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1、湖南科技大学信息与电气工程学院湖南科技大学信息与电气工程学院邱政权邱政权第一章第一章 绪绪 论论1教师信息：姓名：邱政权电话：15898539023办公地址：信息楼4楼信息与控制研究所3号办公室电子邮件：2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
2、动电路.驱动电路驱动电路驱动电路.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31.本课程的性质本课程的性质 是一门技术基础课是一门技术基础课2.特点特点 非纯理论性课程非纯理论性课程 实践性很强实践性很强 以工程实践的观点来处理电路中的一些问题以工程实践的观点来处理电路中的一些问题3.研究内容研究内容 以器件为基础、以信号为主线，研究各种模拟电子电路的工作原以器件为基础、以信号为主线，研究各种模拟电子电路的工作原理、特点及性能指标等。理、特点及性能指标等。4.教学目标教学目标 能够对一般性的、常用的电子电路进行分析，同时对较简单的单能够对一般性的、常用的电子电路进行分
3、析，同时对较简单的单元电路进行设计。元电路进行设计。绪论绪论45.成绩评定标准成绩评定标准 成绩结构：成绩结构：考勤、考勤、作业作业等平时成绩等平时成绩 30%期终考试期终考试70%6.教学参考书教学参考书 康华光主编，康华光主编，电子技术基础电子技术基础 模拟部分模拟部分 第五版，高教出版社第五版，高教出版社 童诗白主编，童诗白主编，模拟电子技术基础模拟电子技术基础 第二版，高教出版社第二版，高教出版社 陈大钦主编，陈大钦主编，模拟电子技术基础问答：例题模拟电子技术基础问答：例题 试题试题，华工出版社，华工出版社 前言前言5课外阅读教材：课外阅读教材：1.1.谢自美谢自美 电子线路设计电子线
4、路设计.实验实验.测试测试 华中理工大学出版社华中理工大学出版社2.2.毕满清毕满清 电子技术实验与课程设计电子技术实验与课程设计 机械工业出版社机械工业出版社3.3.高伟涛高伟涛 Pspice8.0Pspice8.0电路设计实例精粹电路设计实例精粹 国防工业出版社国防工业出版社 4.4.李东生李东生 Protel99SEProtel99SE电路设计技术入门电路设计技术入门 电子工业出版社电子工业出版社6本课程的主要内容本课程的主要内容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
5、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器器器 件件件件放大器放大器放大器放大器7本课程的学习方法本课程的学习方法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，先理论分析，后实践，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。然后再对实验的结果进行分析。n认真作业。认真作业。8引引 言言电子技术就是采用半导体器件组成的各种电子电子技术就是采用半导体器件组成的各种电子电路来产
6、生、传输和处理信号的技术电路来产生、传输和处理信号的技术一、一、什么是电子技术什么是电子技术?电子电路分类电子电路分类按电子电路中流经的信号类型、电路功按电子电路中流经的信号类型、电路功能和构成原理，可分为两大类能和构成原理，可分为两大类模拟电路模拟电路数字电路数字电路9二、二、发展历程发展历程：以以电子器件电子器件的更新换代为标志！的更新换代为标志！电子学近百年发展史上三个重要里程碑：电子学近百年发展史上三个重要里程碑：19041904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）19481948年年晶体管晶体管问世问世6060年代年代集成电路集成电路出现出现(SSI(SS
7、I、MSIMSI、LSILSI、VLSI)VLSI)10 1第一代电子器件电子管 1906年，福雷斯特（Lee De Fordst）等发明了电子管，是电子学发展史上第一个里程碑。用电子管可实现整流、稳压、检波、放大、振荡、变频、调制等多种功能电路。电子管体积大、重量重、寿命短、耗电大。世界上第一台计算机用1.8万只电子管，占地170m2，重30t，耗电150kW。112第二代电子器件晶体管 1948年，肖克利（W.Shckly）等发明了半导体三极管，其性能明显优于电子管，从而大大促进了电子技术的应用与发展。晶体管的发明是电子学历史上的第二个里程碑。尽管晶体管在体积、重量等方面性能优于电子管，但
8、由成百上千只晶体管和其他元件组成的分立电路体积大、焊点多，可靠性差。123第三代电子器件集成电路 集成电路按集成度可分作 (1)小规模集成电路（SSI）102 (2)中规模集成电路（MSI）103 (3)大规模集成电路（LSI）105 (4)超大规模集成电路(VLSI)105 当前，微电子已成为最具有发展前途的产业，微电子技术水平已成为衡量一个国家技术水平的重要标志。141.1 信号与电子系统信号与电子系统消息(Message)：人们常常把语言、文字、图像或数据等统称为消息。消息涉及的内容极其广泛，包括天文、地理、历史、政治、经济、科技、文化等。消息可以通过书信、电话、广播、电视、互联网等多种
9、媒体或方式进行发布和传输。一、信号一、信号1.1.1 信号及其分类信号及其分类15信号（Signal）指消息的表现形式与传送载体，消息是信号的传送内容。一般表现为随时间变化的某种物理量或物理现象。例如电信号传送声音、图像、文字等。电信号是应用最广泛的物理量，如电压、电流、电荷、磁通等。信息（Information）一般指消息中赋予人们的新知识、新概念。16二、信号的描述二、信号的描述数学上：信号是一个或多个变量的函数；信号是一个或多个变量的函数；形态上：信号表现为一种波形；：信号表现为一种波形；自变量：时间、位移、周期、频率、幅度、相位；：时间、位移、周期、频率、幅度、相位；物理上：信号是信息
