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1、模拟电子技术Analog Circuits简称“模电”常称为“魔电”大家要努力成为大家要努力成为“不死不死”的英雄！的英雄！恐惧魔王恐惧魔王主要教学内容主要教学内容模拟电子技术电子元器件电子电路及其应用二极管三极管集成电路 放大电路（ ）滤波电路（ ）电源电路（ ） 电子技术与信号一、一、电子技术电子技术：无确切定义。无确切定义。 “凡是研究含有电子器件的电路、系统及应用的学科凡是研究含有电子器件的电路、系统及应用的学科”二、二、发展历程发展历程：q19041904年年电子管电子管发明（真正进入电子时代）发明（真正进入电子时代）q19471947年年晶体管晶体管问世问世q19581958年年集
2、成电路集成电路出现出现(SSI(SSI、MSIMSI、LSILSI、VLSI)VLSI)19061906年，福雷斯特（年，福雷斯特（Lee De FordstLee De Fordst）等发明了电子管）等发明了电子管在在一一个个抽抽成成真真空空的的玻玻璃璃泡泡中中封封有有一一些些电电极极而而制制成成真真空空管管(Vacuum tube)(Vacuum tube)体积大、重量重、寿命短、耗电大体积大、重量重、寿命短、耗电大 1第一代电子器件电子管19481948年诞生半导体三极管年诞生半导体三极管与电子管相比，体积小、重量轻、耗能低、寿命长与电子管相比，体积小、重量轻、耗能低、寿命长分立电路体积
3、大、焊点多，可靠性差分立电路体积大、焊点多，可靠性差 2第二代电子器件晶体管19581958年诞生年诞生把把组组成成电电路路的的元元器器件件和和连连线线一一起起做做在在一一块块硅硅片片上上，实实现现电路的微型化电路的微型化体积和功耗都很小体积和功耗都很小 ，功能强，功能强3第三代电子器件集成电路IC4第四代电子器件集成电路IC集成电路从小规模集成电路迅速发展到集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路和超大规模集成电路大规模集成电路按集成度可分作（按集成度可分作（含元件数含元件数）小规模集成电路（小规模集成电路（SSISSI）10102 2 中规模集成电路（中规模集成电
4、路（MSIMSI）10103 3大规模集成电路（大规模集成电路（LSILSI）10105 5 超大规模集成电路超大规模集成电路(VLSI)(VLSI)10105 5特大规模集成电路特大规模集成电路(ULSI)(ULSI) (10(107 7,10,109 9) )256M256M的的DRAMDRAM电子技术的应用一在日常生活方面的应用v压力、温度、水位、流量等的测量与调压力、温度、水位、流量等的测量与调节节v 电子仪器电子仪器v 例如：例如：温度传感、光电传感、重力传感等温度传感、光电传感、重力传感等扩音器电路扩音器电路温度检测与控制电路温度检测与控制电路二在汽车电子方面的应用汽车电子电源电源
5、发动机控制发动机控制行驶装置行驶装置报警与安全装置报警与安全装置旅居性旅居性仪表仪表娱乐通讯娱乐通讯点火装置、燃油喷射控制、发动机电子控制车速控制、间歇刮水、除雾装置、车门紧锁安全带、车灯未关报警、速度报警、安全气囊空调控制、动力窗控制里程表、数字式速度表、出租车用仪表收音机、汽车电话、业余电台1 1、技术基础课、技术基础课 本课程是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的学科。电子类、通信类、自动化类、计算机类必修课程。2、具体研究对象、具体研究对象 电子技术几种典型分类： （1）按处理信号：模拟(A) 、数字(D) （2）按信号频率：高频、中频、低频学什么？（What）模拟信号：模拟信号：
