电子技术基础(模拟部分)

1Fundamental of Electronic TechnologyCTGU21.1 课程慨述课程慨述1.2 电子学发展史电子学发展史1.3 信号的传输与电子系统信号的传输与电子系统1.4 放大电路的基本知识放大电路的基本知识1.5 学习方法与要求学习方法与要求3Fundamental of Electronic TechnologyCTGU4 电子技术基础电子技术基础课程（含模拟部分和数字部分）是电气课程（含模拟部分和数字部分）是电气信息类各专业的技术基础课程，是一门理论性与应用性都信息类各专业的技术基础课程，是一门理论性与应用性都很强的课程。课程教学环节包括：理论课教学和实验教学。很强的课程。课程教学环节包括：理论课教学和实验教学。实践教学环节独立设课，主要有：电子工程实践、电工测实践教学环节独立设课，主要有：电子工程实践、电工测量与实验技术、电子线路设计等。量与实验技术、电子线路设计等。本课程是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的学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。课程的任务是使学生获得电子技术的基本理论、基本科。课程的任务是使学生获得电子技术的基本理论、基本知识和基本分析方法。培养学生分析、解决问题的能力和知识和基本分析方法。培养学生分析、解决问题的能力和初步具备电子线路的设计、应用能力。学生可上课程网站初步具备电子线路的设计、应用能力。学生可上课程网站下载资料和答疑。下载资料和答疑。课程平时成绩占课程平时成绩占40%40%（其中课外作业占（其中课外作业占20%20%、课堂作业及小、课堂作业及小测验占测验占10%10%、课堂考勤占、课堂考勤占10%10%），期末考试成绩占），期末考试成绩占60%60%（以（以闭卷考试为主，从课程试题库随机抽题）。闭卷考试为主，从课程试题库随机抽题）。51750年，年，指出：雷电与摩擦生电是一回事指出：雷电与摩擦生电是一回事1785年，年，总结出电荷的力学定理总结出电荷的力学定理1800年，年，创立了电位差理论创立了电位差理论1820年，年，发现导线通电磁针偏转发现导线通电磁针偏转1831年，年，完成磁生电实验完成磁生电实验1865年，年，发表电磁理论公式发表电磁理论公式1888年，年，证明了电磁波的存在证明了电磁波的存在1896年，年，发明电报，获发明电报，获1908年诺贝尔奖年诺贝尔奖1897年，年，发现电子，获发现电子，获1906年诺贝尔奖年诺贝尔奖1947年，年，发明晶体管，获发明晶体管，获56年诺贝尔奖年诺贝尔奖1958年，年，发明集成电路，获发明集成电路，获2000年诺贝尔奖年诺贝尔奖6 17061706年年1 1月月1717日，本杰明日，本杰明.富兰克林出生在北美州的波富兰克林出生在北美州的波士顿。士顿。17461746年，一位英国学者在波士顿利用玻璃管和莱顿年，一位英国学者在波士顿利用玻璃管和莱顿瓶表演了电学实验。富兰克林怀着极大的兴趣观看了他的瓶表演了电学实验。富兰克林怀着极大的兴趣观看了他的表演，并被电学这一刚刚兴起的科学强烈地吸引住了。他表演，并被电学这一刚刚兴起的科学强烈地吸引住了。他写了一篇名叫写了一篇名叫的论文，的论文，并送给了英国皇家学会。并送给了英国皇家学会。17521752年年6 6月富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，此月富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，此时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝上的铁丝，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心上的铁丝，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：的激动，大声呼喊：“威廉，我被电击了！威廉，我被电击了！”随后，他又随后，他又将风筝线上的电引入莱顾瓶中。回到家里以后，富兰克林将风筝线上的电引入莱顾瓶中。回到家里以后，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人间的电是同一种东西的假说，在他自己的这次实验中得到间的电是同一种东西的假说，在他自己的这次实验中得到了光辉的证实。了光辉的证实。