工学模拟电子技术基础第一章课件

模拟电子技术基础主讲教师:陈韬学习课时:理论54学时+实验18学时模拟电子技术基础主讲教师:陈韬学习课时:理论54学时+实1绪论

电子技术包括模拟电子技术和数字电子技术两大分支，缺一不可。下面就有关情况，分以下几个问题向大家介绍：绪论电子技术包括模拟电子技术和数2一、什么是电子技术？其发展概况如何？2、发展概况：

1）真空管或电子管时代…2）晶体管阶段…3）集成电路阶段…4）超导材料、纳米材料…（纳米电子学为十大科技之首）1、定义：

电子技术最早是从无线电通信方面的应用发展起来的。后来又用到了无线电广播、雷达、导航、遥测、遥控等方面。因为是利用无线电波的传播信息来达到目的，所以人们又习惯地称它为无线电技术。简单地说电子技术就是应用电子元器件或电子设备来达到某种特定目的或完成某项特定任务的技术。电子技术研究的对象是电子器件和由器件构成的各种基本功能电路，以及由某些基本功能电路所组成的有各种用途的装置或系统。1.电子管

电子管又名真空管，所以又称为电真空器件。

电子管是最早的有源电子组件，分二极管、三极管与多极管。随着电子技术的发展，电子管因其体积大、重量重、耗电大等等缺点，而先后让位给晶体管和集成电路。但是，在许多场合电子管继续发挥作用。一、什么是电子技术？其发展概况如何？2、发展概况：1、定义3

1、掌握各种功能电路的组成原理及其性能特点，具有集成器件应用的设计能力。2、掌握电子技术的基本理论、基本知识、基本技能，为后续课程打好基础。3、研究内容是电子器件（包括组件）、基本电子电路及其构成的应用系统。4、器件电路应用系统二、本课程的任务、研究内容1、掌握各种功能电路的组成原理及其性能特点，具有4规律性（电子器件、电子电路、复杂电路）非线性（非线性器件）工程性（采用工程近似的方法简化实际问题分析模拟软件）实践性（影响电子电路工作的参数非常复杂，认真对待模拟电子技术实验课程，巩固理论知识，掌握基本实验技能）系统性（围绕模拟信号放大及传输来展开）三、课程的特点与学习方法系统性：基本电子器件的原理及特性基本放大电路的构成及分析放大电路性能的改善集成放大电路的构成及基本应用功率放大电路的特点及分析调制与解调规律性（电子器件、电子电路、复杂电路）三、课程的特点与学习方5学习电子技术在初级阶段的学习方法上要抓好以下几个环节：1.掌握基本的知识;（例如学习电流、电压、电阻、电功率、直流电、交流电等等的概念以及掌握一些基本定律，如欧姆定律等。）2.认识常用的电子元器件和学会看电路图;（例如认识常用的元器件，如电阻、电容、线圈、二极管、三极管，还有耳机、扬声器等等。要了解它们的名称、字母、符号、构造、外形、规格、计量单位等。进一步还要了解它们的性能，学会怎样鉴别它们的好坏，以及怎样使用的方法。在这些元器件里，晶体管是电路的核心也是学习的重点，一定要下功夫把它弄懂。）3.由简到繁动手制作;（为了巩固基本概念，加深对元器件的认识和了解电路的作用，应当选择一些简单易做、容易收效的作品进行制作，例如简单的收音机）4.善于总结;（有些初学者不懂电路原理，只会照电路图安装焊接，往往也能制作，但是作品的质量就很难保证，遇到故障也不知怎么办？）学习电子技术在初级阶段的学习方法上1.掌握基本的知识;（例如6四、本门课程的知识结构半导体器件（基本概念、工作原理及特性）放大电路（工作原理、组态分析、静/动态分析）负反馈放大电路（基本概念、基本类型、影响）集成运算放大电路（特点、分析方法）功率放大电路（分类、参数分析、性能指标及应用）正弦波振荡电路（振荡条件、分类）直流电源（基本概念、基本原理）四、本门课程的知识结构半导体器件（基本概念、工作原理及特性）71、电路中符号：静态值IB（直流分量）、瞬时值ib（交流分量）、有效值Ib、瞬时总量iB（直流+交流）、正弦量的相量表示2、学习参考书：《电子技术基础模拟部分第四版》高等教育出版社康华光主编《模拟电子技术基础》清华大学童诗白《集成模拟电子技术》浙江大学邓汉磬五、几点说明：1、电路中符号：五、几点说明：8电子系统与信号电子系统与信号9一、信号、电子系统及其作用