6、在时间上和幅值（数值）上连续的信号。对模拟信号进行传输、处理的电子线路称为模拟电路。数数字字信信号号：在时间上和数值上不连续的（即离散的）信号。如：如：“1”、“0” ;“高高”、“低低” 。对数字信号进行传输、处理的电子线路称为数字电路。 模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号ttuu学什么？（What）课程的研究对象课程的研究对象模拟信号和模拟电路模拟信号和模拟电路 信号：广义地说，信号就是随时间和空间变化的某信号：广义地说，信号就是随时间和空间变化的某种物理量或物理现象。如温度、压力、流量、声音种物理量或物理现象。如温度、压力、流量、声音等等。信号是消息的载体，是消息的表现形式。等等。信号
7、是消息的载体，是消息的表现形式。模拟电路：处理（放大、运算、转换）模拟信号的电模拟电路：处理（放大、运算、转换）模拟信号的电路。路。学什么？（What）v课程性质：专业技术基础课专业技术基础课v课程特点： 本课程是电子信息类后续课程的基础，是学习数本课程是电子信息类后续课程的基础，是学习数字电路、高频电子线路、数字信号处理、单片机原字电路、高频电子线路、数字信号处理、单片机原理及应用等课程的基础。理及应用等课程的基础。 学时少、内容多、应用性强，不能轻视。学时少、内容多、应用性强，不能轻视。内容丰富，技术更新快；内容丰富，技术更新快；概念多、公式多、电路形式多；概念多、公式多、电路形式多；紧密
8、联系实际，应用非常广泛。紧密联系实际，应用非常广泛。课程性质及特点与其它课程的关系与其它课程的关系先修课程：高数、普通物理、电路先修课程：高数、普通物理、电路后续课程：数字电子技术、微机原理、后续课程：数字电子技术、微机原理、自动控制、高频电子线路、课程设计、自动控制、高频电子线路、课程设计、毕业设计毕业设计学什么？（What） 课程内容CH01 CH01 绪论绪论CH02 CH02 二极管及其基本电路二极管及其基本电路CH03 CH03 双极结型三极管及放大电路基础双极结型三极管及放大电路基础CH04 CH04 场效应管放大电路场效应管放大电路CH05 CH05 模拟集成电路模拟集成电路CH
9、06 CH06 运算放大器运算放大器CH07 CH07 反馈放大电路反馈放大电路CH08 CH08 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路CH09 CH09 功率放大电路功率放大电路CH10 CH10 直流稳压电路直流稳压电路CH11 CH11 电子电路的计算机辅助分析与设计电子电路的计算机辅助分析与设计1. 1. 器件的工作原理器件的工作原理 二极管、三极管、场效应管、运放等二极管、三极管、场效应管、运放等2. 2. 模拟电路及其基本功能相关概念模拟电路及其基本功能相关概念 各各种种放放大大电电路路、运运算算电电路路、滤滤波波电电路路、信信号号发发生生电电路、电源电路等路、电源电路等3
10、 . 3 . 模拟电路的分析方法模拟电路的分析方法 估估算算法法、图图解解法法、模模型型分分析析法法、计计算算机机辅辅助助分分析析法法等等4. 4. 不同的电子电路在电子系统中的应用不同的电子电路在电子系统中的应用 以以器器件件为为基基础础，以以“放放大大”为为主主线线，以以模模拟拟信信号号处处理理为为目目的的，研研究究各各种种模模拟拟电电子子电电路路的的工工作作原原理理，特特点点及性能指标等。及性能指标等。半导体器件半导体器件 电路及分析方法电路及分析方法 应用应用 课程内容21课程特点1.1.一些特有概念一些特有概念非线性器件（二极管、三极管）非线性器件（二极管、三极管）交直流共存交直流共
11、存受控源受控源反馈反馈 2.2.工程分析方法工程分析方法强调定性分析强调定性分析 确定可行性确定可行性定量估算定量估算 合理的近似是解决实际问题的重要手合理的近似是解决实际问题的重要手段段 实际过程在满足基本性能指标的前提下总是容实际过程在满足基本性能指标的前提下总是容许存在一定的误差范围的。许存在一定的误差范围的。模型分析法模型分析法 正确的选择是正确求解电路的保证。正确的选择是正确求解电路的保证。实验调试实验调试 实验调试是基本功实验调试是基本功1. 培养兴趣培养兴趣 “兴趣是最好的老师兴趣是最好的老师”；2.掌握基本概念、基本原理、基本分析方法和基本应用；掌握基本概念、基本原理、基本分析