17531753年，俄国著名电学家利赫曼为了验年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做电实验的第证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做电实验的第一个牺牲者。经过多次试验，他制成了一根实用的避雷针。一个牺牲者。经过多次试验，他制成了一根实用的避雷针。他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶，杆上紧拴着他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶，杆上紧拴着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。7 库仑在库仑在17361736年年6 6月月1414日生于法国昂古莱姆。青少年日生于法国昂古莱姆。青少年时期，他就受到了良好的教育。他后来到巴黎军事工时期，他就受到了良好的教育。他后来到巴黎军事工程学院学习，离开学校后，他进入西印度马提尼克皇程学院学习，离开学校后，他进入西印度马提尼克皇家工程公司工作。工作了八年以后，他又在埃克斯岛家工程公司工作。工作了八年以后，他又在埃克斯岛瑟堡等地服役。这时库仑就已开始从事科学研究工作，瑟堡等地服役。这时库仑就已开始从事科学研究工作，他把主要精力放在研究工程力学和静力学问题上。他把主要精力放在研究工程力学和静力学问题上。17771777年法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的年法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的磁针的方法。库仑对磁力进行深入细致的研究发现扭磁针的方法。库仑对磁力进行深入细致的研究发现扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置算出静电力或磁力的大小。这导致他发明了扭秤，算出静电力或磁力的大小。这导致他发明了扭秤，17821782年，他当选为法国科学院院士。年，他当选为法国科学院院士。17851785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。即名的库仑定律。即。库仑定律是电学发展。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入史上的第一个定量规律，它使电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。电荷的定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。同年，他在给法国单位库仑就是以他的姓氏命名的。同年，他在给法国科学院的科学院的电力定律电力定律的论文中详细地介绍了他的实的论文中详细地介绍了他的实验装置，测试经过和实验结果。验装置，测试经过和实验结果。8 伏特出生于意大利科莫一个富有的天主教家庭里。伏特伏特出生于意大利科莫一个富有的天主教家庭里。伏特在青年时期就开始了电学实验，伏特十六岁时开始与一些在青年时期就开始了电学实验，伏特十六岁时开始与一些著名的电学家通信，伏特对静电的了解至少可以和当时最著名的电学家通信，伏特对静电的了解至少可以和当时最好的电学家媲美。不久他就开始应用他的理论制造各种有好的电学家媲美。不久他就开始应用他的理论制造各种有独创性的仪器，独创性的仪器，17751775年由于起电盘的发明，使伏特担任了年由于起电盘的发明，使伏特担任了科莫一些学校的物理教授。后来他被任命为帕维亚大学物科莫一些学校的物理教授。后来他被任命为帕维亚大学物理学教授，正是在那里他作出了他的划时代的发现。他当理学教授，正是在那里他作出了他的划时代的发现。他当时还被选为法国科学院的通迅院士，不久又被选为伦敦皇时还被选为法国科学院的通迅院士，不久又被选为伦敦皇家学会的外国会员。家学会的外国会员。伏特发现导电体可以分为两大类。第一类是金属，它们伏特发现导电体可以分为两大类。第一类是金属，它们接触时会产生电势差；第二类是电解质，第二类导体互相接触时会产生电势差；第二类是电解质，第二类导体互相接触时不会产生明显的电势差，第一类导体可依次排列起接触时不会产生明显的电势差，第一类导体可依次排列起来，使其中第一种相对于后面的一种是正的，例如锌对铜来，使其中第一种相对于后面的一种是正的，例如锌对铜是正的是正的,在一个金属链中在一个金属链中,一种金属和最后一种金属之间的一种金属和最后一种金属之间的电势差是一样的。