模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)湖北大學(xué)物電模擬電子技術(shù)課程：模擬電子電路學(xué)時：

64學(xué)時（講授）+16學(xué)時（實驗）任課教師：諶雨章副教授（Dr.YuzhangChen）QQ：49479485參考教材選用教材：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》童詩白華成英編著參考教材電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第5版，康華光編著），高教出版社一、本課程性質(zhì)專業(yè)基礎(chǔ)課電子技術(shù)：理論、知識、技能工程性：可行性、近似分析、模型化實踐性：電子儀器、電子電路測試、故障分析排查、仿真方法概述電子技術(shù)的課程體系理論基礎(chǔ)： 電路理論、 信號與線性系統(tǒng)同步課程：數(shù)字電子技術(shù)（數(shù)字電路與邏輯設(shè)計）后續(xù)課程： 微機(jī)原理（計算機(jī)類課程）、高頻電路 （通信類課程）等模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)是電子信息類各專業(yè)的重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，對于繼續(xù)學(xué)習(xí)有關(guān)專業(yè)課程（通信類、計算機(jī)類、控制類、測量類、電力電子類）有著重要的影響。二極管集成器件三極管場效應(yīng)管單管三組態(tài)放大器差動放大器低頻功率放大器運(yùn)放模擬運(yùn)算電路多級負(fù)反饋放大器直流穩(wěn)壓電源半導(dǎo)體器件單元電路應(yīng)用電路二、本課程內(nèi)容模擬電子線路三、學(xué)習(xí)目的和方法目的：基本概念（物理參數(shù)的求解）；基本電路（生產(chǎn)背景、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能特點(diǎn)）；基本分析方法（電路識別、性能指標(biāo)、電路參數(shù)計算）；全面、辨證的分析觀念實踐應(yīng)用三、學(xué)習(xí)目的和方法方法：結(jié)合授課內(nèi)容，理解課本；通過例題，理解電路結(jié)構(gòu)，學(xué)會分析；通過練習(xí)題，熟悉理論和方法；通過實驗課程，熟悉模擬電子基本實際電路及相關(guān)仿真軟件的使用考試電子系統(tǒng)信號提取信號預(yù)處理信號加工信號執(zhí)行

AD轉(zhuǎn)換計算機(jī)數(shù)字電路

DA轉(zhuǎn)換模擬信號的基本處理：放大溫度傳感（輸入）信號放大信號濾波控制執(zhí)行（輸出）功率放大數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字邏輯電路模數(shù)轉(zhuǎn)換恒溫裝置模擬小信號電路數(shù)字電路非電子物理系統(tǒng)模擬大信號電路電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)的基本知識溫度控制電子系統(tǒng)的組成框圖電子系統(tǒng)描述電子系統(tǒng)的基本知識由若干相互聯(lián)結(jié)，相互作用的基本電路組成的，具有特定功能的電路整體，稱為電子系統(tǒng)。

基本電路：構(gòu)成電子系統(tǒng)的基本元素相互作用：基本電路以各自功能互相補(bǔ)充特定功能：電子系統(tǒng)本身是專有的整體：用系統(tǒng)的觀點(diǎn)來考察整體電路基本單元電路功能描述輸入電路：非電子物理系統(tǒng)與電子系統(tǒng)的接口小信號放大電路：放大信號到所要求的電平濾波電路：對信號的時域或頻域特性加以改變數(shù)字與模擬接口電路：包括模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)字邏輯電路：數(shù)字信號的處理電路功率放大電路：放大信號到所要求的功率信號產(chǎn)生電路：產(chǎn)生必要的波形電源電路：提供電子系統(tǒng)的能源供應(yīng)主要單元電路有：電子系統(tǒng)的作用

電子系統(tǒng)的作用是完成對信號的各種處理與變換

傳感器：物理量的測量和信號的采集放大器：微弱信號波形的放大濾波器：無關(guān)信號和噪聲的濾除模數(shù)轉(zhuǎn)換：模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號數(shù)字邏輯電路：數(shù)字信號的電路處理數(shù)模轉(zhuǎn)換：數(shù)字信號還原為模擬信號功率放大：放大信號功率模擬電子電路放大電路：電壓、電流、功率放大（基礎(chǔ)）濾波電路：信號提取、變換、抗干擾運(yùn)算電路：加減乘除信號轉(zhuǎn)換電路：電壓電流轉(zhuǎn)換、直流交流轉(zhuǎn)換信號發(fā)生電路：正弦波、方波、三角波直流電源：將220V交流電源轉(zhuǎn)換成直流電，作為各種電子電路供電電源放大電路示意圖放大電路分析圖功放功放電路實現(xiàn)面包板蜂窩板Protel制版功放電路設(shè)計功放電路仿真功放電路仿真仿真軟件MultisimPspiceProtelMatlab1.1信號1.3模擬信號和數(shù)字信號1緒論1.2信號的頻譜1.4放大電路模型1.5放大電路的主要性能指標(biāo)模擬電路最基本的處理信號的功能1.信號：信息的載體

