。输出为电流信号的放大电路，输出为电流信号的放大

12、电路，R R0 0 越大，负载电阻越大，负载电阻R RL L变化对变化对 的影响越小。的影响越小。定量分析输出电阻定量分析输出电阻Ro时，可采用图示的方法：时，可采用图示的方法：将信号源短路（将信号源短路（Vs=0，但保留，但保留Rs）负载开路（负载开路（RL=）在在输输出出端端加加一一测测试试电电压压VT ，相相应应地地产产生生一一测测试试电电流流,于是可得输出电阻为于是可得输出电阻为Ro=VT/IT。例：例：放大电路的增益为放大电路的增益为100100倍，应为多少倍，应为多少dBdB？解：解：放大电路的增益为放大电路的增益为-20dB-20dB，应为多少倍？，应为多少倍？例：例：解：解：3

13、 3、增益、增益幅频响应幅频响应相频响应相频响应4 4、频率响应及带宽、频率响应及带宽(下限频率下限频率)(上限频率上限频率)从从信信号号的的频频谱谱理理论论可可知知:许许多多非非正正弦弦信信号号的的频频谱谱范范围围都都延延伸伸到到无无穷穷大大，而而放放大大电电路路的的带带宽宽却却是是有有限限的的，并并且且相相频频响响应应也不能保持常数。也不能保持常数。例例:图图中中输输入入信信号号由由基基波波和和二二次次谐谐波波组组成成，如如果果受受放放大大电电路路带带宽宽所所限限制制，基基波波增增益益较较大大，而而二二次次谐谐波波增增益益较较小小，于于是是输输出出电电压压波波形形产产生生了了失失真真，这叫

14、作这叫作幅度失真幅度失真。当当放放大大电电路路对对不不同同频频率率的的信信号号产产生生的的相相移移不不同同时时也也要要产产生失真，称为生失真，称为相位失真相位失真。例例：图图中中，若若放放大大后后的的二二次次谐谐波波滞滞后后了了一一个个相相角角，输输出出电压也会变形。电压也会变形。幅幅度度失失真真和和相相位位失失真真总总称称为为频频率率失失真真，它它们们都都是是由由于于线线性性电电抗抗元元件件所所引引起起的的，所所以以又又称称为为线线性性失失真真，以以区区别别于于因因为为元元器器件件特特性性的的非非线线性性造造成的非线性失真。成的非线性失真。非线性失真是由非线性失真是由放大器件放大器件引起的失真。引起的失真。(a)(a)分立元件（三极管），设计时要使其工作在线性区。分立元件（三极管），设计时要使其工作在线性区。(b)(b)对于集成运算放大器，通常是由正、负双电源供电，对于集成运算放大器，通常是由正、负双电源供电，当输出信号的幅值接近双电源值时，将引起非线性当输出信号的幅值接近双电源值时，将引起非线性失真（饱和失真）。失真（饱和失真）。5 5、非线性失真、非线性失真