模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)介紹日期:演講人：目錄01基礎(chǔ)概念與特性02核心元器件功能03放大電路分析04反饋電路設(shè)計05集成運算應(yīng)用06實驗與仿真實踐基礎(chǔ)概念與特性01模擬信號定義與分類模擬信號定義模擬信號是一種連續(xù)變化的信號，其信號的幅度、頻率或相位可以隨時間連續(xù)變化。01模擬信號分類根據(jù)信號的特性，模擬信號可以分為周期性信號和非周期性信號，以及正弦信號、脈沖信號等。02模擬信號的優(yōu)勢模擬信號在傳輸過程中能夠保留信號的完整性，具有高精度、高分辨率和高動態(tài)范圍等特點。03電路的基本參數(shù)包括電壓、電流、電阻、電容、電感等，這些參數(shù)決定了電路的基本工作狀態(tài)。電路基本參數(shù)與性能指標(biāo)電路基本參數(shù)電路的性能指標(biāo)包括增益、頻率響應(yīng)、相位失真、噪聲等，這些指標(biāo)反映了電路對信號的處理能力和傳輸質(zhì)量。性能指標(biāo)電路的參數(shù)和性能指標(biāo)之間存在一定的制約關(guān)系，需要在設(shè)計電路時進(jìn)行權(quán)衡和優(yōu)化。參數(shù)與指標(biāo)的關(guān)系線性與非線性系統(tǒng)區(qū)分線性系統(tǒng)線性系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出與輸入成比例關(guān)系的系統(tǒng)，即當(dāng)輸入信號增加或減少時，輸出信號也會相應(yīng)地增加或減少。非線性系統(tǒng)區(qū)分方法非線性系統(tǒng)是指系統(tǒng)的輸出與輸入不成比例關(guān)系的系統(tǒng)，即當(dāng)輸入信號增加或減少時，輸出信號不會按比例增加或減少。可以通過對系統(tǒng)進(jìn)行線性變換或疊加原理來判斷系統(tǒng)是否為線性系統(tǒng)，如果系統(tǒng)不滿足這些原理，則為非線性系統(tǒng)。123核心元器件功能02電阻、電容元件特性阻值隨溫度變化呈現(xiàn)非線性關(guān)系。非線性電阻具有阻礙電流通過的特性，電阻的阻值大小與導(dǎo)體長度成正比，與截面積成反比，還受溫度影響。電阻具有正負(fù)極之分，電荷只能單向通過。極性電容阻值隨溫度變化而線性變化。線性電阻具有儲存電荷和濾波的特性，電容的容量大小與其兩極板面積成正比，與極板間距成反比。電容沒有正負(fù)極之分，電荷可以自由通過。無極性電容二極管正向電壓超過一定閾值時，二極管導(dǎo)通，電阻變得很小。正向?qū)ㄏ拗菩盘柕姆取⒔涣麟娹D(zhuǎn)化為直流電。010302二極管工作模式與應(yīng)用二極管反向電壓下，二極管截止，電阻變得很大。在反向擊穿時，二極管兩端的電壓基本保持不變，起到穩(wěn)壓作用。0405反向截止整流穩(wěn)壓限幅三極管放大原理電流控制器件放大電路電流源截止、飽和狀態(tài)開關(guān)電路三極管是一種電流控制器件，通過控制輸入電流的大小來控制輸出電流的大小。通過三極管的放大作用，可以將微弱的信號電流放大到足夠大的幅度?？梢蕴峁┓€(wěn)定的電流輸出，作為其他電子元件的電源。三極管存在截止和飽和兩種狀態(tài)，通過控制輸入電壓的大小，可以實現(xiàn)三極管在這兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。利用三極管的截止和飽和特性，可以將其用作開關(guān)電路，實現(xiàn)電路的通斷控制。放大電路分析03共射/共集/共基電路結(jié)構(gòu)共射放大電路輸入信號從基極輸入，輸出信號從集電極輸出，具有電壓放大作用，同時輸出信號與輸入信號反相。共集放大電路共基放大電路輸入信號從基極輸入，輸出信號從發(fā)射極輸出，具有電流放大作用，同時輸出信號與輸入信號同相。輸入信號從發(fā)射極輸入，輸出信號從集電極輸出，具有高頻放大特性，同時輸出信號與輸入信號同相。123通過計算電路的直流工作點，分析電路的靜態(tài)工作狀態(tài)，包括各個元件的電壓、電流和功率等參數(shù)。靜態(tài)分析在靜態(tài)分析的基礎(chǔ)上，考慮輸入信號的變化，分析電路的交流工作狀態(tài)，包括放大倍數(shù)、輸入阻抗、輸出阻抗等參數(shù)。動態(tài)分析靜態(tài)與動態(tài)分析方法頻率響應(yīng)指放大電路對不同頻率信號的放大能力，包括幅頻特性和相頻特性兩個方面。頻率響應(yīng)特性幅頻特性表示放大電路的增益隨頻率變化的特性，通常用波特圖來表示，增益下降3dB對應(yīng)的頻率稱為截止頻率。相頻特性表示放大電路對不同頻率信號的相位延遲特性，通常用相位-頻率特性曲線來表示，相位延遲達(dá)到-90°對應(yīng)的頻率稱為相位截止頻率。反饋電路設(shè)計04正反饋與負(fù)反饋類型正反饋負(fù)反饋電壓反饋電流反饋反饋信號與輸入信號相位相同，使輸出量增大，增益提高，常用于振蕩器、放大器等電路。