数字电路 ch01

BW = f H − f L 称为带宽
该图称为波特图 纵轴： 纵轴：dB 横轴： 横轴：对数坐标
当 f H >> f L时， BW ≈ f H
1.5 放大电路的主要性能指标
4. 频率响应
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 益不同产生的失真。 益不同产生的失真。
增益（放大倍数） 增益（放大倍数） 有源电路（器件） （3）能量转换 有源电路（器件）
1.4 放大电路模型
1. 放大电路的符号及模拟信号放大
电压增益（电压放大倍数） 电压增益（电压放大倍数） 电流增益 io vo Ai = Av = ii vi
互阻增益 互导增益 i vo Ag = o (S) Ar = (Ω ) vi ii
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
信号 信号的频谱 模拟信号和数字信号 放大电路模型 放大电路的主要性能指标
1.1 信号
1. 信号： 信息的载体 信号：
信息的载体 ＝随时间变化的物理量
/ T℃ 2200.5 2200.0 2199.5
传感器
电信号 ＝ 随时间变化的电压或 电流
加热炉温度波动曲 线
四种增益 其中
vo Av = vi
io Ai = ii
vo Ar = ii
io Ag = vi
Av、Ai 常用分贝（dB）表示。 常用分贝（dB）表示。
(dB) (dB)
(dB)
电压增益 = 20 lg Av 电流增益 = 20 lg Ai
功率增益 = 10 lg AP
1.5 放大电路的主要性能指标
1.5 放大电路的主要性能指标
4. 频率响应
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 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 移不同产生的失真。 移不同产生的失真。
1.5 放大电路的主要性能指标
2VS ——基波分量 基波分量 π 2VS 1 三次谐波分量 ⋅ ——三次谐波分量 π 3
1.2 信号的频谱
2. 信号的频谱
频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合， 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和相位 随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。 随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。
4. 频率响应
A.频率响应及带宽
在输入正弦信号情况下， 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。 电压增益可表示为
ɺ Vo ( jω) ɺ Av ( jω) = ɺ Vi ( jω) ɺ Vo ( jω ) = ∠[ϕ o (ω ) − ϕ i (ω )] ɺ ( jω ) V
i
或写为
ɺ Av = Av ( ω)∠ϕ( ω)
ɺ Vo ( jω) 其中Av ( ω) = ɺ ( jω) 称为幅频响应 Vi
φ (ω ) = φo (ω ) − φi (ω ) 称为相频响应
1.5 放大电路的主要性能指标
4. 频率响应
A.频率响应及带宽
普通音响系统放大电路的幅频响应 其中
f H — —上限频率 f L — —下限频率
v/V 1 0 放电输波 大路出形 8 v/m V 1 0 8 高计出形 温输波
0 10 20 30 40 50 60 70 80 t/s
O1 2 3 4 5 6 7 8 0 0 0 0 0 0 0 0
t/s
微音器输出的 某一段信号的波形
任务：不失真地传递信号（信息），或对信号进行处理 任务：不失真地传递信号（信息），或对信号进行处理 ），
书中有关符号的约定
表示直流量 • VCE、IB ——表示直流量 表示 • vCE、iB —— 表示总量 表示总量 • vce、ib —— 表示纯交流量 表示纯交流量
+ vac VDC
vAB /V
A RL B
ɺ ɺ • V ce I b —— 表示正弦相量 表示正弦相量
vac VDC
例如： 例如：
vAB= VDC + vac iA = IDC + ia
Rs + Vs – + Vi – Ri – + AVOVi Ro + Vo – RL
1.4 放大电路模型
2. 放大电路模型
A. 电压放大模型 负载开路时的 Avo ——负载开路时的
