模拟电子技术简介

《模拟电子技术》教案
课程概况
一、课程的性质、目的与任务
《模拟电子技术》是电子专业必修的一门专业基础课。

通过本课程的学习，使学生掌握半导体基本器件的原理、特性及其选用，了解和掌握常用模拟集成器件的外特性及其应用，掌握基本单元电路的组成、工作原理及其重要性能指标的估算，具有一定的读图能力和初步设计电路的能力，具有一定的动手实践能力和解决问题的能力，为后续课程的学习打下良好的基础。

二、与其它课程的联系
学习本课程应具备《高等数学》，《大学物理》和《电路分析》理论方面的基础。

后续课程为《数字电子技术基础》，《传感器原理》、《电力电子技术》和《单片机原理》等课程。

三、课程的特点
1．对基本概念、基本分析方法的要求并重；
2．本课程理论性和实践性都较强；
3．实验课程是重要的学习与实践环节，课程设计是重要的补充。

四、教学总体要求
1．理解半导体基本器件的原理，特性、主要参数及其选用；
2．掌握信号放大基本单元电路的组成、工作原理及分析计算方法；
3．掌握信号的运算和处理基本单元电路的组成、工作原理及其分析计算方法；
4．掌握信号的发生和转换单元电路的组成、基本原理及其重要技术指标的计算；
5．通过实验课，理解信号的产生、放大、运算等各种不同处理方法及其采用相应不同的单元电路增强实践能力，掌握必要的测试技能和整理实验数据的能力。

五、教材及教学参考资料
教材：《电子技术基础模拟部分》康华光高等教育出版社
参考资料：《模拟电子技术基础》童诗白清华大学出版社
第一章 绪论
基本要求：了解电子系统与信号的基本概念，掌握放大电路的一些基本知识和概念及放大电路的主要性能指标。

重点：放大电路的基本知识和概念，性能指标。

难点：输入电阻、输出电阻、增益、频率响应及带宽、失真等基本概念。

教学过程
一、教学用书及参考书简介
教材：电子技术基础 模拟部分 高等教育出版社 主编：康华光 参考教材1：《模拟电子技术》电子工业出版社；主编：Robert L. Boylestad 参考教材2：《模拟电子技术基础》高等教育出版社；主编：童诗白 参考教材3：《电子设计从零开始》清华大学出版社 主编：杨欣
二、课程简介
1、电子技术的分类
2、课程特点
3、《模拟电子技术》的学习任务
4、电子技术发展、技术应用概况
5、学习方法
三、绪论主要内容 1.1 信号
模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。

数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。

1.
含义
传感器的任务：将各种物理量(温度、湿度、压力、光强)转换成可由电子电路处理的电信号。

2. 电信号源的电路表达形式
例1.写出下列正弦波电压信号的表达式(设初始相角为0) 1.有效值220V ，频率50Hz
2.峰-峰值0.25V ，角频率1000 rad/s 1.2 信号的频谱
由高等数学知识，我们知道：任何一个周期信号只要满足狄利克雷(Dirichlet)条件，都可以展开成傅里叶(Fourier)级数。

电子技术中的信号一般都满足该条件，电子技术中的电信号都能表示为不同频率的正弦波叠加而成的。

其中：
电信号的时域与频域表示 A. 正弦信号
)t 2sin()t sin()(m m f v v t v πω==
电压源等效电路
S
S S R V I =V
)100sin(2220)(t t v π=V
)1000sin(125.0)(t t v =∑∞
=++=1
)
sin cos (2)(n n n nx b nx a a x f 傅里叶级数 ⎰-
=
π
π
π
dx
x f a )(1
0其中： ⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧====⎰⎰--ππππππ),2,1(,sin )(1),2,1,0(,cos )(1 n nxdx x f b n nxdx x f a n n )
sin()(θω+=t V t v f
T πωωπ
2200
==
V m υ00
——基波分量
——三次谐波分量
幅度频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值随角频率变化的分布，称为该信号的幅度频谱。

试想:如何计算以上三个分量的在电阻R 上的功率？
直流分量 基波分量
C. 非周期信号
傅里叶变换： 周期信号——离散频率函数 非周期信号——连续频率函数
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。

信号的带宽：非周期信号包含了所有可能的频率成分。

2S V ——直流分量 π
S
V 23
1
2⋅πS V υV s V s 2 000)5sin 5
13sin 31(sin 22)(000
S S ++++=
t t t V V t v ωωωπ)
/(25.04//R )2
(P 2
22D R V R V V S S S ===)
/(203.0/2/R )22(P 22220R V R V V
S S S ===ππ)/(0225.09/2/R )232(
P 2222
3R V R V V S S S ===ππ三次谐波分量 )
/(7554.0P 230R V P P P S D =++=
T /0 10 80 70 60 50 40 30 20 t /s
T /c
信号的带宽
实际的非周期信号，随角频率上升到一定程度，其频谱函数总趋势是衰减的
当选择适当的C ω(截止角频率)，把高于此频率的部分截断时，不致太多的影响信号的特性，把保留的部分称为信号的带宽。

