电子系统课程课件

学习方法预习听课复习完成作业1.1电力系统与电子系统1.2信号及其频谱1.3电子系统组成框图1.4电子技术及其发展概述第1章电子系统概述学习本章后，读者将了解：实际的两大电路系统:电力系统和电子系统的主要功能；信号的概念，典型信号的频谱；电子系统的组成框图；电子技术及其发展简史。1.1电力系统与电子系统 实际电路系统主要有电力系统和电子系统。

电力系统的主要作用：实现电能的生产、变换、传输、分配和使用。电力系统是由发电厂、输电网、配电网和电力用户组成的整体，是将一次能源转换成电能并输送和分配到用户的一个统一系统。发电厂：通过发电机等设备将一次能源转换成电能。水利发电厂：水的势能→电能火力发电厂：化学能（燃烧煤、石油等）→电能核电厂：原子能→电能。输电网和配电网是由电力变压器、电力线路、电力开关设备和电力电容器等组成的、跨越广大地理区域的一个巨大电路。变电站：变压器，电容器，电力开关设备输电线路：杆塔，绝缘子，导线发电厂生产的电能经过输电网和配电网将电能输送和分配到用户的用电设备（电动机、家用电器和照明等设备），从而完成电能从生产到使用的整个过程。

到达用户的单相正弦配电电压是220V、50Hz，三相正弦配电电压是380V、50Hz。

电力系统为工业、农业和社会生活的电气化建立起坚实的物质基础，产生了服务于电力系统的电气工程学科。

电子系统是由电子电路和传输介质组成的、完成特定功能的整体。

电子电路是由电子元件组成的、实现特定功能的电路。电子系统是由电子电路和传输介质组成的、完成特定功能的整体。计算机主板

与电力系统处理能量不同，电子系统的主要作用是实现电信号的产生、获取、放大、变换、传输、识别和应用等功能（或部分功能），处理的对象是电信号。

信号是随时间变化的某种物理量，是信息的表现形式与传送载体。例如，体温反映人的健康信息，体温37oC表示健康，38oC表示略有小疾。一般情况下，用电子系统处理电信号(电压或电流)比其他方式（如机械方式）容易、成本低和可靠性高，故通常将各种非电信号转换为电信号再进行处理。因此,电子系统成为信息化社会的物质基础，例如通信系统、电视系统、计算机系统和工业控制系统等。例如耳，荐有线弃扩音着系统拾音器音频放大器扬声器传感证器(少或换盈能器孙)：将非锈电信祥号转赔换为牧电压诸或电迎流信但号，犬是电殊子系杯统实紫际的慨信号株源之畜一。音频断放大苍器：实现求电压桃和功剥率放并大的张电子乎电路就。电压（弱饲）电压（强渐）声音（强拆）声音（弱李）执行芬器：将电竭信号押还原寺为原通始的博非电茶信号锯的部仙件，滥去影没响物友理世客界。掉通常推用电喷阻模陷拟，晒作为腥电子移系统昂的负垂载。en捧d1.萝2袭信号屡及其徒频谱信号是随艺时间纷变化民的某宋种物降理量插，是转信息寸的表宁现形明式与封传送蔬载体驰。传感歪器作碌为电饱子系背统的肌一种法实际信号炭源,可等奶效为灵电压贤源或秆电流卫源,缝是时旬间的陡函数杠。R+-R1.芳2.舰1皂信号1.吗2.扭1幸信号1.荷2.理2护信号零的频熊谱RLRL+-VO如果而电压峰（或缸电流懒）在扁某个母值域涨内可佩连续集取值劝则称利为连钞续信言号或模拟钩信号。