模电第一章电子系统基础知识
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
模拟-数字转换器（Ａ/Ｄ转换器或ADC ） 数字-模拟转换器（Ｄ/Ａ转换器或DAC ）
模拟电路还保持着处理信号速度快（实时性强）、电路 简单、高效等优点，起着不可替代的作用。
1.3 放大电路
放大电路的作用是将微弱的电信号进行放大，达到可以 进行记录、控制或检测的电信号。
把小的信号，来控制放大电路中的能源（直流电源）， 使得这个能源按输入的小能量的规律变化输出有足够大 的能量来推动负载。
常用电子实验仪器仪表等课外阅读资料（电子版）
UT39数字万用表使用手册 毫伏表、直流稳压电源使用简介 DF4810晶体管特性图示仪使用说明 函数发生器-DG1022-用户手册 数字示波器-DS1000E-用户手册 同步失真仪-ZC4120A-使用说明书
下载：课程中心/课程资源/…/模拟电子技术
1．1电信号 信号是随时间变化的某种物理量，是信息的载体。
第三章 双极型晶体管及其放大电路
第八章 有源滤波器
第四章 场效应晶体管及其基本放大电路 第五章 集成运算放大器及其应用
第九章 波形发生和变换电路 第十章 直流稳压电源
模拟电子技术基础习题
通频带BW
图1-6 放大电路的幅频特性
总谐波失真（THD）(Total Harmonic Distortion)
THDU22U33U44....10% 0 U1
附录图5 ZC4120A失真度仪前面板
最大不失真输出 Uomax 或 Iomax
1.5 级联放大电路
图1-7 用作音频功放的多级放大器组成方框图
可编程片上系统（SOPC，System-on-a-ProgrammableChip）
数字和模拟混合的集成电路—片上系统
1.4 放大电路的性能指标
图1-5 放大电路的框图
电压放大倍数
A u
U o U i
A
X o X i
1.4 放大电路的性能指标
图1-5 放大电路的框图输Leabharlann 电阻RiUi Ii
输出电阻 RO
“1”的倍数
➢数字信号：离散性
介于K与K+1之 间时需根据阈值 确定为K或K+1
“1”的电 压当量
任何瞬间的任何 值均是有意义的
➢ 模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。
2. 模拟电路
➢ 模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 ➢ 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放 大电路。 ➢ 其它模拟电路多以放大电路为基础。
华成英
六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
电子技术的应用领域：
电脑、汽车、家电、通信、工业、交通、军事、 航空、多媒体音频视频、医疗、电源、微电子 … 智能化、网络化、无线化、微型化 设计师、工程师、技术员、销售员、生产员和维 修员等
目录
第一章 电子系统基础知识
第六章 负反馈放大电路
第二章 半导体二极管及其应用电路
第七章 功率放大电路
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
华成英
第1章 电子系统基础知识
模拟电子技术基础
参考教材：
1、模拟电子技术基础 沈任元 机械工业出版社 2、模拟电子技术基本教程 华成英 清华大学出版社 3、模拟电子技术基础(第4版) 童诗白 高等教育出版社 4、模拟电子学导论 劳五一 清华大学出版社 5、电子技术实验与课程设计 毕满清 机械工业出版社
华成英
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
华成英
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
华成英
电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展 上。从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
华成英
半导体元器件的发展
• 1947年 • 1958年 • 1969年 • 1975年
贝尔实验室制成第一只晶体管 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路
模拟电子技术基础
华成英
绪论
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、电子信息系统的组成 四、模拟电子技术基础课的特点 五、如何学习这门课程 六、课程的目的 七、考查方法
华成英
一、电子技术的发展
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无 孔不入”，应用广泛！
• 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机
➢ 实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。
➢ 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。 定量分析为“估算”。
➢ 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 ➢ 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
放大电路是一个受输入信号控制的能量转换器
用单个晶体三极管或场效应管等元器件组成的放大电路 （分立元件电路）
把晶体三极管或场效应管等元器件集成在一片芯片上的 组成的电路（集成电路）
数字集成电路 模拟集成电路 运算放大器是高性能的放大器，是模拟集成电路最主要 的通用基本单元。
图1-4 运算放大器的符号 a) 常用符号 b)国标符号
• 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器 • 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 • 交通：飞机、火车、轮船、汽车 • 军事：雷达、电子导航 • 航空航天：卫星定位、监测