1.1

信號溫度、氣壓、風(fēng)速、聲音等——傳感器（信號源）——連續(xù)變化的電信號（模擬信號）——放大、濾波——驅(qū)動負(fù)載（顯示裝置、揚(yáng)聲器等）微音器輸出的某一段信號的波形如何表達(dá)？1.信號：信號及其表達(dá)

信息的載體＝隨時間變化的物理量傳感器

電信號＝隨時間變化的電壓或電流加熱爐溫度波動曲線2.電信號源的電路表達(dá)形式戴維寧等效：將信號源等效為一個理想電壓源與內(nèi)阻相串聯(lián)的形式。

1.1

信號諾頓等效電路戴維寧等效電路理想電壓源：a、b端開路時的開路電壓內(nèi)阻：所有電壓源短路、電流源開路時，從a、b端往左看進(jìn)去的等效電阻。諾頓等效：將信號源等效為一個理想電流源與內(nèi)阻相并聯(lián)的形式。理想電流源：a、b端短路時的短路電流內(nèi)阻：所有電壓源短路、電流源開路時，從a、b端往左看進(jìn)去的等效電阻。

1.1

信號電壓源等效電路電流源等效電路簡單的電信號可以用公式表達(dá)：便于提取特征參數(shù)——頻譜分析復(fù)雜的電信號的表達(dá)依賴于其特征參數(shù)，這些特征參數(shù)是設(shè)計電子系統(tǒng)的依據(jù)。1.電信號的時域表示A.正弦信號

1.2

信號的頻譜時域時域——橫軸為時間為表達(dá)正弦信號的特征參數(shù)——最簡單，通常作為標(biāo)準(zhǔn)信號測試模擬電路電信號的時域與頻域表示A.正弦信號時域頻域時域：信號的時間波形表示頻域：將信號分解為正弦信號的集合1.電信號的時域與頻域表示B.方波信號滿足狄利克雷條件，展開成傅里葉級數(shù)——直流分量其中——基波分量——三次諧波分量

1.2

信號的頻譜方波的時域表示2.信號的頻譜B.方波信號頻譜：將一個信號分解為正弦信號的集合，得到其正弦信號幅值和相位隨角頻率變化的分布，稱為該信號的頻譜。

1.2

信號的頻譜幅度譜相位譜正弦信號的頻譜對比C.非周期信號傅里葉變換：

通過快速傅里葉變換（FFT）可迅速求出非周期信號的頻譜函數(shù)。非周期信號包含了所有可能的頻率成分離散頻率函數(shù)周期信號連續(xù)頻率函數(shù)非周期信號氣溫波形氣溫波形的頻譜函數(shù)（示意圖）

1.2

信號的頻譜C.非周期信號0.2電子系統(tǒng)的知識體系結(jié)構(gòu)連續(xù)頻譜函數(shù)非周期信號時域頻域非周期信號包含了所有的（連續(xù)）頻率成分

通過傅氏積分求出非周期信號的頻譜函數(shù)。小結(jié)：電子系統(tǒng)處理的一切可歸結(jié)為信號，而各式信號包含了特定的頻率成分。所以，電子系統(tǒng)的頻率特性也是我們要特別關(guān)注的。1.3

模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：在時間和幅值上都是連續(xù)的信號。數(shù)字信號：在時間和幅值上都是離散的信號。處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路。半導(dǎo)體器件的種類及發(fā)展一、種類：二極管、三極管、場效應(yīng)管、集成電路（IC）

[IntegratedCircuit]二、發(fā)展：電子器件的更新?lián)Q代是推動電子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，電子學(xué)發(fā)展史上三個重要里程碑：1、1906年電子管發(fā)明（進(jìn)入電子時代）2、1948年晶體管問世（半導(dǎo)體器件）3、60年代集成電路出現(xiàn)(進(jìn)入信息時代)

目前，貝爾實驗室正研制超小體積和超低功耗的第四代半導(dǎo)體器件，它的問世將掀起電子技術(shù)新革命:47年貝爾實驗室制成第一只晶體管58年集成電路69年大規(guī)模集成電路75年超大規(guī)模集成電路第一片集成電路只有4個晶體管，而97年一片集成電路上有40億個晶體管。科學(xué)家預(yù)測集成度按10倍/6年的速度還將繼續(xù)到2015或2020年，將達(dá)到飽和。1．第一代電子器件——電子管

1904年英國人弗萊明發(fā)明了第一種可用作電磁波檢波器的電子元件——二極電子管。

1906年，美國無線電工程師福雷斯特（LeeDeFordst）等發(fā)明，

在改進(jìn)二極管性能時發(fā)明了三極電子管。電子管體積大、重量重、壽命短、耗電大。世界上第一臺計算機(jī)用1.8萬只電子管，占地170m2，重30t，耗電150kW。