例如盾，电军压是鸽时间变的正稳弦函酸数值域惯:誉[-筝Vm,+萄Vm]如果答电压异（或戴电流好）在顽某个讯值域羊内只采能是山某个幻玉单位警量的边整倍简数则咏称为离散勿信号职或数豪字信丸号。例如携，单投位量绢为1匙mV柏，数罚字电器压信尊号的喜幅值蚀只能稳是0声m愤V、展±1萌m塑V、鼠±2蹲m嚷V、停…、爷±n勺m刻V瓦。toto模拟拳信号to多值数字信号二值慌数字镜信号模拟括电路齿（A窗na合lo霞g痰Ci掘rc复ui观t）是处晚理模牲拟信习号的贱电子稿电路败，是绣模拟室电子甘技术蛮基础严要讨捆论的碑主要货内容烤。数字罗电路吊(D胃ig皂it光al辈C僵ir坦cu颤it孟)是处理旱数字薯信号锯的电剧子电岁路。模数河转换拒电路(A部na爹lo溜g惩to甲D拳ig屡it循al蝇C等on专ve泉rt告er服,AD遵C)是平实现庄模拟佛信号熟转换组为数蓄字信朱号的禽电子观电路幼。数模听转换愿电路（D翁ig驼it动al裤t鞠o撇An春al肌og触C芒on修ve江rt均er引,DA垦C)是缓实现丹数字络信号载转换俱为模睬拟信屯号的榆电子彩电路框。通常正，数胡字电集路、败模数追转换女电路姻和数池模转摸换电贿路是宪数字减电子调技术亦基础冈要讨威论的链主要挡内容筋。en味d1.袄2.涌2救信号队的频病谱信号会承载构的重茂要信匠息之艘一是默它的瓣频谱站信息攀。正弦营信号奔常作剥为模您拟电刑路的肯标准泰信号渣或测但试信赤号。幅度匹频谱批：信号幅度蛮与频丧率的关喊系相位杆频谱大：信号相位轰与频您率的关鸟系幅度疮频谱脾和相唯位频河谱统称竟为信番号的腰频谱是。1.看周袜期信趋号的扩频谱如果衔信号劲是时奥间的索周期凯函数湾则称猫为周四期信您号。T-登--年-信闸号的岩周期--蛮--冈信号围的频归率角频率初相位，幅度3个信息：---wj,mV例如+=jw)sin()(,mtVtv如果错周期腐信号满足侨狄里氧赫利低条件（Di掌ri岗ch乎le索t‘龟s杨Co翅nd拌it雕io乓n）汁，则语可展假开为扣傅里坟叶级搬数。从狄里渔赫利买条件低：①在任脏意周宾期内缓绝对虎可积张，即②在任烤意周扁期内千只有蔬有限半个极云值；③在任滔意周皂期内卖只有玩有限历个不普连续处点；直流陡分量n=执1–傅基波漫分量n>滴1–烈谐波婶分量交流欢分量例更求侄电压古周期匠方波输信号既的傅姑里叶故级数践。解：toVST2TωoVn(ω)VS/2ω03ω05ω0oω03ω05ω0ω波形 幅度谱 相位谱周期率电压涨信号色作用握到电盛阻R秧上的皆平均辆功率油P为V是丘电压导信号趁的有添效值尝，总平偷均功武率等狼于各订次分轻量平念均功坐率之斧和。是各血次正弊弦波豆的有筝效值卷。所以终,信魄号的羞幅度技谱反暖映了毙信号颂的功率邀分布，是蜡信号物最重述要的案特性为之一规。如果治周期禾T趋蠢于无塑穷大旬，则芦周期艳信号宾变化防为非给周期恳信号品。因颠此，剧非周低期信喝号的另角频羊率ω0=2肥π/退T是饶无穷血小量警，信旋号的循频谱遵将在村角频姜率轴训上连攻续分屿布。2.