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照 相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路 中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年 的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
华成英
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
模拟电子电路的组成
用来处理模拟信号的电子电路简称为模拟电路，通常 有电子器件、电路元件、连接导线、电源、信号源和 负载等组成。
实样 2.0音箱
电路板实物图
图1-3 二声道功率放大电路的实样和电路图
用来处理模拟信号的电子电路简称为模拟电路。 用来处理数字信号，完成某种数字逻辑功能的数字电路。
模拟电路的数字化处理
1.6 放大电路的反馈 把放大电路的输出中的一部分能量送回输入电路中， 能得到增强或减弱输入信号的效应。 增强输入信号效应的叫正反馈 减弱输入信号效应的叫负反馈
图1-8 有反馈的音频功放组成的方框图
1.7 计算机仿真
1.8 应用电路介绍
应用一：鱼缸水温自动加热电路
10mV/ ℃
图1-9 鱼缸水温自动加热电路
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ）
1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室里，实现了把电子器件集成 在一块半导体材料上的构想。42年以 后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为现代信息技术奠定了基础”。
华成英
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类
图1-1 模拟信号和数字信号
a) 正弦信号 b) 衰减的振荡信号 c) 调幅信号 d) 直流模拟信号 e) 阶越信号 f) 方波信号 g) 脉冲信号
模拟信号
1．2 电子信息系统 电子信息系统是指相互关联的含有若干电子器件的
处理单元构成的，并相互发生作用、互相依存， 具有特定功能的电路整体。
图1-2 电子信息系统的框图
华成英
三、电子信息系统的组成
传感器 接收器
隔离、滤 波、放大
运算、转 换、比较
功放
执行机构
信号的 提取
信号的 预处理
信号的 加工
信号的驱 动与执行
模拟电子电路
A/D转换
模拟电子系统 数字电子电路（系统）
计算机或其 它数字系统
D/A转换
模拟-数字混合电子电路
华成英
四、模拟电子技术基础课的特点
1、工程性
模拟电路还保持着处理信号速度快（实时性强）、电路 简单、高效等优点，起着不可替代的作用。
1.3 放大电路
放大电路的作用是将微弱的电信号进行放大，达到可以 进行记录、控制或检测的电信号。
把小的信号，来控制放大电路中的能源（直流电源）， 使得这个能源按输入的小能量的规律变化输出有足够大 的能量来推动负载。
常用电子实验仪器仪表等课外阅读资料（电子版）
UT39数字万用表使用手册 毫伏表、直流稳压电源使用简介 DF4810晶体管特性图示仪使用说明 函数发生器-DG1022-用户手册 数字示波器-DS1000E-用户手册 同步失真仪-ZC4120A-使用说明书
下载：课程中心/课程资源/…/模拟电子技术
1．1电信号 信号是随时间变化的某种物理量，是信息的载体。
第三章 双极型晶体管及其放大电路
第八章 有源滤波器
第四章 场效应晶体管及其基本放大电路 第五章 集成运算放大器及其应用
第九章 波形发生和变换电路 第十章 直流稳压电源
模拟电子技术基础习题
通频带BW
图1-6 放大电路的幅频特性
总谐波失真（THD）(Total Harmonic Distortion)
THDU22U33U44....10% 0 U1
附录图5 ZC4120A失真度仪前面板
最大不失真输出 Uomax 或 Iomax
1.5 级联放大电路
图1-7 用作音频功放的多级放大器组成方框图
可编程片上系统（SOPC，System-on-a-ProgrammableChip）
数字和模拟混合的集成电路—片上系统
1.4 放大电路的性能指标
图1-5 放大电路的框图
电压放大倍数
A u
U o U i
A
X o X i
1.4 放大电路的性能指标
图1-5 放大电路的框图输Leabharlann 电阻RiUi Ii
输出电阻 RO
“1”的倍数
➢数字信号：离散性
介于K与K+1之 间时需根据阈值 确定为K或K+1
“1”的电 压当量
任何瞬间的任何 值均是有意义的
➢ 模拟信号：连续性。大多数物理量为模拟信号。
2. 模拟电路
➢ 模拟电路是对模拟信号进行处理的电路。 ➢ 最基本的处理是对信号的放大，有功能和性能各异的放 大电路。 ➢ 其它模拟电路多以放大电路为基础。
华成英
六、课程的目的
本课程通过对常用电子元器件、模拟电路及其系统的分 析和设计的学习，使学生获得模拟电子技术方面的基础知 识、基础理论和基本技能，为深入学习电子技术及其在专 业中的应用打下基础。 1. 掌握基本概念、基本电路、基本方法和基本实验技能。 2. 具有能够继续深入学习和接受电子技术新发展的能力，
电子技术的应用领域：
电脑、汽车、家电、通信、工业、交通、军事、 航空、多媒体音频视频、医疗、电源、微电子 … 智能化、网络化、无线化、微型化 设计师、工程师、技术员、销售员、生产员和维 修员等
目录
第一章 电子系统基础知识
第六章 负反馈放大电路
第二章 半导体二极管及其应用电路
第七章 功率放大电路
考查解决问题的能力－－实践能力
综合应用所学知识的能力
华成英
第1章 电子系统基础知识
模拟电子技术基础
参考教材：
1、模拟电子技术基础 沈任元 机械工业出版社 2、模拟电子技术基本教程 华成英 清华大学出版社 3、模拟电子技术基础(第4版) 童诗白 高等教育出版社 4、模拟电子学导论 劳五一 清华大学出版社 5、电子技术实验与课程设计 毕满清 机械工业出版社
华成英
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