电势差是一样的。因为它是由浸在酸溶液中的锌板、铜板和布片重复许多层因为它是由浸在酸溶液中的锌板、铜板和布片重复许多层而构成的。他在而构成的。他在论不同导电物质接触产生的电论不同导电物质接触产生的电中介绍中介绍了他的发明。电堆能产生连续的电流，它的强度的数量级了他的发明。电堆能产生连续的电流，它的强度的数量级比从静电起电机能得到的电流大，由此开始了一场真正的比从静电起电机能得到的电流大，由此开始了一场真正的科学革命。科学革命。9 法拉第法拉第1791年年9月月22日生在一个手工工人家庭日生在一个手工工人家庭,21,21岁时岁时当上了戴维的助手。法拉第所研究的课题广泛多样，按编当上了戴维的助手。法拉第所研究的课题广泛多样，按编年顺序排列年顺序排列,有如下各方面：铁合金研究（有如下各方面：铁合金研究（1818181818241824）；）；氯和碳的化合物（氯和碳的化合物（18201820）；电磁转动（）；电磁转动（18211821）；气体液化）；气体液化（18231823，18451845）；光学玻璃（）；光学玻璃（1825182518311831）；苯的发明）；苯的发明（18251825）；电磁感应现象（）；电磁感应现象（18311831）；不同来源的电的同一）；不同来源的电的同一性（性（18321832）；电化学分解（）；电化学分解（18321832年起）；静电学，电介质年起）；静电学，电介质（18351835年起）；气体放电（年起）；气体放电（18351835年）；光、电和磁（年）；光、电和磁（18451845年起）；抗磁性（年起）；抗磁性（18451845年起）；年起）；“射线振动思想射线振动思想”（18461846年起）；重力和电（年起）；重力和电（18491849年起）；时间和磁性（年起）；时间和磁性（18571857年起）年起）1821年他研究了奥斯特发现的电流的磁作用，作出了一年他研究了奥斯特发现的电流的磁作用，作出了一项重大发现：磁作用的方向是与产生磁作用的电流的方向项重大发现：磁作用的方向是与产生磁作用的电流的方向垂直的。垂直的。法拉第坚信，电与磁的关系必须被推广，如果电流能法拉第坚信，电与磁的关系必须被推广，如果电流能产生磁场，磁场也一定能产生电流。法拉第为此冥思苦想产生磁场，磁场也一定能产生电流。法拉第为此冥思苦想了十年。他做了许多次实验结果都失败了。直到了十年。他做了许多次实验结果都失败了。直到18311831年年年年底，他才取得了巨大的突破，底，他才取得了巨大的突破，。奠。奠定了现代电力工业的基础。定了现代电力工业的基础。10 麦克斯韦麦克斯韦18311831年年6 6月出生于英国爱丁堡，月出生于英国爱丁堡，1414岁在中学时期岁在中学时期就发表了第一篇科学论文就发表了第一篇科学论文论卵形曲线的机械画法论卵形曲线的机械画法，1616岁进入爱丁堡大学学习物理，三年后，他转学到剑桥大学三岁进入爱丁堡大学学习物理，三年后，他转学到剑桥大学三一学院。在剑桥学习时，打下了扎实的数学基础，为他尔后一学院。在剑桥学习时，打下了扎实的数学基础，为他尔后把数学分析和实验研究紧密结合创造了条件。把数学分析和实验研究紧密结合创造了条件。麦克斯韦在总结前人工作的基础上，引入位移电流的概麦克斯韦在总结前人工作的基础上，引入位移电流的概念，建立了一组微分方程。念，建立了一组微分方程。，麦克斯韦方程组表明，麦克斯韦方程组表明，空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化的空间某处只要有变化的磁场就能激发出涡旋电场，而变化的电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就形成电场又能激发涡旋磁场。交变的电场和磁场互相激发就形成了连续不断的电磁振荡即电磁波。麦克斯韦方程还说明，电了连续不断的电磁振荡即电磁波。麦克斯韦方程还说明，电磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，由此式可证明磁波的速度只随介质的电和磁的性质而变化，由此式可证明电微波在真空中传播的速度，等于光在真空中传播的速度。电微波在真空中传播的速度，等于光在真空中传播的速度。这不是偶然的巧合，而是由于光和电磁波在本质上是相同的。这不是偶然的巧合，而是由于光和电磁波在本质上是相同的。光是一定波长的电磁波，这就是麦克斯韦创立的光的电磁学光是一定波长的电磁波，这就是麦克斯韦创立的光的电磁学说。说。