1.3 模拟信号和数字信号
模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。

比如：温度、湿度、压力、速度等等。

处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。

数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。

绝大多数电子系统都引入处理器对信号进行处理，并且只能处理数字信号。

1.4 放大电路模型
模型——等效电路（端口特性不变）
输入端口特性可以等效为一个输入电阻
输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式
1. 电压放大模型
(1) i i =?
输入电阻
输入回路对信号源的衰减
要想减小衰减，则希望…？
理想 (2) R L ↓→v O ↓ → A V ↓
频域
C
ω放大电路I I V s R L
V s R L
i i i i v R =s
i
s i
i v R R R v +=s
i R R >>∞
=i R
——负载开路时的电压增益 ——输出电阻
要想减小负载的影响，则希望?
理想情况 适用于信号源内阻RS 较小，负载电阻RL 较大的场合。

例2.输出开路电压增益A vo=10, 计算下列情况下的源电压增益A vs=v o/v s 。

(1) R i =10R s R L =10R o 解:
根据定义
2. 电流放大模型
A IS ——负载短路时的电流增益
由输出回路得
L
o L
vo R R R v A v +⋅=i
o s
i i
i v R R R v s +=而L
o L
s vo R R R v R R R A v +⋅
+⋅=∴s i i o s o v v A vs =L
o L s vo R R R R R R A ++=i i 26
.811
10
1110100101101010o o o s s =⨯⨯=+⋅+⨯
=R R R R R R s O V A o R L
o L
i O o
R R R v A v V +=L o R R <<0
o =R L
o o
i
o R R R i A i IS +=
则电流增益为 由此可见 要想减小负载的影响，则希望…？
理想情况 由输入回路得 要想减小对信号源的衰减，则希望…？ 理想情况： 适用于信号源内阻R S 较大，负载电阻R L 较小的场合。

3. 互阻放大模型
R o = 0
∴R o 应尽量<< R L ，以减小信号的衰减。

R i = 0 ∴当R i <<R S 时，才能减小信号的衰减。

适用于信号源内阻R S 较大，负载电阻R L 较大的场合。

4. 互导放大模型
i o i i i A =L
o o
is R R R A +=↑
L R ↓
i A L o R R >>∞
=o R i
s s
s
i R R R i i +=s i R R <<0
i =R 0
i RO o R R R i A v L L
+=0
RO i O R R R R A i v A L L +==i
S S R R R
i i +=S i 0
i
gs o R R R v A i L +=
R 0 = ∞
∴R0 应尽量>> RL ，以减小信号的衰减。

Ri = ∞
∴当R i >> R S 时，才能减小信号的衰减。

互导放大 适用于信号源内阻R S 较小，负载电阻R L 较小的场合。

为了提高安全性和抗干扰能力，普遍采用隔离放大。

(1)光耦隔离
(2)变压器隔离
1.5 放大电路的主要性能指标
1. 输入电阻
输入电阻决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小。

0gs i o g R R R
A v i A L +==i
S i R R R
v v +=s
i i
i i i v R =
称为幅频响应)
()()(i
o ωωωj V j V A V =2. 输出电阻
3. 增益
反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力 四种增益: 常用分贝（dB ）表示 4. 频率响应及带宽（频域指标）
实际的信号 ＝ 多个正弦波的叠加 –>增益与正弦信号频率的关系
2个问题：
A 、多个正弦频率成分的放大程度不同，会产生什么危害？ 频率失真（线性失真）
幅度失真： 对信号的不同频率成分增益不同，产生的失真。

相位失真： 对信号的不同频率成分相移不同，产生的失真。

B 、Av 为什么是 f 的函数？如何表达？
原因：放大电路存在电抗元件，如电容、电感。

频率响应: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。

电压增益表示为 或写为 其中
5. 非线性失真
由元器件非线性特性引起的失真。

称为相频响应)
()()(i o ωϕωϕωϕ-=∠0
T T
o s ==
v i v R →∝
L R
i o
v v A V =i o i i i A =i
o i v
A R =i
o
v i A g =
i v A A 、)
dB (lg 20v A =电压增益)
dB (lg 20i A =电流增益)
d B (lg 10P
A =功率增益)()()(i o ωωωj V j V j A V =)]()([)()(i o i
o ωϕωϕωω-∠=j V j V
)()(ωϕω∠=V
V A A
书中有关符号的约定
∙ V CE 、I B ——表示直流量 ∙ v CE 、i B —— 表示总量
∙ v ce 、i b —— 表示纯交流量 ∙ ce V 、b I —— 表示正弦相量
例如：v AB = V DC + v ac i A = I DC + i a
作业：1.2.1 (1)(3)；1.2.2；1.4.1(2)(4)；1.5.3；1.5.4
V DC
v ac
R L
t
V DC。