➢ 基本概念：概念是不变的，应用是灵活的， “万 变不离其宗”。 ➢ 基本电路：构成的原则是不变的，具体电路是多种 多样的。 ➢ 基本分析方法：不同类型的电路有不同的性能指标 和描述方法，因而有不同的分析方法。 2. 注意定性分析和近似分析的重要性 3. 学会辩证、全面地分析电子电路中的问题 ➢ 根据需求，最适用的电路才是最好的电路。 ➢ 要研究利弊关系，通常“有一利必有一弊”。 4. 注意电路中常用定理在电子电路中的应用
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步 的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提倡 快乐学习！
华成英
七、考查方法
1. 会看：读图，定性分析 考查分析问题的能力
2. 会算：定量计算 3. 会选：电路形式、器件、参数
考查解决问题的能力－－设计能力 4. 会调：仪器选用、测试方法、故障诊断、EDA
华成英
电子技术的发展很大程度上反映在元器件的发展 上。从电子管→半导体管→集成电路
1904年 电子管问世
1947年 晶体管诞生
1958年集成电 路研制成功
电子管、晶体管、集成电路比较
华成英
半导体元器件的发展
• 1947年 • 1958年 • 1969年 • 1975年
贝尔实验室制成第一只晶体管 集成电路 大规模集成电路 超大规模集成电路
模拟电子技术基础
华成英
绪论
一、电子技术的发展 二、模拟信号与模拟电路 三、电子信息系统的组成 四、模拟电子技术基础课的特点 五、如何学习这门课程 六、课程的目的 七、考查方法
华成英
一、电子技术的发展
电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无 孔不入”，应用广泛！
• 广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电 话、手机
➢ 实际工程需要证明其可行性。强调定性分析。
➢ 实际工程在满足基本性能指标的前提下总是容许存 在一定的误差范围的。 定量分析为“估算”。
➢ 近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 ➢ 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
2. 实践性
➢ 常用电子仪器的使用方法 ➢ 电子电路的测试方法 ➢ 故障的判断与排除方法 ➢ EDA软件的应用方法
放大电路是一个受输入信号控制的能量转换器
用单个晶体三极管或场效应管等元器件组成的放大电路 （分立元件电路）
把晶体三极管或场效应管等元器件集成在一片芯片上的 组成的电路（集成电路）
数字集成电路 模拟集成电路 运算放大器是高性能的放大器，是模拟集成电路最主要 的通用基本单元。
图1-4 运算放大器的符号 a) 常用符号 b)国标符号
• 网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器 • 工业：钢铁、石油化工、机加工、数控机床 • 交通：飞机、火车、轮船、汽车 • 军事：雷达、电子导航 • 航空航天：卫星定位、监测
• 医学：γ刀、CT、B超、微创手术
• 消费类电子：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照 相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统
第一片集成电路只有4个晶体管，而1997年一片集成电路 中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍/6年 的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
华成英
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain in Bell Lab） 他们在1947年11月底发明了晶 体管，并在12月16日正式宣布“晶 体管”诞生。1956年获诺贝尔物理 学奖。巴因所做的超导研究于1972 年第二次获得诺贝尔物理学奖。
模拟电子电路的组成
用来处理模拟信号的电子电路简称为模拟电路，通常 有电子器件、电路元件、连接导线、电源、信号源和 负载等组成。
实样 2.0音箱
电路板实物图
图1-3 二声道功率放大电路的实样和电路图
用来处理模拟信号的电子电路简称为模拟电路。 用来处理数字信号，完成某种数字逻辑功能的数字电路。
模拟电路的数字化处理
1.6 放大电路的反馈 把放大电路的输出中的一部分能量送回输入电路中， 能得到增强或减弱输入信号的效应。 增强输入信号效应的叫正反馈 减弱输入信号效应的叫负反馈
图1-8 有反馈的音频功放组成的方框图
1.7 计算机仿真
1.8 应用电路介绍
应用一：鱼缸水温自动加热电路
10mV/ ℃
图1-9 鱼缸水温自动加热电路
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ）
1958年9月12日，在德州仪器公司 的实验室里，实现了把电子器件集成 在一块半导体材料上的构想。42年以 后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为现代信息技术奠定了基础”。
华成英
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类
图1-1 模拟信号和数字信号
a) 正弦信号 b) 衰减的振荡信号 c) 调幅信号 d) 直流模拟信号 e) 阶越信号 f) 方波信号 g) 脉冲信号
模拟信号
1．2 电子信息系统 电子信息系统是指相互关联的含有若干电子器件的
处理单元构成的，并相互发生作用、互相依存， 具有特定功能的电路整体。
图1-2 电子信息系统的框图
华成英
三、电子信息系统的组成
传感器 接收器
隔离、滤 波、放大
运算、转 换、比较
功放
执行机构
信号的 提取
信号的 预处理
信号的 加工
信号的驱 动与执行
模拟电子电路
A/D转换
模拟电子系统 数字电子电路（系统）
计算机或其 它数字系统
D/A转换
模拟-数字混合电子电路
华成英
四、模拟电子技术基础课的特点
1、工程性