麦克斯韦依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、麦克斯韦依据库仑、高斯、欧姆、安培、毕奥、萨伐尔、法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整法拉第等前人的一系列发现和实验成果，建立了第一个完整的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭的电磁理论体系，不仅科学地预言了电磁波的存在，而且揭示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一示了光、电、磁现象的本质的统一性，完成了物理学的又一次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工次大综合。这一理论自然科学的成果，奠定了现代的电力工业、电子工业和无线电工业的基础。业、电子工业和无线电工业的基础。11 赫兹，德国物理学家，生于汉堡。十九岁入德累斯顿工赫兹，德国物理学家，生于汉堡。十九岁入德累斯顿工学院学工程，由于对自然科学的爱好，次年转入柏林大学，学院学工程，由于对自然科学的爱好，次年转入柏林大学，1885年任卡尔鲁厄大学物理学教授。年任卡尔鲁厄大学物理学教授。1889年，担任波恩大年，担任波恩大学物理学教授。学物理学教授。赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，设计了赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，设计了一套电磁波发生器和一简单的检波器来探测电磁波，赫兹一套电磁波发生器和一简单的检波器来探测电磁波，赫兹在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板，入射波与反在暗室远端的墙壁上覆有可反射电波的锌板，入射波与反射波重迭应产生驻波，他以检波器在距振荡器不同距离处射波重迭应产生驻波，他以检波器在距振荡器不同距离处侦测加以证实。赫兹先求出振荡器的频率，又以检波器量侦测加以证实。赫兹先求出振荡器的频率，又以检波器量得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速度。正如麦克得驻波的波长，二者乘积即电磁波的传播速度。正如麦克斯韦预测的一样。电磁波传播的速度等于光速。斯韦预测的一样。电磁波传播的速度等于光速。由他的振由他的振荡器所发出的电磁波是平面偏振波，其电场平行于振荡器荡器所发出的电磁波是平面偏振波，其电场平行于振荡器的导线，而磁场垂直于电场，且两者均垂直传播方向。的导线，而磁场垂直于电场，且两者均垂直传播方向。18891889年在一次著名的演说中，赫兹明确的指出，光是一年在一次著名的演说中，赫兹明确的指出，光是一种电磁现象。第一次以电磁波传递讯息是种电磁现象。第一次以电磁波传递讯息是18961896年意大利的年意大利的马可尼开始的。马可尼开始的。19011901年，马可尼又成功的将讯号送到大西年，马可尼又成功的将讯号送到大西洋彼岸的美国。洋彼岸的美国。2020世纪无线电通讯更有了异常惊人的发展。世纪无线电通讯更有了异常惊人的发展。赫兹实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论，更为无线电、电赫兹实验不仅证实麦克斯韦的电磁理论，更为无线电、电视和雷达的发展找到了途径。视和雷达的发展找到了途径。12 1824年年6月月26日开尔文生于爱尔兰的贝尔法斯特。原日开尔文生于爱尔兰的贝尔法斯特。原名名W.W.汤姆孙。汤姆孙。1010岁时就进格拉斯哥大学预科学习。岁时就进格拉斯哥大学预科学习。18451845年毕业于剑桥大学，年毕业于剑桥大学，18461846年受聘为格拉斯哥大学物年受聘为格拉斯哥大学物理学教授理学教授1890189018951895年任伦敦皇家学会会长。年任伦敦皇家学会会长。18771877年被年被选为法国科学院院士。选为法国科学院院士。开尔文研究范围广泛，在热学、电磁学、流体力学、开尔文研究范围广泛，在热学、电磁学、流体力学、光学、地球物理、数学、工程应用等方面都做出了贡献。光学、地球物理、数学、工程应用等方面都做出了贡献。他一生发表论文多达他一生发表论文多达600600余篇，取得余篇，取得7070种发明专利，种发明专利，他的文章影响了麦克斯韦，后者向他请教，希望能他的文章影响了麦克斯韦，后者向他请教，希望能和他研究同一课题，并给了他极高的赞誉。