2．第二代電子器件——晶體管（半導(dǎo)體三極管）

1947年，美國物理學(xué)家肖克利、巴丁和布拉頓三人捷足先登，合作發(fā)明了晶體管。1948年11月，肖克利構(gòu)思出一種新型晶體管，其結(jié)構(gòu)像“三明治”夾心面包那樣，把N型半導(dǎo)體夾在兩層P型半導(dǎo)體之間?？上У氖?，由于當(dāng)時技術(shù)條件的限制，研究和實驗都十分困難。直到1950年，人們才成功地制造出第一個PN結(jié)型晶體管。3．第三代電子器件——集成電路(IC)

1958年，基爾白等設(shè)想將管子、元件和線路集成封裝在一起，三年后，集成電路實現(xiàn)了商品化。IC按集成度分:(1)小規(guī)模IC（SSI）＜102(2)中規(guī)模IC（MSI）＜103(3)大規(guī)模IC（LSI）＜105(4)超大規(guī)模IC(VLSI)＞105

隨著電子技術(shù)應(yīng)用的不斷推廣和電子產(chǎn)品發(fā)展的日趨復(fù)雜，電子設(shè)備中應(yīng)用的電子器件越來越多。為確保設(shè)備的可靠性，縮小其重量和體積，人們迫切需要在電子技術(shù)領(lǐng)域來一次新的突破。同時在冷戰(zhàn)時期激烈的軍備競賽的刺激下，在已有的晶體管技術(shù)的基礎(chǔ)上，一種新興技術(shù)誕生了，那就是今天大放異彩的集成電路。可以肯定的是，微電子行業(yè)具有廣闊的科技和應(yīng)用前景，與此同時微電子技術(shù)通過微型化、自動化、計算機(jī)化和機(jī)器人化，將從根本上改變?nèi)祟惖纳睢Ｋ跊_擊著人類生活的許多方面：勞動生產(chǎn)、家庭、政治、科學(xué)、戰(zhàn)爭與和平。相關(guān)網(wǎng)站電子技術(shù)書籍專賣網(wǎng)電子工程專輯拓普電子網(wǎng)站全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽網(wǎng)

1.4放大電路模型電壓增益（電壓放大倍數(shù)）電流增益互阻增益互導(dǎo)增益1.

放大電路的符號及模擬信號放大——負(fù)載開路時的

電壓增益A.電壓放大模型——輸入電阻——輸出電阻由輸出回路得則電壓增益為由此可見即負(fù)載的大小會影響增益的大小要想減小負(fù)載的影響，則希望…？（考慮改變放大電路的參數(shù)）理想情況2.

放大電路模型

1.4放大電路模型另一方面，考慮到輸入回路對信號源的衰減理想情況有要想減小衰減，則希望…？

1.4放大電路模型A.電壓放大模型——負(fù)載短路時的

電流增益2.電流放大模型由輸出回路得則電流增益為由此可見要想減小負(fù)載的影響，則希望…？理想情況由輸入回路得要想減小對信號源的衰減，則希望…？理想情況

1.4放大電路模型C.互阻放大模型（自學(xué)）輸入輸出回路沒有公共端，避免干擾D.互導(dǎo)放大模型（自學(xué)）A,B,C,D可以任意轉(zhuǎn)換E.隔離放大電路模型

1.4放大電路模型

1.5

放大電路的主要性能指標(biāo)1.輸入電阻放大電路從信號源吸取信號幅值的大??；對于電壓放大模型，Ri大?，小?好對于電流放大？

1.5

放大電路的主要性能指標(biāo)2.輸出電阻帶負(fù)載的能力：放大電路輸出隨負(fù)載變化的程度對于電壓放大模型，Ro大?，小?好對于電流放大？注意：輸入、輸出電阻為交流電阻另一測量方法：得：負(fù)載開路時，測得開路電壓：接上負(fù)載時，測得負(fù)載電壓：

1.5

放大電路的主要性能指標(biāo)3.增益反映放大電路在輸入信號控制下，將供電電源能量轉(zhuǎn)換為輸出信號能量的能力。其中四種增益常用分貝（dB）表示。

1.5

放大電路的主要性能指標(biāo)4.頻率響應(yīng)A.頻率響應(yīng)及帶寬電壓增益可表示為在輸入正弦信號情況下，輸出隨輸入信號頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為放大電路的頻率響應(yīng)?；?qū)憺槠渲心＃辔徊钤搱D稱為波特圖縱軸：dB橫軸：對數(shù)坐標(biāo)

1.5

放大電路的主要性能指標(biāo)4.頻率響應(yīng)A.頻率響應(yīng)及帶寬其中普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng)

1.5

放大電路的主要性能指標(biāo)4.頻率響應(yīng)B.頻率失真（線性失真）幅度失真：對不同頻率的信號增益不同，產(chǎn)生的失真。