信号：信息的载体模拟信号（时间和幅值都连续）数字信号（时间或幅值有一项不连续或都不连续）模拟电路数字电路电子系统：若干相互连接、相互作用的具有特定功能的电路系统一、信号、电子系统及其作用

信号：信息的载体模拟电路数字电路10二、放大的基本概念

能量过于微弱的信号，既无法直接显示，也很难作进一步分析处理，通常需要放大(1.将微弱电信号增强到所需数值；2.放大后的信号波形与放大前的波形相同)；放大是对模拟信号最基本的处理，基本放大电路框图如下所示：amplify二、放大的基本概念能量过于微弱的信号，既无111.电压放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：1.电压放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：122.电流放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：2.电流放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：133.互阻放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：3.互阻放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：144.互导放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：4.互导放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：15模型的转换

电压放大电路电流放大电路电压放大电路模型的开路输出电压为

，电流放大电路模型可得开路输出电压为且，令两电路等效，于是有即可得

。同理可得

这样其他三种电路模型都可转换为电压放大电路模型。同理可实现其他放大电路模型之间的转换。电流放大电路转电压放大电路模型的转换电压放大电路电流放大电路电压放大电路模型的开路输161放大倍数（增益）

简单地说，分贝就是放大器增益的单位。放大器输出与输入的比值为放大倍数，单位是“倍”，如10倍放大器，100倍放大器。当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼。电学中分贝与放大倍数的转换关系为：AV(I)(dB)=20lg[Vo/Vi(Io/Ii)]；Ap(dB)=10lg(Po/Pi);分贝定义时电压(电流)增益和功率增益的公式不同，但我们都知道功率与电压、电流的关系是。采用这套公式后，两者的增益数值就一样了：。

dB，分贝，是一个以十为底的对数概念。注意，分贝只用来评价一个物理量和另一个物理量之间的比例关系，它本身并没有物理量纲。两个量之间的比例每增加10倍，则它们的差可以表示为10个分贝。比如说：A="100"，B="10"，C="5"，D="1"则A/D＝20dB；B/D="10dB"；C/D="7dB"；B/C＝3dB。也就是说，两个量差10分贝就是差10倍，差20分贝就是差100倍，依此类推。通常还需要记住差3分贝就是两个量之间差2倍。

放大电路的主要性能指标(1)1放大倍数（增益）放大电路的主要性能指标(1)17dB的意义dB(Decibel，分贝)是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位。在工程应用中经常看到貌似不同的定义方式（仅仅是看上去不同）。对于功率，dB=10*lg(A/B)。对于电压或电流，dB=20*lg(A/B)。此处A，B代表参与比较的功率值或者电流、电压值。dB的意义其实再简单不过了，就是把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来。如（此处以功率为例）：

X=100000=10^5

X(dB)=10*lg(X)dB=10*lg(10^5)dB=50dB

X=0.000000000000001=10^-15

X(dB)=10*log(X)dB=10*log(10^-15)dB=-150dBdB的意义dB(Decibel，分贝)是一个纯计数单位，18dB的意义

使用分贝做单位主要有三大好处:（1）数值变小，读写方便。电子系统的总放大倍数常常是几千、几万甚至几十万，一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出，一共要放大2万倍左右。用分贝表示先取个对数，数值就小得多。

（2）运算方便。放大器级联时，总的放大倍数是各级相乘。用分贝做单位时，总增益就是相加。若某功放前级是100倍(20dB)，后级是20倍(13dB)，那么总功率放大倍数是100×20=2000倍，总增益为20dB＋13dB=33dB。（3）符合听感，估算方便。人听到声音的响度是与功率的相对增长呈正相关的。例如，当电功率从0.1瓦增长到1.1瓦时，听到的声音就响了很多；而从1瓦增强到2瓦时，响度就差不太多；再从10瓦增强到11瓦时，没有人能听出响度的差别来。如果用功率的绝对值表示都是1瓦，而用增益表示分别为10.4dB，3dB和0.4dB，这就能比较一致地反映出人耳听到的响度差别了。您若注意一下就会发现，Hi－Fi功放上的音量旋钮刻度都是标的分贝，使您改变音量时直观些。dB的意义使用分贝做单位主要有三大好处:19分贝数值中，