和他研究同一课题，并给了他极高的赞誉。18551855年他研年他研究了电缆中信号传播情况，解决了长距离海底电缆通讯究了电缆中信号传播情况，解决了长距离海底电缆通讯的一系列理论和技术问题。由汤姆孙和亥姆霍兹起主导的一系列理论和技术问题。由汤姆孙和亥姆霍兹起主导作用的在巴黎召开的国际代表大会，和作用的在巴黎召开的国际代表大会，和18931893年在芝加哥年在芝加哥召开的另一次代表大会，正式采用伏特、安培、法拉和召开的另一次代表大会，正式采用伏特、安培、法拉和欧姆等作为电学单位，这一新的单位制，从此它们被普欧姆等作为电学单位，这一新的单位制，从此它们被普遍使用。遍使用。13 杰克杰克S S基尔比基尔比，曾长期供职于美国著名的，曾长期供职于美国著名的德州仪德州仪器公司器公司，出生于美国堪萨斯州，曾获美国伊利诺伊州电，出生于美国堪萨斯州，曾获美国伊利诺伊州电子子工程学工程学学士和威斯康星州电子工程学硕士。他从学士和威斯康星州电子工程学硕士。他从19471947年开始从事年开始从事消费类电子消费类电子产品的开发，产品的开发，19581958年加入德州仪年加入德州仪器公司，从事计算机集成电路研究和开发。器公司，从事计算机集成电路研究和开发。19701970年年荣获荣获美国国家科学奖章。美国国家科学奖章。19821982年，他的名字被写入了美国发年，他的名字被写入了美国发明家名人堂，获得了与亨利明家名人堂，获得了与亨利福特、爱迪生和怀特兄弟福特、爱迪生和怀特兄弟并列的荣誉。他目前拥有六十多项美国专利，是电器和并列的荣誉。他目前拥有六十多项美国专利，是电器和电子工程师电子工程师协会的成员。协会的成员。基尔比独自研究期间，渐渐形成一个天才的想法：基尔比独自研究期间，渐渐形成一个天才的想法：。另外，。另外，既然所有元器件都可以用同一块材料制造，那么这些部既然所有元器件都可以用同一块材料制造，那么这些部件可以先在同一块材料上就地制造，再相互连接，最终件可以先在同一块材料上就地制造，再相互连接，最终形成完整的电路。他选用了半导体硅。形成完整的电路。他选用了半导体硅。集成电路取代了晶体管，为开发电子产品的各种功集成电路取代了晶体管，为开发电子产品的各种功能铺平了道路，并且大幅度降低了成本，它的诞生，使能铺平了道路，并且大幅度降低了成本，它的诞生，使微处理器的出现成为了可能，也使计算机变成普通人可微处理器的出现成为了可能，也使计算机变成普通人可以亲近的日常工具。集成技术的应用，催生了更多方便以亲近的日常工具。集成技术的应用，催生了更多方便快捷的电子产品，比如常见的手持电子计算器，就是基快捷的电子产品，比如常见的手持电子计算器，就是基尔比继集成电路之后的一个新发明。尔比继集成电路之后的一个新发明。”。基尔比获奖后对青年人的特别建议：基尔比获奖后对青年人的特别建议：电子学是一项迷人的领域，发展速度日新月异，未来的机遇一如既往，建议投身其中，从头做起。14 电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。电子泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性技术发展的四个阶段的特性第一代第一代（19461957年）是电子计算机，它的基本电年）是电子计算机，它的基本电 子元件是电子管，运算速度为每秒几千次子元件是电子管，运算速度为每秒几千次几万次几万次 第二代第二代（19581970年）是晶体管计算机。年）是晶体管计算机。第三代第三代（19631970年）是集成电路计算机。开始采年）是集成电路计算机。开始采用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒用性能更好的半导体存储器，运算速度提高到每秒几十万次基本运算。几十万次基本运算。第四代第四代（1971年年日前）是大规模集成电路计算机。日前）是大规模集成电路计算机。运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。运算速度可达每秒几百万次，甚至上亿次基本运算。