12、方法和基本应用；3. 学会听课，适当笔记，及时总结；学会听课，适当笔记，及时总结；4. 学会工程近似分析方法，用工程观点分析问题；学会工程近似分析方法，用工程观点分析问题；5. 多练习；多练习；6. 多学多问，知难而进；多学多问，知难而进；7. 重实践重实践：常用电子仪器的使用方法常用电子仪器的使用方法电子电路的测试方法电子电路的测试方法故障的判别与排除故障的判别与排除EDAEDA软件的应用软件的应用学习方法自主学习自主学习注重实践注重实践关注发展关注发展及时更新及时更新主要教学环节课堂教学紧跟老师讲课思路，学懂紧跟老师讲课思路，学懂基本概念、基本电基本概念、基本电路和基本分析方法路和基本分析
13、方法，注意解题方法和技巧。，注意解题方法和技巧。按时、按质、独立完成作业。按时、按质、独立完成作业。实验注意理论联系实际，掌握常用仪器、仪表的使用注意理论联系实际，掌握常用仪器、仪表的使用方法，验证与探索相结合。方法，验证与探索相结合。做好复习、预习和练习2013年全国电子科技大赛A题单相AC-DC变换电路B题四旋翼自主飞行器C题简易旋转倒立摆及控制装置D题射频宽带放大器E题简易频率特性测试仪F题红外光通信装置2015年全国电子科技大赛A题双相DC-DC变换器B题风力摆控制系统C题多旋翼自主飞行器D题增益可控射频放大器E题80MHz-100MHz频率分析仪F题数字频率计G题短距视频信号无线通信
14、网络1.1 信号信号1.2 信号的频谱信号的频谱1 1绪论绪论1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号1.4 放大电路模型放大电路模型1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标信号信号: 信息的载体信息的载体1.1 信号信号等效变换等效变换声音信号声音信号：可以传达语言、音乐或其他信息：可以传达语言、音乐或其他信息 图像信号：图像信号：可以传达人类视觉系统能够接受的信息等可以传达人类视觉系统能够接受的信息等信息的处理：信息的处理：传感器传感器-电信号电信号-电子电子系统系统模拟信号：模拟信号：时间上幅值上连续变化时间上幅值上连续变化信号源信号源电压源等效电路电压源等效电路电流源等
15、效电路电流源等效电路1.1 信号信号话筒输出的话筒输出的声音信号声音信号如图所示：如图所示：某一段声音信号某一段声音信号无规则的波形，分析其特性比较困难，因此要提取其无规则的波形，分析其特性比较困难，因此要提取其特征参数特征参数；这些这些特征参数特征参数即是设计即是设计放大电路放大电路和和电子系统电子系统的的重要依据重要依据。1.正弦信号正弦信号正弦波形正弦波形1.2 信号的频谱信号的频谱为简化信号特征参数的提取，通常将信号从为简化信号特征参数的提取，通常将信号从时域变换到频域时域变换到频域信号在频域中表示的图形或曲线称为信号在频域中表示的图形或曲线称为信号的频谱信号的频谱；傅立叶变换傅立叶变
16、换三要素完全确定三要素完全确定一个正弦波一个正弦波方波的时域表示方波的时域表示由高等数学知识，任一周期函数只要满足狄利克雷边界由高等数学知识，任一周期函数只要满足狄利克雷边界条件都可以展开成傅立叶级数；条件都可以展开成傅立叶级数；时间函数表达式时间函数表达式傅立叶级数表达式傅立叶级数表达式直流分量直流分量基波基波高次谐波分量高次谐波分量1.2 信号的频谱信号的频谱如果截取如果截取n为有限值时的为有限值时的信号组合，则可以得到原周期信号的信号组合，则可以得到原周期信号的近近似波形似波形n=1,3,5时时n=11时时1.2 信号的频谱信号的频谱幅度频谱幅度频谱相位频谱相位频谱频谱表现为一系列离散频