－3dB和0dB两个点是必须了解的。－3dB也叫半功率点或截止频率点。这时功率是正常时的一半，电压或电流是正常时的1/。在电声系统中，±3dB的差别被认为不会影响总特性。所以各种设备指标，如频率范围，输出电平等，不加说明的话都可能有±3dB的出入。例如，频响10Hz～40kHz，就是表示在这段频率中，输出幅度不会超过±3dB，也就是说在10Hz和40kHz这二个端点频率上，输出电压幅度只有中间频率段的0.707(1/)倍了。0dB表示输出与输入或两个比较信号一样大。

dB的意义

分贝数值中，－3dB和0dB两个点是必须了解的。20１）

电压放大电路——只考虑电压增益的电路orAV=VoVi···Vo=AVVi···２）

电流放大电路——只考虑电流增益的电路·Ii·Io·AI=orIo=AIIi···３）

功率放大电路放大电路的主要性能指标(1)注意输出与输入之间为反相和增益为负值的区别１）电压放大电路——只考虑电压增益的电路orAV=VoV21放大电路的基本模型+-·VsIi·Rs••+-ViRiAVoVi··Ro••+-•Io·+-RL·VoRoRi1输入电阻RiIi·Vi·Ri=放大电路的主要性能指标(2)放大电路的基本模型+-·VsIi·Rs••+-ViRiAVo22放大电路的主要性能指标(2)问题：对放大电路来说，希望输入电阻Ri越大越好还是越小越好？⑴对输入为电压源的电路，Ri越大越好！（分压大）⑵对输入为电流源的电路，Ri越小越好！（分流大）电源的等效变换·+-Ii·RsVi··IsVsRs+-+-RsVi·Ii··Vs放大电路的主要性能指标(2)问题：对放大电路来说，希望输入电23放大电路的主要性能指标(2)2输出电阻Ro问题：

Ro大好还是小好？⑴输出为电压信号时，Ro越小越好（恒压源）⑵输出为电流信号时，Ro越大越好（恒流源）输入端信号源短路，但保留Rs

，负载开路（拿掉RL

）在放大电路输出端加一测试电压VT，相应产生IT，则···IT·VTRo=Vs=0·放大电路的主要性能指标(2)2输出电阻Ro问题：Ro大24放大电路的主要性能指标(3)

频率响应及带宽一、观察一组实验

实验条件：输入信号Vi=VimsintVim不变，

改变

放大电路的主要性能指标(3)

频率响应及带宽25实验结果：实验结果：26实验结论：是低频角频率Vo缩小

是中频角频率Vo放大

是高频角频率Vo缩小实验表明：增益A=A（j)

放大器的增益是输入信号频率的函数

放大器的频率响应实质是放大器对正弦输入信号的稳态响应，用其频率特性函数A（j)来描述。频率特性函数A（j)定义为输出信号的相量与输入信号的相量之比。[工学]模拟电子技术基础第一章课件27频率响应：在输入正弦信号情况下，输出随频率连续变化的稳态响应。以电压放大电路为例：AV(јω)=Vo(jω)Vi(jω)=AV(ω)φ(ω)···⑴AV(ω)表示电压增益的模与角频率的关系，称为幅频响应

⑵φ(ω)表示放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率之间的关系，称为相频响应放大电路的主要性能指标(3)

频率响应及带宽感抗XL＝2πfL

容抗XC＝1/2πfC

ω

=

2πf

频率响应频率响应：在输入正弦信号情况下，输出随频率连续变化以电压放大28⑶带宽：一般把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率差定义为放大电路的带宽BW=fH－fL（fH为上限频率，fL为下限频率）如果fL«

fH则BW≈fH（3）频率响应及带宽20lg|V|/dB

fLfHf/Hz带宽AV

AV

/放大电路的幅频响应曲线（波特图）⑶带宽：一般把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率差BW29线性失真：由线性电抗元件引起的失真，包括幅度失真和相位失真非线性失真：由非线性元件引起的失真幅度失真和相位失真总称频率失真，又称线性失真一般声频范围：20Hz～20KHz放大电路的主要性能指标(4)