151.3.1 1.3.1 电子系统电子系统 传输信号，由三部分组成：传输信号，由三部分组成：信号信号获取获取 依靠传感器得到电信号依靠传感器得到电信号 信号信号处理处理 对信号加工，适合传输对信号加工，适合传输 信号信号执行执行 完成系统的最终任务完成系统的最终任务光电管光电管放大器放大器显示器显示器计数器计数器16信号：信号：信息的载体信息的载体温度波动曲线温度波动曲线T/2 200.52 200.02 199.501080706050403020t/s171.3.2 1.3.2 信号描述信号描述（1）信号源信号源等效电路等效电路（2）正弦电压信号正弦电压信号 (3)模拟与数字信号模拟与数字信号 时间和幅值均连续为模拟信号时间和幅值均连续为模拟信号RiRSRSRi+VS-IS)sin()(tVtvmVmt0Vmv(t)(G18电信号源电信号源的电路表达形式的电路表达形式电电子子系系统统RS+-VS电压源等效电路电压源等效电路电流源等效电路电流源等效电路电电子子系系统统RSIS戴戴维维宁宁诺诺顿顿SSSRVI 转换转换19电信的时域与频域表示电信的时域与频域表示A A.正弦信号正弦信号)sin()(0m tVtv时域时域O tVmVm fT=fT 2200 OVm 频域频域信号及其频谱信号及其频谱20电信的时域与频域表示电信的时域与频域表示B B.方波信号方波信号)5sin513sin31(sin22)(000SS tttVVtv T 20 时域时域O 0T=t Vs频域频域O2Vs VsVs 2Vs 2Vs 满足狄利克雷条件，展开成傅满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级数里叶级数2SV直流分量直流分量其中其中 SV2基波分量基波分量312 SV三次谐波分量三次谐波分量频谱：将一个信号分解为正弦信频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值号的集合，得到其正弦信号幅值随角频率变化的分布，称为该信随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。号的频谱。21电信的时域与频域表示电信的时域与频域表示C C.非周期信号非周期信号傅里叶变换：傅里叶变换：通过快速傅里叶变换（通过快速傅里叶变换（FFT）可迅速求出非周期信号的频谱函可迅速求出非周期信号的频谱函数。数。)0(非周期信号包含了所有可能的频非周期信号包含了所有可能的频率成分率成分离散频率函数离散频率函数周期信号周期信号连续频率函数连续频率函数非周期信号非周期信号频域频域O T/c时域时域T/2 200.52 200.02 199.501080706050403020t/s22模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。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。23 输入电阻输入电阻 输出电阻输出电阻 电压放大模型电压放大模型 电流放大模型电流放大模型 1.4.1 模拟信号的放大模拟信号的放大 1.4.2 放大电路模型放大电路模型 1.4.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标 增益增益 互阻放大模型互阻放大模型 互导放大模型互导放大模型 隔离放大电路模型隔离放大电路模型 频率响应及带宽频率响应及带宽 非线性失真非线性失真241.4.1 1.4.1 模拟信号的模拟信号的放大放大 电压放大电压放大 V Vo o=A=AV VV Vi i 电流放大电流放大 I Io o=A=AI II Ii i 互阻放大互阻放大 V Vo o=A=AR RI Ii i 互导放大互导放大 I Io o=A=AG GV Vi i 1.4.2 1.4.2 放大电路放大电路模型模型uiuoAu电压放大电压放大+Vo-RSRiRL+VS-Ro +AV0Vi -+Vi-25要求要求 RLRORSISRSAISIiRiRLIoIiOLLVoioVRRRAVVA SiiSiRRRVV SiSSiRRRII OLOiISORRRIAI 电流放大电流放大要求要求 RiRs要求要求 RORL要求要求 RSRi26 1.4.1 模拟信号的模拟信号的放大放大电压增益（电压放大倍数）电压增益（电压放大倍数）Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRLioVVAV 电流增益电流增益ioIIAI 互阻增益互阻增益)(io IVAR互导增益互导增益)S(ioVIAG 信号源信号源负载负载27 1.4.2 放大电路模型放大电路模型 放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRL信号源信号源负载负载F 输入端口特性可以等效为一个输入电阻输入端口特性可以等效为一个输入电阻F 输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式28 1.4.2 放大电路模型放大电路模型负载开路时的负载开路时的 电压增益电压增益1.