最非萌周期息信号仰的频蛇谱如果死模拟轧信号绝对土可积顿，即则存稠在傅负里叶锁变换事对:V(钥jω角)即届是非赢周期姑信号饱的频洋谱。谢其中螺∠V杀(j圣ω)铸是相浸位谱贝，|攀V(球jω柄)|安是幅抓度谱鸽，|呢V(颠jω疮)|2是功寄率谱楼。例蒙求删电压绸单脉猎冲信玻号的胡频谱楼:解:toVSτ-τ幅度伙谱是牢连续谋分布辨的，副并且每脉冲蹈宽度衔（2洗τ）馆越窄违，高思频分解量越衬多；交频谱赛幅度抓与脉绝冲幅绩度和哈脉冲猜宽度堂之积刃（τ轻VS）成痛正比杯。ωo|V(jω)|τVS在工动程实竿际中邪，信们号作静用的冲时段手通常晨是有披限的逮，满斜足绝绵对可母积条径件，滥信号掠的频宫谱总照是存盛在的该。例如伸，音宰频信店号的盈频谱扔在[随20絮Hz续,2缸0k勉Hz流]范勾围内奴连续简分布野。对工且程实椅际问疯题有槽重要灰影响羊的信李号称共为有救用信喷号(伐有效然信号找),合通常床有用派信号亡的频替谱范畅围是至有限矮的。表1设.2索.2典型杯信号闲的频棵率范委围信号频率范围信号频率范围心电信号0.05Hz～200Hz调频无线电信号88MHz～108MHz音频信号20Hz～20kHz超高频电视信号470MHz～806MHz模拟电视信号直流～4.5MHz卫星电视信号3.7GHz～4.2GHz调幅无线电信号540kHz～1600kHz电子辽电路特总是饼处在润复杂运的电机磁环头境中辜。因盈此,微除了左有用土信号王外,低工程字实际驶问题啊中还施存在滚干扰条和噪最声信嗽号。3.姻干遮扰和守噪声补信号白的频载谱自然础界的戒雷电织、电美力输垄电线填路、猫无线标电台给和电宫视台确、电永动机眠的起顾停等疫产生炕的电亿磁现伸象必膏然在逐电子济电路乳中产衰生电压番或电杀流脉喉冲信址号，它松们对怎电子前电路诉的正脑常运悲行产拳生干来扰，饺称为干扰董信号，其吴频谱荐分布印与单染脉冲业信号付相似兆，包美含有脆丰富秃的高频醉分量。toVSτ-τωo|V(jω)|τVS噪声是指农电子铸不规著则运蹦动引抄起的简对有降用信光号的剩扰动扩。例如键，在罪电阻多材料糕中电影子总教是在焰做无盆规则么的热盯运动们，对蔑外电夸压引尿起的木定向脖运动野电流壤形成扰动榨电流。--选--受热噪验声。+-i0ti(t)0ωI(jω)均匀谱当有展用信陶号远迁大于晋噪声恩时，取可忽厕略噪岗声信株号。限相反稍，有战用信回号被煤淹埋藏在噪妨声信吹号中恭。所轿以，姻噪声仙信号考限制娇了电喊子系看统所巴能处筝理的青最小鞠信号植。评价企信号归优劣网的指疮标是信噪蓝比S裤/N，定鉴义为山有用弯信号执的功怨率与逮噪声统信号裁的功滥率之卖比。伤信噪衔比越泛大，击信号劈燕越好掏。评价膨电子配系统哗对噪矩声和锹干扰捆的抑葱制能黄力用剑输出找信号够的信遣噪比议(S范/N口)o除以剖输入荐信号柜的信刮噪比合(S义/N帮)i，商春越大剃，抑唯制能盆力越赛强。en该d1.窝3停电子桃系统狱组成膏框图传感器信号预处理模拟信号处理子系统数字信号处理子系统执行器模数转换数模转换传感颜器将工卸程实疫际涉能及的监某些偶物理阴量转尤换为亚电信滨号。为了水避免塑对物营理量蹲的影孝响，那传感塔器摄要取的至能量戴很小械，输岂出的电信哪号很炊弱（如毯微伏裹级或死毫伏狱级的别电压头），拌且信牲号伴爷随着噪声庆信号。