失真线性失真：由线性电抗元件引起的失真，包括幅度失真和相位失真非30电路分析基础叠加原理把一个复杂电路分解成若干个比较简单的电路进行求解,把结果再进行合成得原电路结果.戴维宁定理任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为Vs的理想电压源和内阻Rs串联的电源来等效代替.诺顿定理任何一个有源二端线性网络都可以用一个电流为Is的理想电流源和内阻Rs并联的电源来等效代替.电路分析基础叠加原理把一个复杂电路分解成若干个比较简单31叠加原理3RI2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

3R

I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_=+(a)图所示电路中有两个电源，各支路中的电流是由这两个电源共同作用产生的。对于线性电路，任何一支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。(a)(b)(c)叠加原理3RI2ab1IR1R2I3VS32叠加原理I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

依据KCL（任一瞬间流出该节点的所有电流的代数和恒为零）和KVL（任一瞬间沿此回路的各段电压的代数和恒为零）(a)(b)(c)例：求支路电流线性代数方程组I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_R3叠加原理I2ab1IR1R2I3VS133叠加原理解方程组得：设：于是：叠加原理解方程组得：设：于是：34叠加原理同理：所谓电路中只有一个电源单独作用，就是假设将其余电源均除去（将各个理想电压源短接，即其电动势为零；将各个理想电流源开路，即其电流为零），但它们的内阻（如果给出的话）仍应计及。叠加原理就是线性方程的可加性。由KCL和KVL得到的线性方程组可以用叠加原理来求解。注意：叠加原理同理：所谓电路中只有一个电源单独作用，就是假设将其余35叠加原理例：用叠加原理计算下图中的各支路电流，设(a)图中电流可以看成是(b)图和(c)图两个电路的电流的叠加(b)图I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

(a)(b)(c)I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_R3叠加原理例：用叠加原理计算下图中的各支路电流，设(a)图中电36叠加原理(b)图I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_(a)(b)(c)R3叠加原理(b)图I2ab1IR1R2I337叠加原理(c)图I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_(a)(b)(c)R3叠加原理(c)图I2ab1IR1R2I338叠加原理所以：I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_(a)(b)(c)R3叠加原理所以：I2ab1IR1R2I3V39叠加原理例：用叠加原理计算下图中的支路电流，已知R1R2I3S2V+_IS1R3R1R2I`3IS1R3R1R2I``3S2V+_R3(a)图中I3电流可以看成是(b)图和(c)图两个电路的电流I`3和I``3的叠加(b)图,理想电流源单独作用，将理想电压源短接（VS2＝0），应用并联电阻分流的公式得：(a)(b)(c)叠加原理例：用叠加原理计算下图中的支路电流，已知R140叠加原理R1R2I``3S2V+_R3(c)图,理