电压放大模型电压放大模型Rs+Vi+Vo+RLVsRs+VsVi+Vo+RiRLRs+VsVi+Vo+RiRLViAVORs+VsVi+RoVo+RiRLViAVOOVAiR输入电阻输入电阻oR输出电阻输出电阻由输出回路得由输出回路得LoLiOoRRRVAVV 则电压增益为则电压增益为ioVVAV LoLORRRAV 由此可见由此可见 LR VA即负载的大小会影响增益的大小即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？（考虑改变放大电路的参数）（考虑改变放大电路的参数）LoRR 理想情况理想情况0o R29 1.4.2 放大电路模型放大电路模型 另一方面，考虑到另一方面，考虑到输入回路对信号源的输入回路对信号源的衰减衰减Rs+VsVi+RoVo+RiRLViAVOsiRR 理想理想有有sisiiVRRRV 要想减小衰减，则希望要想减小衰减，则希望？iR30Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRLRs+VsVi+RoVo+RiRLViAVO电压放大模型电压放大模型电流放大模型电流放大模型 1.4.2 放大电路模型放大电路模型 关 心 输 出关 心 输 出电流与输入电电流与输入电流的关系流的关系2.电流放大模型电流放大模型31 1.4.2 放大电路模型放大电路模型负载短路时的负载短路时的 电流增益电流增益2.电流放大模型电流放大模型ISA由输出回路得由输出回路得LooioRRRIAIIS 则电流增益为则电流增益为ioIIAI LooRRRAIS 由此可见由此可见 LR IA要想减小负载的影响，则希望要想减小负载的影响，则希望？LoRR 理想情况理想情况 oR由输入回路得由输入回路得isssiRRRII 要想减小对信号源的衰减，则希望要想减小对信号源的衰减，则希望？siRR 理想理想0i R32 1.4.2 放大电路模型放大电路模型3.互阻放大模型互阻放大模型（自看）（自看）输入输出回路没有公共端输入输出回路没有公共端4.互导放大模型互导放大模型（自看）（自看）5.隔离放大电路模型隔离放大电路模型Ro+RiViAVOV o+Vi+33 1.4.3 1.4.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标1.输入输入电阻电阻ri 输入电阻是衡量放大电路从其前级取电输入电阻是衡量放大电路从其前级取电 流大小的参数流大小的参数。AuUSUiiiiIUr 2.输出输出电阻电阻ro 放大电路对其放大电路对其负载负载而言，相当于信号源，这而言，相当于信号源，这 个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻个戴维南等效电路的内阻就是输出电阻UIIUro343.增益增益 输入信号控制下将电源能量转换为输入信号控制下将电源能量转换为 信号能量的能力。信号能量的能力。无量纲增益用对数表示无量纲增益用对数表示 电压增益电压增益=20 lg AV dB 电流增益电流增益=20 lg AI dB354.通频带通频带fAuAum0.7AumfL下限截下限截止频率止频率fH上限截上限截止频率止频率通频带：通频带：fbw=fHfL36 1.4.3 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iiiIVR Rs+VsVi+RiIi放放大大电电路路37 1.4.3 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iOoVAVV RoVo+RLViAVO放放大大电电路路Ro+ViAVO放放大大电电路路+VoLoLiOoRRRVAVV 所以所以LLoooRRVVR 放大电路放大电路IT+VTRo+Vs=0另一方法另一方法0TTos VIVR注意：输入、输出电阻为交流电阻注意：输入、输出电阻为交流电阻38 1.4.3 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 反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力转换为输出信号能量的能力其中其中)dB(lg20VA 电电压压增增益益 “甲放大电路的增益为甲放大电路的增益为-20-20倍倍”和和“乙放大电路的增益乙放大电路的增益为为-20dB-20dB”，问哪个电路的增益大？