信号每预处薯理：包独括信盖号幅刃度的夕放大华和滤颂除干招扰及铁噪声弊信号镇。信号饱处理哑操作：包竟括对外信号馅的放欲大，闲运算怪（加球法、骄减法廊、乘中法、姑积分隙和微扇分等犁），歌各种死函数斯变换榜，频蹲谱变芹换，洲逻辑蛾运算戏，等占等。理论浪上，畏各种惯信号算处理纹操作割都可侄以用嘴模拟期或数万字方环式实砍现。执行法器电信怜号还社原成济某种亭物理炸量，尚实现解对工策程实拾际的迷某种仗操作沫。en步d1.留4填电子银技术缺及其麦发展云概述电子款学或电子政技术是研腊究电士子器违件、斤电子誓电路苗及其垫应用艳的科晒学和撞技术促。在电镰力系摆统中帜，主调要是绑利用垒电子率在金哈属中称的运排动规模律构胁成电极能的睁生产弓、传柱输和趴使用狗等电敌气设仓备。电子兆器件是利版用电常子在个真空晚或半立导体熔中的丈运动粥规律好构成旗特定合功能蜡的器漠件。够目前袄，半齐导体拣器件萄是电擦子器典件的堡主体碰，包介括半导鹿体二陕极管聚、三趣极管须、集害成电迹路等。电子牵电路广泛毕地应智用于越通信旁、计册算机听、自值动控劈燕制、超广播炮电视径、遥育感和厅遥测跨等工天程中杯，形绣成相省对独逐立的电子吸工程体系辰。电气包工程和电子营工程的诞死生归裕功于脉许多雹科学箭巨人毕的开厉创性叮的研报究成端果。库伦（C伶ou搬lo夏mb达，1登73压6～碧18坊06什，娱法国侵）：堆库仑端定律翁。库邮仑定喝律使充电磁亮学的区研究尘从定乖性进血入定战量阶每段。安培（A湾mp萍er扭e，巧17刚75霜-巧18浴36端，闯法国指）：累安培翅定律劲、安杆培定越则和逃分子跪电流轮等鹿。著趁书《电定动力碍学现倍象的就数学欲理论筛》。欧姆（O夸hm篇，1仁78点7-稀18晃54桂，德匙国）谅：在句《金仁属导瓜电定嗓律的阶测定粒》的很论文劝论述顿了欧姆盛定律。奥斯顾特（O饮er闭st师ed功，没17毅77帖-叫18烧51脱，丹忆麦填）：乘电流昼磁效另应区。高斯（G掌au陕ss狭，1味77奔7-病18背55大，德言国摸）：及高斯宽发明杜了磁植强计众，第筐一个矩电话充电报药系统毒。絮在数毯学方肿面有福巨大永的贡露献。法拉彻第（F平ar掌ad搂ay呜，1订79堡1-沃18疏67汪，英卡国竟）：缎磁电匆感应摊。亨利（H爽en躺ry感，1底79串7-她18哑78谈，美胀国）电：发用现自蚀感现央象。软研究要电磁丧中继秃理论删，是旱电报闹的基召础。麦克呆斯韦（M违ax津we臂ll层，1赴83践1-竿18北79耳，英卡国）抵：麦仗克斯超韦方浸程，竟提出蒙了统瞧一的仓电磁冠理论煤。丛预测长了电注磁波嫁可以卫在空她间中味传播厕和光捏是一甩种电菊磁波诵。赫兹读（He滴rt惹z，渡18霜57惠-1孤89秧4，豆德国袜）壳：1雷88妖8年尊，用肤火花贯间隙卷振荡梳器产攀生了谦电磁纪波（柜赫兹绞波）纸，证堪实了奴麦克珍斯韦屡的预肠测。马可需尼（M惭ar鼠co爪ni渣，1洁87希4-韵19察37夜，意锈大利长）：阔1规89夺6年秤，成姐功地盒发射嗽赫兹好波，吨并在旁2英腾里外径检测牌到赫片兹波蛾,无膨线电增报初也露端神倪。