想电压源单独作用，将理想电流源开路（IS1＝0）得：(c)式中：，代入上式得：所以：叠加原理R1R2I``3S2V+_R341叠加原理例：用叠加原理计算下图中的电路A点的电位VA，图中：所以：于是，VA：叠加原理例：用叠加原理计算下图中的电路A点的电位VA，图中：42戴维宁定理和诺顿定理如只需计算复杂电路中的一个支路时，可以将这个支路划出（如图1.1.4中的ab支路，其中电阻为RL），而把其余部分看作一个有源二端网络（图1.1.4中的方框部分），所谓有源二端网络，就是具有两个出线端的部分电路，其中含有电源。戴维宁定理和诺顿定理如只需计算复杂电路中的一个支路时，可以将43戴维宁定理和诺顿定理一个电源可以用两种电路模型表示：一种是电动势为VS的理想电压源和内阻R0串联的电路（电压源）；一种是电流为IS的理想电流源和内阻R0并联的电路（电流源）。因此，有两种等效电源，由此得出下述两个定理。戴维宁定理任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为Vs的理想电压源和内阻Rs串联的电源来等效代替.诺顿定理任何一个有源二端线性网络都可以用一个电流为Is的理想电流源和内阻Rs并联的电源来等效代替.戴维宁定理和诺顿定理一个电源可以用两种电路模型表示：一种是电44戴维宁定理等效电源的电动势VS就是有源二端网络的开路电压Vo，即将负载断开后a,b两端之间的电压。等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源除去（将各个理想电压源短路，即电动势为零；将各个理想电流源开路，即其电流为零）后所得到的无源网络a,b两端之间的等效电阻。图1.1.5（b）的等效电路是一个最简单的电路，其中电流为：戴维宁定理等效电源的电动势VS就是有源二端网络的开路电压Vo45诺顿定理等效电源的电流IS就是有源二端网络的短路电流，即将a,b两端短接后其中的电流。等效电源的内阻R0等于有源二端网络中所有电源除去（将各个理想电压源短路，即电动势为零；将各个理想电流源开路，即其电流为零）后所得到的无源网络a,b两端之间的等效电阻。图1.1.13（b）的等效电路，其中电流为：诺顿定理等效电源的电流IS就是有源二端网络的短路电流，即将a46图解分析线性电阻：电阻是一个常数，不随电压或电流而变动，即电阻两端的电压与通过的电流成正比。非线性电阻：电阻不是一个常数，而是随电压或电流而变动，即电阻两端的电压与通过的电流不成正比。图解分析线性电阻：电阻是一个常数，不随电压或电流而变动，即电47图解分析非线性电阻元件在电路中的工作情况可用工作点Q的静态电阻（直流电阻）和动态电阻（交流电阻）描述。工作点Q即非线性电阻元件的伏安特性曲线与非线性电阻电路所确定的直线方程的交点。图解分析非线性电阻元件在电路中的工作情况可用工作点Q的静态电48图解分析例：结论：图解分析例：结论：49图解分析例：在图1.1.21所示电路中，已知D是半导体二极管，其伏安特性曲线如图1.1.22所示，用图解法求出二极管中的电流I及其两端电压V，并计算其他两个支路中的电流I1和I2.图中：图解分析例：在图1.1.21所示电路中，已知图中：50图1.1.24(a)中：图解分析图1.1.24(b)中：图1.1.24(a)中：图解分析图1.1.24(b)中：51图解分析在图1.1.23中：该直线在横轴上的截距为VS＝2V，在纵轴上的截距为VS/RO＝2（mA），与二极管的伏安特性曲线I（V）交于Q点，由此作图得：图解分析在图1.1.23中：该直线在横轴上的截距为VS＝2V52图解分析结点电压V`,支路电流I1和I2：图解分析结点电压V`,支路电流I1和I2：53模拟电子技术基础主讲教师:陈韬学习课时:理论54学时+实验18学时模拟电子技术基础主讲教师:陈韬学习课时:理论54学时+实54绪论