17、率上的幅值，且随谐波次数的递增，频谱表现为一系列离散频率上的幅值，且随谐波次数的递增，v()的幅值总趋势逐渐减小。的幅值总趋势逐渐减小。1.2 信号的频谱信号的频谱3. 非周期信号非周期信号 通通过过快快速速傅傅里里叶叶变变换换（FFT）可可迅迅速速求求出出非非周期信号的频谱函数。周期信号的频谱函数。 非非周周期期信信号号包包含含了了所所有可能的频率成分有可能的频率成分预制棒加热炉温度波动曲线预制棒加热炉温度波动曲线波形的频谱函数波形的频谱函数1.2 信号的频谱信号的频谱选择适当的截止角频率，截断高于此频率的的部分，不会太多影选择适当的截止角频率，截断高于此频率的的部分，不会太多影响信号本身的
18、特性，把保留的频率部分称作响信号本身的特性，把保留的频率部分称作带宽带宽。1.3 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。数字信号数字信号放大是最基本的模拟信号处理功能是最基本的模拟信号处理功能。放大电路模拟电子中研究的最主要电路：放大电路这里的这里的“放大放大”是指把微小的、微弱的信号是指把微小的、微弱的信号不不失真的失真的进行放大。进行放大。所谓“不失真”就是保证原信号波形的形状、基本参数等不变。具有放大特性的电子设备：收音机、电视机、
19、具有放大特性的电子设备：收音机、电视机、手机、扩音器等等。手机、扩音器等等。电子系统举例:收音机接收广播信号广播电台电磁感应前置放大器电压放大中间放大器（功率放大器天线扬声器属于交流放大！1.4 放大电路模型放大电路模型1. 放大电路的符号及模拟信号放大放大电路的符号及模拟信号放大简化电路简化电路实际电路实际电路大多数模拟电子系统都存在各种各样、不同类型的放大电路；放大多数模拟电子系统都存在各种各样、不同类型的放大电路；放大电路是构成其他功能电路的基本单元。大电路是构成其他功能电路的基本单元。放大电路表示方法放大电路表示方法输入端口有电压、电流，输出端口有电压、电流，因此，根据输入端口有电压、
20、电流，输出端口有电压、电流，因此，根据实际的输入信号和所需的输出信号是电压或电流，放大电路可实际的输入信号和所需的输出信号是电压或电流，放大电路可分为四种类型。分为四种类型。电压增益电压增益电流增益电流增益电流放大电路电流放大电路互阻增益（互阻增益（）互导增益（互导增益（S）互阻放大电路互阻放大电路互导放大电路互导放大电路1.4 放大电路模型放大电路模型1.4 放大电路模型放大电路模型2. 电压放大模型电压放大模型当当RiRs时，信号源时，信号源内阻内阻Rs对信号对信号vs的衰的衰减作用才会减小。减作用才会减小。电压放大电路适用于信号源内阻电压放大电路适用于信号源内阻Rs较小且负载电阻较小且负
21、载电阻RL较大的场合较大的场合当当RLRO时，时， RL的变的变化对化对Av的影响就小。的影响就小。负载开路时的电压增益负载开路时的电压增益1.4 放大电路模型放大电路模型负载短路时的电流增益负载短路时的电流增益3. 电流放大模型电流放大模型由输出回路得由输出回路得则电流增益为则电流增益为只有只有RORL时，才会时，才会减小减小RO的分流，减小的分流，减小信号的衰减；信号的衰减；1.4 放大电路模型放大电路模型3. 电流放大模型电流放大模型则电流增益为则电流增益为只有只有RiRs时，才会减小时，才会减小Rs的分的分流，得到较理想的放大效果；流，得到较理想的放大效果；电流放大电路适于信号源内阻电
22、流放大电路适于信号源内阻Rs较大且负载电阻较大且负载电阻RL较小的场合较小的场合1.4 放大电路模型放大电路模型4. 互阻放大模型互阻放大模型5. 互导放大模型互导放大模型由前面的分析，互阻放大模型由前面的分析，互阻放大模型适合适合Rs大大,RL大的情况；大的情况；互导放大模型适合互导放大模型适合Rs小小,RL小小的情况；的情况；一个实际的放大电路原一个实际的放大电路原则上可以取四类电路中则上可以取四类电路中任意一种作为它的电路任意一种作为它的电路模型，但是根据信号源模型，但是根据信号源的性质和负载的要求，的性质和负载的要求，一般只有一种模型在运一般只有一种模型在运用中最明确。用中最明确。1.