反饋信號與輸入信號相位相反，使輸出量減小，增益降低，常用于穩(wěn)定電路增益、減小失真等。反饋信號取自輸出電壓，與輸入電壓信號進(jìn)行比較，實現(xiàn)電壓控制。反饋信號取自輸出電流，與輸入電流信號進(jìn)行比較，實現(xiàn)電流控制。反饋對增益穩(wěn)定性的影響提高增益穩(wěn)定性負(fù)反饋可以減小增益波動，使電路增益更加穩(wěn)定。01減小非線性失真負(fù)反饋可以抑制非線性元件引起的失真，提高電路線性度。02拓寬頻帶負(fù)反饋可以改善放大器的頻率響應(yīng)，使電路具有更寬的頻帶。03增加輸入阻抗負(fù)反饋可以提高電路的輸入阻抗，減小信號源對電路的影響。04環(huán)路穩(wěn)定性判據(jù)奈奎斯特判據(jù)根據(jù)開環(huán)系統(tǒng)的頻率特性判斷閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過繪制開環(huán)系統(tǒng)的極點和零點位置來分析。01波特圖判據(jù)通過繪制增益和相位隨頻率變化的波特圖，判斷閉環(huán)系統(tǒng)是否穩(wěn)定，判斷依據(jù)是相位裕度和增益裕度。02勞斯判據(jù)勞斯判據(jù)是一種代數(shù)方法，通過求解系統(tǒng)特征方程的系數(shù)，構(gòu)造勞斯表，根據(jù)勞斯表的符號變化判斷系統(tǒng)是否穩(wěn)定。03根軌跡法通過求解系統(tǒng)特征方程的根，即系統(tǒng)的閉環(huán)極點，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以通過改變系統(tǒng)參數(shù)來觀察閉環(huán)極點的移動軌跡，從而確定系統(tǒng)的穩(wěn)定范圍。04集成運算應(yīng)用05理想運放基本模型無限增益理想運放的開環(huán)增益為無限大，使得運放電路的增益精度非常高。02040301零輸出阻抗理想運放的輸出阻抗為零，輸出電流不受負(fù)載影響，具有恒壓源特性。無限輸入阻抗理想運放的輸入阻抗為無窮大，可以看作輸入電流為零，輸入電壓為輸入信號。零失調(diào)電壓和零失調(diào)電流理想運放的輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流為零，使得運放電路的輸出為零。比例/差分/積分電路利用運放的反饋特性，實現(xiàn)輸入信號與輸出信號之間的比例關(guān)系，廣泛應(yīng)用于信號放大、衰減和阻抗變換等電路。比例電路差分電路積分電路差分電路是運放電路的基礎(chǔ)，可以抑制共模信號，放大差模信號，用于信號差分放大和濾波等。利用電容的充放電特性，將輸入信號進(jìn)行積分運算，實現(xiàn)信號的積分或延時功能，常用于信號處理和控制電路。實際運放參數(shù)限制增益帶寬積失調(diào)電壓和失調(diào)電流輸入/輸出阻抗噪聲和失真實際運放的增益帶寬積是有限的，當(dāng)頻率超過一定值時，增益將隨頻率下降，影響電路的穩(wěn)定性。實際運放的輸入和輸出阻抗不為無窮大或零，會對電路的性能產(chǎn)生影響，需要進(jìn)行阻抗匹配。實際運放的失調(diào)電壓和失調(diào)電流不為零，會導(dǎo)致輸出端產(chǎn)生誤差信號，需要進(jìn)行調(diào)零或校準(zhǔn)。實際運放會存在噪聲和失真，需要在電路設(shè)計中進(jìn)行抑制和補(bǔ)償，以保證電路的性能和精度。實驗與仿真實踐06電路仿真軟件操作流程仿真軟件選擇根據(jù)實驗需求和仿真精度，選擇合適的電路仿真軟件，如Multisim、LTspice等。電路原理圖設(shè)計依據(jù)電路理論和實驗要求，使用仿真軟件創(chuàng)建電路原理圖，并進(jìn)行元件布局和連線。仿真參數(shù)設(shè)置根據(jù)實驗要求，設(shè)置仿真參數(shù)，如仿真時間、步長、信號源參數(shù)等，以確保仿真結(jié)果準(zhǔn)確可靠。仿真運行與結(jié)果分析運行仿真程序，觀察和分析電路仿真結(jié)果，如有需要，調(diào)整電路參數(shù)或優(yōu)化電路設(shè)計。按照電路圖，選擇合適的電子元件，進(jìn)行實際電路的搭建和連接。通過測量電路各項參數(shù)，如電壓、電流、頻率等，對電路進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以達(dá)到預(yù)期效果。在完成電路調(diào)試后，進(jìn)行電路功能驗證，確保電路能正常工作并滿足設(shè)計要求。在電路搭建和調(diào)試過程中，如遇到故障或問題，需進(jìn)行故障排查和修復(fù)，以保證實驗的順利進(jìn)行。典型電路搭建與調(diào)試基礎(chǔ)電路搭建電路調(diào)試電路功能驗證故障排查與修復(fù)失真與噪聲測量方法失真測量通過對比輸入信號和輸出信號的波形，測量電路的失真程度，包括