电子技术包括模拟电子技术和数字电子技术两大分支，缺一不可。下面就有关情况，分以下几个问题向大家介绍：绪论电子技术包括模拟电子技术和数55一、什么是电子技术？其发展概况如何？2、发展概况：

1）真空管或电子管时代…2）晶体管阶段…3）集成电路阶段…4）超导材料、纳米材料…（纳米电子学为十大科技之首）1、定义：

电子技术最早是从无线电通信方面的应用发展起来的。后来又用到了无线电广播、雷达、导航、遥测、遥控等方面。因为是利用无线电波的传播信息来达到目的，所以人们又习惯地称它为无线电技术。简单地说电子技术就是应用电子元器件或电子设备来达到某种特定目的或完成某项特定任务的技术。电子技术研究的对象是电子器件和由器件构成的各种基本功能电路，以及由某些基本功能电路所组成的有各种用途的装置或系统。1.电子管

电子管又名真空管，所以又称为电真空器件。

电子管是最早的有源电子组件，分二极管、三极管与多极管。随着电子技术的发展，电子管因其体积大、重量重、耗电大等等缺点，而先后让位给晶体管和集成电路。但是，在许多场合电子管继续发挥作用。一、什么是电子技术？其发展概况如何？2、发展概况：1、定义56

1、掌握各种功能电路的组成原理及其性能特点，具有集成器件应用的设计能力。2、掌握电子技术的基本理论、基本知识、基本技能，为后续课程打好基础。3、研究内容是电子器件（包括组件）、基本电子电路及其构成的应用系统。4、器件电路应用系统二、本课程的任务、研究内容1、掌握各种功能电路的组成原理及其性能特点，具有57规律性（电子器件、电子电路、复杂电路）非线性（非线性器件）工程性（采用工程近似的方法简化实际问题分析模拟软件）实践性（影响电子电路工作的参数非常复杂，认真对待模拟电子技术实验课程，巩固理论知识，掌握基本实验技能）系统性（围绕模拟信号放大及传输来展开）三、课程的特点与学习方法系统性：基本电子器件的原理及特性基本放大电路的构成及分析放大电路性能的改善集成放大电路的构成及基本应用功率放大电路的特点及分析调制与解调规律性（电子器件、电子电路、复杂电路）三、课程的特点与学习方58学习电子技术在初级阶段的学习方法上要抓好以下几个环节：1.掌握基本的知识;（例如学习电流、电压、电阻、电功率、直流电、交流电等等的概念以及掌握一些基本定律，如欧姆定律等。）2.认识常用的电子元器件和学会看电路图;（例如认识常用的元器件，如电阻、电容、线圈、二极管、三极管，还有耳机、扬声器等等。要了解它们的名称、字母、符号、构造、外形、规格、计量单位等。进一步还要了解它们的性能，学会怎样鉴别它们的好坏，以及怎样使用的方法。在这些元器件里，晶体管是电路的核心也是学习的重点，一定要下功夫把它弄懂。）3.由简到繁动手制作;（为了巩固基本概念，加深对元器件的认识和了解电路的作用，应当选择一些简单易做、容易收效的作品进行制作，例如简单的收音机）4.善于总结;（有些初学者不懂电路原理，只会照电路图安装焊接，往往也能制作，但是作品的质量就很难保证，遇到故障也不知怎么办？）学习电子技术在初级阶段的学习方法上1.掌握基本的知识;（例如59四、本门课程的知识结构半导体器件（基本概念、工作原理及特性）放大电路（工作原理、组态分析、静/动态分析）负反馈放大电路（基本概念、基本类型、影响）集成运算放大电路（特点、分析方法）功率放大电路（分类、参数分析、性能指标及应用）正弦波振荡电路（振荡条件、分类）直流电源（基本概念、基本原理）四、本门课程的知识结构半导体器件（基本概念、工作原理及特性）601、电路中符号：静态值IB（直流分量）、瞬时值ib（交流分量）、有效值Ib、瞬时总量iB（直流+交流）、正弦量的相量表示2、学习参考书：《电子技术基础模拟部分第四版》高等教育出版社康华光主编《模拟电子技术基础》清华大学童诗白《集成模拟电子技术》浙江大学邓汉磬五、几点说明：1、电路中符号：五、几点说明：61电子系统与信号电子系统与信号62一、信号、电子系统及其作用

信号：信息的载体模拟信号（时间和幅值都连续）数字信号（时间或幅值有一项不连续或都不连续）模拟电路数字电路电子系统：若干相互连接、相互作用的具有特定功能的电路系统一、信号、电子系统及其作用

信号：信息的载体模拟电路数字电路63二、放大的基本概念

能量过于微弱的信号，既无法直接显示，也很难作进一步分析处理，通常需要放大(1.将微弱电信号增强到所需数值；2.放大后的信号波形与放大前的波形相同)；放大是对模拟信号最基本的处理，基本放大电路框图如下所示：amplify二、放大的基本概念能量过于微弱的信号，既无641.电压放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：1.电压放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：652.电流放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：2.电流放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：663.互阻放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：3.互阻放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：674.互导放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：4.互导放大电路输入端和输出端尽量减小信号的衰减：68模型的转换

电压放大电路电流放大电路电压放大电路模型的开路输出电压为

，电流放大电路模型可得开路输出电压为且，令两电路等效，于是有即可得

。同理可得

这样其他三种电路模型都可转换为电压放大电路模型。同理可实现其他放大电路模型之间的转换。电流放大电路转电压放大电路模型的转换电压放大电路电流放大电路电压放大电路模型的开路输691放大倍数（增益）

简单地说，分贝就是放大器增益的单位。放大器输出与输入的比值为放大倍数，单位是“倍”，如10倍放大器，100倍放大器。当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，这是一个概念的两种称呼。电学中分贝与放大倍数的转换关系为：AV(I)(dB)=20lg[Vo/Vi(Io/Ii)]；Ap(dB)=10lg(Po/Pi);分贝定义时电压(电流)增益和功率增益的公式不同，但我们都知道功率与电压、电流的关系是。采用这套公式后，两者的增益数值就一样了：。

dB，分贝，是一个以十为底的对数概念。注意，分贝只用来评价一个物理量和另一个物理量之间的比例关系，它本身并没有物理量纲。两个量之间的比例每增加10倍，则它们的差可以表示为10个分贝。比如说：A="100"，B="10"，C="5"，D="1"则A/D＝20dB；B/D="10dB"；C/D="7dB"；B/C＝3dB。也就是说，两个量差10分贝就是差10倍，差20分贝就是差100倍，依此类推。通常还需要记住差3分贝就是两个量之间差2倍。