23、5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1. 输入电阻输入电阻Ri的大小决定了放大电路的大小决定了放大电路从信号源获取信号的能力从信号源获取信号的能力以电压以电压vi作为输入的放大电路，作为输入的放大电路，Ri越大越好，此时输入电压越大越好，此时输入电压vi大。大。电压放大电路、互导放大电路电压放大电路、互导放大电路以电流以电流ii作为输入的放大作为输入的放大电路，电路，Ri越小越好，此时越小越好，此时输入电流输入电流ii大。大。电流放大电流放大电路、互阻放大电路电路、互阻放大电路1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标2. 输出电阻输出电阻输出电阻的大小决定了放大电路输出
24、电阻的大小决定了放大电路带负载的能力带负载的能力输出量随负载变化的程度输出量随负载变化的程度2.输出电阻输出电阻以电压作为输出的放大以电压作为输出的放大电路，电路，Ro越小越小 ,带负载能带负载能力越强。力越强。电压放大电路、电压放大电路、互导放大电路互导放大电路以电流作为输出的放大电以电流作为输出的放大电路，路，Ro越大越大,带负载能力带负载能力越强越强电流放大电路、互电流放大电路、互阻放大电路阻放大电路1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标3. 增益增益 反反映映放放大大电电路路在在输输入入信信号号控控制制下下，将将供供电电电电源源能能量量转转换为输出信号能量的能力。换为输出
25、信号能量的能力。1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标例：甲电路增益变化例：甲电路增益变化-20dB ，乙电路增益变化，乙电路增益变化-20倍倍，谁增益大？，谁增益大？负号负号意味着什么？意味着什么？其中其中四种增益四种增益常用分贝（常用分贝（dBdB）表示）表示用对数方式表示放大电路增益的原因：（1 1）当用对数坐标表达增益随频率变化的曲线）当用对数坐标表达增益随频率变化的曲线时，可大大扩大增益变化的视野；时，可大大扩大增益变化的视野；（2 2）计算多级放大电路的总增益时，可将乘法）计算多级放大电路的总增益时，可将乘法化为加法进行计算。化为加法进行计算。这两点原因有助于简化电路
26、的分析和设计过程。4. 频率响应频率响应A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 电压增益可表示为电压增益可表示为 在在输输入入正正弦弦信信号号情情况况下下，输输出出随随输输入入信信号号频频率率连连续续变变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。或写为或写为其中其中1.5 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标放大电路放大电路实际的放大电路中存在一些实际的放大电路中存在一些电抗性元器件电抗性元器件耦合电容、半导耦合电容、半导体元器件的极间电容、接线电容、接线电感等体元器件的极间电容、接线电容、接线电感等，因此因此，放大放大电路的输出与输入之间关系必然和信号
27、的频率有关电路的输出与输入之间关系必然和信号的频率有关 。普通音响系统放大电路幅频响应普通音响系统放大电路幅频响应对数坐标：波特图对数坐标：波特图（Bode Plot）半功率点半功率点:增益下降增益下降3dB的点的点,此时输出功率约为中频区功率的一半此时输出功率约为中频区功率的一半下限频率下限频率上限频率上限频率带宽（通频带）带宽（通频带）:BW=fH-fL通常通常: fL0说明信号被放大，说明信号被放大，K=0信号直通，信号直通，K0说明信号被说明信号被衰减；衰减；dB和dBm关于关于dBmdBm用于表达功率的绝对值，计算公式为：用于表达功率的绝对值，计算公式为：如果发射功率如果发射功率Px为为10W，则按，则按dBm单位进行折算后的值应为：单位进行折算后的值应为：dB用于表征功率的相对比值，如输出电压（功率）比输用于表征功率的相对比值，如输出电压（功率）比输入电压（功率）增大了多少入电压（功率）增大了多少dB等。等。本课程对同学们的希望：理论实践学有所成！+