在研似究有淹效地趣进行北无线魔电通丙信的崭过程竭中，缺电子饶技术注时代币悄然分到来洛伦圈兹（L双or继en醉tz等，1茶85花3-沟19篇28蛾）叹：1窝89眯5年蛮，假菠定了棋电子渗存在泉。汤普峡森（T永ho近mp稀so拦n，地18旺56贤-1野94竹0）镇：汤18宪97制年灾，通学过实磁验发茅现了掌电子慌。弗莱摘明（J较.A杯.F滨le歼mi蛇ng冈，1缘瑞84狭9-朋19租45绝）果：1欲90法4策年，乞发明剩了真汽空电矮子二杰极管切(d仅io观de常)，割用于厚检测轿微弱哥的无援线电纽奉信号谜（电鸟磁波牵）。福雷富斯特（F钥or唯es台t，兵18堆73奏-1草96等1）及：妙19星06斥年毒，发肿明了胡具有恼放大它作用狼的真选空电抽子三文极管艰。此后勤的近晨半个状世纪仔，真耳空电黄子器动件在铜无线恒电通罩信中皇得到铅广泛始的应莫用,剑并逐缘瑞渐扩牛展到宵无线然电广超播、鸣电视雅和计梯算机渴等工仍程领歉域。世界卫上第愈一台姥数字虽电子特计算轮机于陵19机46灾年在芬美国睬研制榆成功假，I绿BM非公司篮将其嗽取名亚为爱选尼亚中克（垮El蓝ec驾tr田on中ic鼠N末um现er轰ic且al充I昏nt易eg逗ra户to喘r油an粪d开Ca联lc伶ul僚at茅or未，E遭NI红AC沙）。这台舌计算唐机使挺用了压18腹80绸0个封电子脏管，冬占地纵17透0平吉方米煤，重淹达3粉0吨谊，耗半电1辆40掘千瓦秋，价智格4形0多衰万美啦元。每秒康可进垃行5谊00遥0次轧加法块和减惕法运真算，蚂把计调算一骂条弹闷道的网时间捕缩短沈为3稍0秒留。宋EN宪IA僻C服凡役长竭达9颂年。19跌47梅年仅底美壮国贝扰尔实近验室拍的肖索克莱些（S照ho抖ck趁le宵y，欢19喇10破-1战98华9）贷、布哑拉顿摩（B旅ra丝式tt弯ai窜n，饺19叶02幅-1平98宿7）孟、巴部丁（洞Ba段rd匪ee晴n，齐19糟08榨-1葵99危1）查发明寨了晶桨体管腿。电子表管制雹造复阀杂，反成本蛮高，蔑体积参大，僻耗电沾多。在大循多数无领域丝式中电料子管盏已逐典渐被张晶体驱管取酬代,陈真空昂管时曲代结然束,诞晶体针管时母代诞答生。他们捕三人姑也因刻为发熊明晶直体管懒而荣漆获1郊95惕6年役的诺宰贝尔乡丰物理绳学奖屑。在1劳95皂8年僻,美拆国的你基尔右比（贺Ki所lb页y，裤19龟23缴-2太00怠5）茅和诺城伊斯孩（N养oy代ce微，1诊92免7-姿19弱90民）间光隔数谋月分炊别发杯明了愚集成春电路腥（I榨nt循eg全ra俘te兔d彩Ch趣ip泡,糖IC衔）。第一就个锗他材料馋集成绢电路弃放大绑器。标志约着电土子技弃术发晃展到凝了一董个新次的阶畜段-践-微羊电子旧技术横时代纷（M梁ic翅ro由el意ec草tr警on劈燕ic钥s）愈。基尔掘比也柳因为武发明康集成穴电路颤而在战20的00臂年荣短获诺励贝尔观物理狱学奖贸。集成味电路挺技术史是通湖过一沫系列种特定拌的加穗工工读艺，永将电欣子电悠路“国集成颗制造懂”在过一块脆半导避体晶戏片上它，执烤行特柜定的诵电路应或系宗统功荡能。集成裙电路垂实现祥了材膛料、借元件他、电宪路三联者之照间的饰统一武。优点