放大电路的主要性能指标(1)1放大倍数（增益）放大电路的主要性能指标(1)70dB的意义dB(Decibel，分贝)是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位。在工程应用中经常看到貌似不同的定义方式（仅仅是看上去不同）。对于功率，dB=10*lg(A/B)。对于电压或电流，dB=20*lg(A/B)。此处A，B代表参与比较的功率值或者电流、电压值。dB的意义其实再简单不过了，就是把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来。如（此处以功率为例）：

X=100000=10^5

X(dB)=10*lg(X)dB=10*lg(10^5)dB=50dB

X=0.000000000000001=10^-15

X(dB)=10*log(X)dB=10*log(10^-15)dB=-150dBdB的意义dB(Decibel，分贝)是一个纯计数单位，71dB的意义

使用分贝做单位主要有三大好处:（1）数值变小，读写方便。电子系统的总放大倍数常常是几千、几万甚至几十万，一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出，一共要放大2万倍左右。用分贝表示先取个对数，数值就小得多。

（2）运算方便。放大器级联时，总的放大倍数是各级相乘。用分贝做单位时，总增益就是相加。若某功放前级是100倍(20dB)，后级是20倍(13dB)，那么总功率放大倍数是100×20=2000倍，总增益为20dB＋13dB=33dB。（3）符合听感，估算方便。人听到声音的响度是与功率的相对增长呈正相关的。例如，当电功率从0.1瓦增长到1.1瓦时，听到的声音就响了很多；而从1瓦增强到2瓦时，响度就差不太多；再从10瓦增强到11瓦时，没有人能听出响度的差别来。如果用功率的绝对值表示都是1瓦，而用增益表示分别为10.4dB，3dB和0.4dB，这就能比较一致地反映出人耳听到的响度差别了。您若注意一下就会发现，Hi－Fi功放上的音量旋钮刻度都是标的分贝，使您改变音量时直观些。dB的意义使用分贝做单位主要有三大好处:72分贝数值中，

－3dB和0dB两个点是必须了解的。－3dB也叫半功率点或截止频率点。这时功率是正常时的一半，电压或电流是正常时的1/。在电声系统中，±3dB的差别被认为不会影响总特性。所以各种设备指标，如频率范围，输出电平等，不加说明的话都可能有±3dB的出入。例如，频响10Hz～40kHz，就是表示在这段频率中，输出幅度不会超过±3dB，也就是说在10Hz和40kHz这二个端点频率上，输出电压幅度只有中间频率段的0.707(1/)倍了。0dB表示输出与输入或两个比较信号一样大。

dB的意义

分贝数值中，－3dB和0dB两个点是必须了解的。73１）

电压放大电路——只考虑电压增益的电路orAV=VoVi···Vo=AVVi···２）

电流放大电路——只考虑电流增益的电路·Ii·Io·AI=orIo=AIIi···３）

功率放大电路放大电路的主要性能指标(1)注意输出与输入之间为反相和增益为负值的区别１）电压放大电路——只考虑电压增益的电路orAV=VoV74放大电路的基本模型+-·VsIi·Rs••+-ViRiAVoVi··Ro••+-•Io·+-RL·VoRoRi1输入电阻RiIi·Vi·Ri=放大电路的主要性能指标(2)放大电路的基本模型+-·VsIi·Rs••+-ViRiAVo75放大电路的主要性能指标(2)问题：对放大电路来说，希望输入电阻Ri越大越好还是越小越好？⑴对输入为电压源的电路，Ri越大越好！（分压大）⑵对输入为电流源的电路，Ri越小越好！（分流大）电源的等效变换·+-Ii·RsVi··IsVsRs+-+-RsVi·Ii··Vs放大电路的主要性能指标(2)问题：对放大电路来说，希望输入电76放大电路的主要性能指标(2)2输出电阻Ro问题：

Ro大好还是小好？⑴输出为电压信号时，Ro越小越好（恒压源）⑵输出为电流信号时，Ro越大越好（恒流源）输入端信号源短路，但保留Rs

，负载开路（拿掉RL

）在放大电路输出端加一测试电压VT，相应产生IT，则···IT·VTRo=Vs=0·放大电路的主要性能指标(2)2输出电阻Ro问题：Ro大77放大电路的主要性能指标(3)