，问哪个电路的增益大？四种增益四种增益ioVVAV ioIIAI ioIVAR ioVIAG IVAA、常用分贝（常用分贝（dBdB）表示）表示)dB(lg20IA 电电流流增增益益)dB(lg10PA 功功率率增增益益39 1.4.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽频率响应及带宽（频域指标）（频域指标）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)()()(io jVjVjAV 在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。响应，称为放大电路的频率响应。Rs放大电路放大电路IoIi+Vo+Vs+ViRL)()()()(ioio jVjV或写为或写为)()(VVAA其中其中称称为为幅幅频频响响应应)()()(io jVjVAV 称称为为相相频频响响应应)()()(io 40 1.4.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽频率响应及带宽（频域指标）（频域指标）A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 普通音响系统放大电路的幅频响应普通音响系统放大电路的幅频响应该图称为波特图该图称为波特图纵轴：纵轴：dBdB横轴：对数坐标横轴：对数坐标41 1.4.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽频率响应及带宽（频域指标）（频域指标）A.A.频率响应及带宽频率响应及带宽 其中其中上上限限频频率率Hf普通音响系统放大电路的幅频响应普通音响系统放大电路的幅频响应03dB20lg|AV|/dB带宽带宽2204060202 1022 1032 104f/HzfLfH高频区高频区中频区中频区低频区低频区3dB 频率点频率点（半功率点）（半功率点）3dB 频率点频率点（半功率点）（半功率点）下下限限频频率率Lf称称为为带带宽宽LHffBW HLH fBWff 时时，当当 直流放大电路的幅频直流放大电路的幅频响应与此由何区别？响应与此由何区别？42 1.4.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽频率响应及带宽（频域指标）（频域指标）B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）幅度失真：幅度失真：对不同频率的信对不同频率的信号增益不同，产生的号增益不同，产生的失真。失真。O t IO t O基波基波二次谐波二次谐波输入信号输入信号输出信号输出信号基波基波二次谐波二次谐波43 1.4.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽频率响应及带宽（频域指标）（频域指标）B.B.频率失真（线性失真）频率失真（线性失真）幅度失真：幅度失真：对不同频率的信号增对不同频率的信号增益不同，产生的失真。益不同，产生的失真。相位失真：相位失真：对不同频率的信号相对不同频率的信号相移不同，产生的失真。移不同，产生的失真。03dB20lg|AV|/dB带宽带宽2204060202 1022 1032 104f/HzfLfH 对于具有上图幅频响应的放对于具有上图幅频响应的放大电路，若输入大电路，若输入50Hz50Hz的正弦波，的正弦波，是否会产生频率失真？是否会产生频率失真？44 1.4.3 放大电路的主要性能指标放大电路的主要性能指标5.非线性失真非线性失真 由元器件非线性由元器件非线性特性引起的失真。特性引起的失真。非线性失真系数非线性失真系数O t IO t O45 小写字母、大写下标表示总小写字母、大写下标表示总量（含交、直量（含交、直流）。如，流）。如，vCE、iB等。等。大写字母、大写下标表示大写字母、大写下标表示直流量。如，直流量。如，VCE、IC等。等。小写字母、小写下标表示纯小写字母、小写下标表示纯交流量。如，交流量。如，vce、ib等。等。上方有圆点的大写字母、小写下标表示相上方有圆点的大写字母、小写下标表示相量。量。如，如，、等。等。书中有关符号的约定书中有关符号的约定ceVbI46作业：作业：1.5.3，1.5.4，1.5.6