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1、1,现代电子技术,陈明义 中南大学电子与通信工程系,2,引 言,一、概 述 二、体系结构 三、基础模块 四、应用模块,3,一、概 述,1、定义： 采用电路的方法来实现或模拟 人类社会的自然现象和人类的智能活动。 2、实现方法：硬件+软件 模块化设计方法：先进芯片应用 E D A 设计方法：硬件设计软件化 硬件功能 软件化 仿 真设计方法：MULTISM、MATLAB,4,3、目标：成本低、速度快、体积小 功耗 低、可靠性高,4、障碍：电路过于复杂成本太高 速度不够快达不实时性要求 技术不成熟模型难以建立,5,5、发展趋势 EDA技术的发展 新的功能通用器件开发 新的集成工艺发展 新材料功能器件
2、出现,6,二、体系结构,7,电子技术分类-基本理论篇,模拟电子技术 数字电子技术 高频电子技术 现代电子技术,8,一.模拟电子技术-低频模拟小信号的放大、运算与处理,一个工程观点 两种基本思想:放大-反馈 三种分析方法：等效电路图法、瞬时极性法、 虚短虚断法 四种器件:二极管、三极管、场效应管、集成运放 五种常用测试仪器：示波器、信号源、直流稳压源、交流毫伏表、万用表 六种功能电路:运算电路、有源滤波电路、电压比较器、功率放大电路、波形发生电路、直流稳压电源,9,模拟电子技术-体系结构,PN结 器件 电路 系统,结构 原理 分析 性能 应用,10,二、数字电子技术-数字信号的逻辑运算与处理,一
3、个数学基础：逻辑代数基础 两类逻辑电路：双极型 （TTL）、MOS型（CMOS） 三种分析与设计方法：组合逻辑电路的分析与设计，时序逻辑电路的分析与设计，数字系统的分析与设计方法 四类数字集成功能电路：SSI（门电路、触发器），MSI（编码、译码、全加、比较、寄存、计数等），LSI（RAM，ROM，PLA，PAL，GAL）和模数混合电路（单稳态触发器，多谐振荡器，555，ADC，DAC） 若干常用芯片,11,数字电子技术-体系结构,开关 器件 电路 芯片 系统,结构 原理 分析 设计 功能 应用,12,三、高频电子技术-高频模拟信号的放大与处理,高频小信号放大 高频功率放大与功率合成 选频调谐
4、放大与高频振荡 幅值调制/解调（AM） 频率调制/解调（FM） 相位调制/解调（PM） 无线电发射与接收,13,四、现代电子技术-高速高精度高稳定信号处理,以高速模拟电路、高速数字电路、新型有源滤波器、非线性电路为基点 以电流模技术、开关电容技术、变跨导技术、ECL技术、锁相环技术、串行A/D转化（-）技术为核心 以高速运算放大、仪用放大器、有源滤波器、模数转换器、频率合成电路为应用背景,14,电子技术分类-技术应用篇,单片机技术及应用 EDA技术及应用 DSP技术及应用 嵌入式技术及应用 SOPC技术及应用 ASIC技术,15,教学安排,上课班级：电子信息工程13011303选修 上课时间：
5、星期五1-2 上课地点：世B502 学时分配：授课24学时，实验8学时,16,教材,17,教学内容,1、高速运算放大-4学时 2、仪器放大器与隔离放大器-2学时 3、有源滤波器-4学时 4、高速采样保持放大器-2学时 5、高速ADC、DAC -4学时 6、电源-4学时 7、频率合成DDS -4学时,18,实验安排,1、高速运放特性测试与应用-2学时 2、ECL器件特性测试与应用-2学时 3、DDS 数字合成正弦波-4学时,19,第一章 高速运算放大,1.1 运算放大器基础 1.2 高速电压反馈运算放大器 1.3 高速电流反馈运算放大器,20,1.1 运算放大器基础,一、运算放大器的分类 高速放
6、大器 精密放大器 通用型运算放大器,21,高速放大器,最高转换速率放大器 AD9610：3500V/s 最短调整时间放大器AD9611：0.1% 13ns 最高增益带宽放大器AD5539:1.4GHz,22,精密放大器,最低失调电压放大器AD707:15 v 最低偏流放大器AD549:60pA 最低漂移放大器AD707:100nv/ 最高开环增益放大器AD707:13106 最高共模抑制比放大器AD707:130dB,23,二.运算放大器的选择,1.失调与漂移 1)电路接上信号源时,电路应有的输入电阻 2)可以容许的漂移误差 P6图1-1-1 2.电流放大 1)电流注入反相输入端 2)构成电压
7、跟随器 P7图1-1-2 3.增益带宽 单位增益带宽大于2MHZ要求特殊设计技术 P6图1-1-1,24,三.应用,1.稳态应用:放大处理连续正弦波形成的复杂波形 反馈,闭环增益和带宽 P8图1-1-3 2.瞬态应用:模数转换,数模转换,脉冲放大 转换速率,调整时间,25,1.2 高速电压反馈运算放大器,由差动输入级、电压放大级和推挽输出级组成 带宽增益积为常数，牺牲开环增益 AD5539的开环总增益为50 电信应用(50 传输线),视频应用(75 传输线) 板上连线短,考虑屏蔽与接地问题 小信号放大接成反相放大器时,应使用滞后超前补偿,26,AD5539-模拟器件（AD）公司,增益带宽为1.
8、4GHZ 小信号带宽达220MHZ 当闭环增益为7时满功率响应达到82MHZ 转换速率为600V/s 输入阻抗为100K 输出阻抗为2 调整时间为12ns(1% ) 大信号传输延迟4nS,27,电压模电路,输出电压的幅值受电源电压的限制 各级电压放大倍数很大，使得管子的发射极等效电容较大，且回路电阻大，截止频率低。,28,一、电流模技术（CFA）,VFA：电压反馈放大器；以电压信号作输入、输出及反馈信号，因此在工作速度、频率等性能方面不能满足高速系统的要求。 CFA：电流反馈放大器；以电流为输入信号、以电压为输出信号，当其同相输入端与反相输入端产生差值电流时，电路产生响应，逐级放大，最后转化为
9、电压输出。 采用CFA技术设计与制造的模拟集成电路在工作速度、精度、带宽和线性度方面均获得很高性能。,1.3 高速电流反馈运算放大器,29,电流模电路,T1,T2,iI,iO,2、只要T2管的管压降UCE2足够大，保证其工作在放大状态，输出电流的幅值仅受最大集电极电流ICM的限制，因此电路可工作在低电源电压下，并且电流可以有很大的变化范围。,3、只要T1与T2管理想对称，输入输出电流具有良好的线性关系而不受晶体管输入特性非线性的影响,4、在信号传递过程中由于b-e间电压基本不随输入电流的变化，而且晶体管的极间电容所在回路均为低阻回路故电路的截止频率很高，可以接近管子的特征频率,30,二、AD846-模拟器件（AD）公司,小信号带宽达46MHZ 转换速率为450V/s 输入阻抗为20 开环互阻为500M 10V阶跃响应时间为80ns,31,三、电流反馈运算放大器的模型,32,f(Hz),33,四、负反馈放大电路的频率响应,34,35,36,R1减少，AU增加，fH不变，这与增益带宽积为常数矛盾,37,五、电流反馈放大器的应用,电缆驱动P16图1-3-5，1-3-6 数模转换输出缓冲器P16图1-3-7,