10、寄寓变化的形式；信号是信息寄寓变化的形式；描述信号常用的方法是：数学表达式波形数学表达式波形信号的波形：信号通常是时间变量信号通常是时间变量t 的函数，信号的函数，信号随着随着t 而变化的曲线叫信号的波形。而变化的曲线叫信号的波形。17三、信号的特性：三、信号的特性：信号的时间特性：表示为随时间变化的函数。信号的时间特性：表示为随时间变化的函数。信号的频率特性：信号可以分解为许多不同频率信号的频率特性：信号可以分解为许多不同频率的正弦分量之和。的正弦分量之和。四、信号的分类四、信号的分类确定性信号和随机信号确定性信号和随机信号 周期信号和非周期信号周期信号和非周期信号连续时间信号和离散时间信号
11、连续时间信号和离散时间信号181.确定性信号和随机信号确定性信号和随机信号确定性信号确定性信号若信号可以用确定性图形、曲线或数学表达式来准确描述，则该信号为确定性信号随机信号随机信号若信号不遵循确定性规律，具有某种不确定性，则该信号为随机信号。如电路中的噪声客观存在的信号，服从统计规律19确定信号随机信号例：20连续信号，若存在：离散信号，若存在则称和为周期信号。T，N 分别为它们的周期。若知道了周期信号一个周期内的变化过程，就可以确定整个定义域内的信号取值。2、周期信号和非周期信号、周期信号和非周期信号周期信号：依一定时间间隔无始无终地重复某一变化规律的信号非周期信号，不具有周而复始的特性2
12、1周期信号例子：223.连续时间信号和离散时间信号连续时间信号和离散时间信号连续时间信号 它的描述函数的定义域是连续的，即信号存在的时间范围内，任意时刻都有定义，用t 表示连续时间变量。离散时间信号 描述函数的定义域是某些离散点的集合，函数只是在某些离散点上才有定义。这些离散点在时间轴上可以均匀分布，也可以不均匀分布，用n 表示离散时间变量。23连续时间和离散时间信号例子：连续时间信号波形与离散时间信号波形 241.1.2电子系统概述电子系统概述例例(教材教材)1)热电偶温度测量系统热电偶温度测量系统何谓电子系统何谓电子系统?由若干相互关联的单元电子电路组成的由若干相互关联的单元电子电路组成的
13、,用来用来实现信号产生、或信号处理的电路整体。实现信号产生、或信号处理的电路整体。与其它物理系统结合使用与其它物理系统结合使用放大器线性补偿器+UT-T252)炉温自动控制系统炉温自动控制系统使炉温使炉温UT上升到期望电压上升到期望电压UI27一、一、放大电路的表示方法放大电路的表示方法 放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流放大电路主要用于放大微弱的电信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。在幅度上得到了放大，这里主要讲电压放大电路。1.2 1.2 放大电路基本知识放大电路基本知识281.1.放大倍数放大倍数(增益增益)表征放大器的放大能力表征放大器的放大能
14、力根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器根据放大电路输入信号的条件和对输出信号的要求，放大器可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。可分为四种类型，所以有四种放大倍数的定义。1.3 1.3 放大电路的主要技术性能指放大电路的主要技术性能指标标29（1）电压放大倍数电压放大倍数定义为定义为:AU=UO/UI（2）电流放大倍数电流放大倍数定义为定义为:A AI I=I IO O/I II I （3）互阻增益互阻增益定义为定义为:Ar=UO/II（4）互导增益互导增益定义为定义为:Ag=IO/UI302.输入电阻输入电阻Ri从放大电路输入端看进去的从放大电路输入端看进去的 等效电阻等
15、效电阻输入电阻：输入电阻：Ri=ui/ii一般来说，一般来说，Ri越大越好。越大越好。（1）Ri越大，越大，ii就越小，从信号源索取的电流越小。就越小，从信号源索取的电流越小。（2）当信号源有内阻时，）当信号源有内阻时，Ri越大，越大，ui就越接近就越接近uS。输入端输入端iiuiRiuSRS信号源信号源Au输出端输出端313.输出电阻输出电阻Ro从放大电路输出端从放大电路输出端 看进去的等效电阻。看进去的等效电阻。输出端输出端Rouo输出端输出端AuuS32 输出电阻是表明放大电路带负载的能力，输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro越小，放越小，放大电路带负载的能力越强，反之则差。大电路带
16、负载的能力越强，反之则差。0,.o.ooSL=URIUR 输出电阻输出电阻的定义：的定义：334.通频带通频带通频带：通频带：fBW=fHfL放大倍数随频率放大倍数随频率变化曲线变化曲线幅幅频特性曲线频特性曲线fAAm0.7AmfL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 3dB带宽带宽34理想放大器具有线性传输特性理想放大器具有线性传输特性,输入与输出成正比输入与输出成正比.6.最大输出幅值最大输出幅值7.最大输出功率和效率最大输出功率和效率5.非线性失真非线性失真通常把非线性失真系数达到某一规定值时的输出幅值称通常把非线性失真系数达到某一规定值时的输出幅值称为最大输出幅值为最大输出幅值,用用Vomax或或Iomax表示表示.输出信号在基本不失真情况下能输出的最大功率输出信号在基本不失真情况下能输出的最大功率,用用Pom表示表示效率效率,P0是输出功率是输出功率,Pv直流电源供给的功率直流电源供给的功率351、电子系统、电子系统本章小节本章小节2、放大电路的基本知识、放大电路的基本知识表示方法表示方法主要性能指标（主要性能指标（A，Ri,RO,fBW,etc.)36