频率响应及带宽一、观察一组实验

实验条件：输入信号Vi=VimsintVim不变，

改变

放大电路的主要性能指标(3)

频率响应及带宽78实验结果：实验结果：79实验结论：是低频角频率Vo缩小

是中频角频率Vo放大

是高频角频率Vo缩小实验表明：增益A=A（j)

放大器的增益是输入信号频率的函数

放大器的频率响应实质是放大器对正弦输入信号的稳态响应，用其频率特性函数A（j)来描述。频率特性函数A（j)定义为输出信号的相量与输入信号的相量之比。[工学]模拟电子技术基础第一章课件80频率响应：在输入正弦信号情况下，输出随频率连续变化的稳态响应。以电压放大电路为例：AV(јω)=Vo(jω)Vi(jω)=AV(ω)φ(ω)···⑴AV(ω)表示电压增益的模与角频率的关系，称为幅频响应

⑵φ(ω)表示放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率之间的关系，称为相频响应放大电路的主要性能指标(3)

频率响应及带宽感抗XL＝2πfL

容抗XC＝1/2πfC

ω

=

2πf

频率响应频率响应：在输入正弦信号情况下，输出随频率连续变化以电压放大81⑶带宽：一般把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率差定义为放大电路的带宽BW=fH－fL（fH为上限频率，fL为下限频率）如果fL«

fH则BW≈fH（3）频率响应及带宽20lg|V|/dB

fLfHf/Hz带宽AV

AV

/放大电路的幅频响应曲线（波特图）⑶带宽：一般把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率差BW82线性失真：由线性电抗元件引起的失真，包括幅度失真和相位失真非线性失真：由非线性元件引起的失真幅度失真和相位失真总称频率失真，又称线性失真一般声频范围：20Hz～20KHz放大电路的主要性能指标(4)

失真线性失真：由线性电抗元件引起的失真，包括幅度失真和相位失真非83电路分析基础叠加原理把一个复杂电路分解成若干个比较简单的电路进行求解,把结果再进行合成得原电路结果.戴维宁定理任何一个有源二端线性网络都可以用一个电动势为Vs的理想电压源和内阻Rs串联的电源来等效代替.诺顿定理任何一个有源二端线性网络都可以用一个电流为Is的理想电流源和内阻Rs并联的电源来等效代替.电路分析基础叠加原理把一个复杂电路分解成若干个比较简单84叠加原理3RI2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

3R

I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_=+(a)图所示电路中有两个电源，各支路中的电流是由这两个电源共同作用产生的。对于线性电路，任何一支路中的电流，都可以看成是由电路中各个电源（电压源或电流源）分别作用时，在此支路中所产生的电流的代数和。(a)(b)(c)叠加原理3RI2ab1IR1R2I3VS85叠加原理I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

依据KCL（任一瞬间流出该节点的所有电流的代数和恒为零）和KVL（任一瞬间沿此回路的各段电压的代数和恒为零）(a)(b)(c)例：求支路电流线性代数方程组I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_R3叠加原理I2ab1IR1R2I3VS186叠加原理解方程组得：设：于是：叠加原理解方程组得：设：于是：87叠加原理同理：所谓电路中只有一个电源单独作用，就是假设将其余电源均除去（将各个理想电压源短接，即其电动势为零；将各个理想电流源开路，即其电流为零），但它们的内阻（如果给出的话）仍应计及。叠加原理就是线性方程的可加性。由KCL和KVL得到的线性方程组可以用叠加原理来求解。注意：叠加原理同理：所谓电路中只有一个电源单独作用，就是假设将其余88叠加原理例：用叠加原理计算下图中的各支路电流，设(a)图中电流可以看成是(b)图和(c)图两个电路的电流的叠加(b)图I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

(a)(b)(c)I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_R3叠加原理例：用叠加原理计算下图中的各支路电流，设(a)图中电89叠加原理(b)图I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_(a)(b)(c)R3叠加原理(b)图I2ab1IR1R2I390叠加原理(c)图I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

I”2ab1I”R1R2I”3S2V+_(a)(b)(c)R3叠加原理(c)图I2ab1IR1R2I391叠加原理所以：I2ab1IR1R2I3VS1_+S2V+_I’2ab1I’R13RR2I’3VS1_+

I”2ab1I”R1R