电压增益
Rs + Vs – + Vi – Ri – + AVOVi Ro + Vo – RL
Ri ——输入电阻 输入电阻 Ro ——输出电阻 输出电阻
Ro << RL
理想情况 Ro = 0
1.4 放大电路模型
A. 电压放大模型
另一方面， 另一方面，考虑到 输入回路对信号源的 衰减 有 vi =
+ Vs – Rs + Vi – Ri – + AVOVi Ro + Vo – RL
Ri vs Rs + Ri
电压放大模型
要想减小衰减，则希望 ？ 要想减小衰减，则希望…？
任务：不失真地传递信号（信息），或对信号进行处理 任务：不失真地传递信号（信息），或对信号进行处理 ），
1.4 放大+ Vs – Rs + Vi – 放大电路 + Vo –
直流电源
Io RL
负载
3层含义： 层含义： 层含义
（1）放大 （2）不失真 信号的增强 线性关系：y=k 线性关系：y=kx
Ri >> Rs
理想情况
Ri = ∞
1.4 放大电路模型
B. 电流放大模型
负载短路时的 Ais ——负载短路时的 电流增益 由输出回路得
Is Rs Ri AIS Ii Ro RL Ii Io
Ro io = Ais ii Ro + RL
则电流增益为
电流放大模型
io Ro Ai = = Ais ii Ro + RL Rs i i = is Rs + Ri
电压放大模型 RL 由输出回路得 vo = Avo v i Ro + RL vo RL 则电压增益为 Av = = Avo vi Ro + RL
由此可见
RL ↓
Av ↓
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 ？ 考虑改变放大电路的参数） 要想减小负载的影响，则希望…？ （考虑改变放大电路的参数）
O
ωt
24
作业： 作业：P20 1.2.1, 1.4.1；P21 1.5.2,1.5.6
1.1 信号
2. 电信号源的电路表达形式
转换
电压源(戴维宁 等效电路 电压源 戴维宁)等效电路 戴维宁
电流源(诺顿 等效电路 电流源 诺顿)等效电路 诺顿
vs is = Rs
1.2 信号的频谱
1. 电信号的时域与频域表示 A. 正弦信号
时域
v( t ) = Vm sin( ω0 t + θ )
T= 2π
5. 非线性失真
由元 器 件非 线 性特 性 引起的失真。 引起的失真。 非线性失真系数: 非线性失真系数:
γ =
Vo2 ∑ k
k =2
∞
Vo1
× 100%
Vo1 是输出电压信号基波分量的 有效值， 有效值，Vok是高次谐波分量的有效 为正整数。 值，k为正整数。
end
1.5 放大电路的主要性能指标
由此可见
RL ↑
Ai ↓
要想减小负载的影响，则希望 ？ 要想减小负载的影响，则希望…？ 由输入回路得
Ro >> RL
理想情况 Ro = ∞
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…？ Ri << Rs 理想情况 Ri = 0
1.4 放大电路模型
C. 互阻放大模型（自学） 互阻放大模型（自学） D. 互导放大模型（自学） 互导放大模型（自学） E. 隔离放大电路模型
ω0
ω 0 = 2 πf 0
最简单的信号： 最简单的信号： 经常作为标准信号用来 对模拟电路进行分析和测 试!!
1.2 信号的频谱
1. 电信号的时域与频域表示 B. 方波信号
满足狄利克雷条件 ， 展开成 傅里叶级数
方波的时域表示
v( t ) =
VS 2VS 2V 1 1 (sin ω0 t + sin 3ω0 t + sin 5ω0 t + ⋯) + 2 π 3 5 2π VS 其中 ω 0 = ——直流分量 直流分量 T 2
B. 方波信号
v( t ) = VS 2VS 1 1 (sin ω0 t + sin 3ω0 t + sin 5ω0 t + ⋯) + 2 π 3 5
幅度谱
相位谱
1.2 信号的频谱
C. 非周期信号
傅里叶变换： 傅里叶变换： 周期信号 非周期信号 离散频率函数 连续频率函数
气温波形
非周期信号包含了所有可能的频 率成分（ 率成分（0 ≤ω < ∞） 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 数。
vt Ro = it
vs = 0 , R L = ∞
另一方法
ɺ ɺ ɺ Vo′ = AVOVi
ɺ ɺ ɺ Vo = AVOVi RL Ro + RL
所以
ɺ Vo′ Ro = ɺ RL − RL Vo
注意：输入、 注意：输入、输出电阻为交流电阻