模拟电路第章

Analog

circuits

and

digital

circuits教材：模拟电路与数字电路，电子工业出版社,寇戈主编参考书目：1康华光等主编：《电子技术基础》模拟部分、数字部分华中理工大学电子教研室编，高等教育出版社。2童诗白主编：《模拟电子技术基础》阎石主编：《数字电子技术基础》，高等教育出版社。杨素行：《模拟电子技术简明教程》

余孟尝《数字电子技术基础简明教程》，高等教育出版社。1

绪

论本章主要介绍电子技术的一些名词、术语、基本概念，简要介绍电子系统的基本组成，分

析其内部各电路之间的信号流向及接口关系，

最后介绍电子电路的特点和分析方法，为学好

这门课程奠定基础。1.1

电子技术1.1.1

电子技术的概念及发展历史电子技术是研究电子器件、电子电路及其应用的科学技术。常见的电子器件有电子管、晶体管和集成电路，等等。电子电路是由电子元件（例如电阻、电容、电感等）和电子器件构成的具有某种功能的电路，它是电子设备的重要组成部分。电子技术发展历史1904年英国伦敦大学的弗莱明发明了真空电子二极管；1906年美国的德福雷斯特发明了对电子信号具有放大作用的真空电子三极管，简称电子管；1948年美国贝尔电话研究所的三位科学家肖克莱、巴丁和布拉顿发明了晶体三极管（一种半导体器件）；50年代末，美国德克萨斯公司和仙童公司发明了集成电路（实现了材料、元件和电路的三合一）。The

First

TransistorInvented

at

Bell

Telephone

Laboratories,

USA

in1947

by

Shockley,

Bardeen

and

Brattain.Constructed

by

forming

metallurgical

junctionsbetween

crystals

of

p-type

and

n-typesemiconductor

using

the

point-contact

principle.The

name

TRANSISTOR

derives

from TRANSFER

RESISTORA

Picture

of

the

First

Transistor

Invented

at

BellLabsA

Modern

TransistorMost

modern

transistorsare

fabricated

using

siliconplanar

technology.The

device

shown

here

isencapsulated

in

a

plasticpackage,

type

TO-92.Connections

are

made

usingthe

wires

protruding

fromthe

bottom

of

the

device.5mmInside

the

Transistor

PackageSilicon

DieBond

WiresCopperFrameTTL

Logic

GateBipolar

digitalintegrated

circuitTransistor-TransistorLogic

-

TTLApproximately

40components

on

achipSmall

ScaleIntegration

-

SSIQuad

2-input

NANDOperational

Amplifier

-

OpAmpBipolar

analogueintegrated

circuitApproximately

20components

on

achipSmall

ScaleIntegration

-

SSIUsed

as

ageneralpurpose

‘gain

block’Historical

TrendsFor

the

past

30

years

the

number

oftransistors

on

a

silicon

chip

has

doubledevery

18

monthsGordon

Moore

predicted

this

exponentialgrowth

in

chip

complexity

in

the

1960s

-Hence

knownasMOORE’S

LAWHow

much

longer

can

it

continue?Historical

TrendsMOORE’SLAW:1965年飞兆(Fairchild

Semiconductor)半导体研

发部门主管Gordon

Moore发现了这一规律并且归纳出着名的“摩尔定律”：每年IC芯片上的单元密度会翻一倍，而且这一趋势会持续到下一个十年。实际上，摩尔定律到现在还适用。Moore’s

Law1.00E+101.00E+091.00E+081.00E+071.00E+061.00E+051.00E+041.00E+031.00E+021.00E+011.00E+001962

1968

1974

1980

1986

1992

1998

2004YEARNO.

OFTRANSISTORSShrinkingTransistorSizeGrowthinChipSizeInt层el谜忍40售04M狂i挂cr俊op章r红oc箩essor(1971年10月推出4位通用芯片掩40南04，时惧钟频率108KHz，拥有2300个晶体管，有ROM兽,R变AM般以及I/O的接口)In童telPentiumProcessor:1993晶体管数量：310万200悼6年5月英虾特尔志双核造处理班器:2.俗91亿个滨晶体那管1.1.2信息和信号信息是对于接收者就来说絮，预罪先不牛知道的内容或知识。信息只斩有传输出霜去才扰有意买义，烟为了位传输天信息闸，需要将它载于某种物理量锈中，湾才能仿使它渐表现程出来唉，被搞接收者感觉或认识，这种载梢有信虚息的扫物理柴量一爹般称绢之为信号。一般奸把将昨非电你量转刷换为披电量拳的器件称为传感器。非电量转换隐成电引量经劣过电爬子技咸术处甩理后，有时还需要将电量再还原责为非法电量纪，完办成还湾原作用的器件，称为再生器。1.1.3模拟信号和数字信号电子技术所处理的对象是载有信息的电信号，在电子技术中会遇宿到多笑种信农号，泽按其详不同特点可分为两大类——模拟般信号和数字大信号。誉模拟境信号模拟暖信号伍的特物点是蒸，在时间上和幅值上均是连续的，在一

定裤动态含范围廊内可证取任超意值约。处理模拟信号的电子电路称为模拟举电路，本提课程殊主要折讨论各种模拟电子电路的基本概念、

基本延原理扩、基压本分虽析方法和基本应用。模拟信号时间讲连续码、数然值离筋散信号（数模转换器输出信号）。1.1.3.2数字信号1.1.4电子系统电子系统——通常申是指熄由若冰干相霜互关卧联、相互作用最的基猜本电城路组晶成的池具有锤特定霜功能的电路整体。扩声系统方框图自动计数系统方框图电子系统的基本组成框图接口关系在电子系乎统中丛，各垄电路阅之间钱、各功能块之间的连接冻方法赴及关姑系是免一个友非常棋重要旋的关系，称为接

口欺关系。对接或口电折路的鼠两个宿基本要求：–保证颗被连趴接的粪两部鹅分电路之间信号的通畅；–保证合各自佳处于售正常工作状态。1.2电子电路的特点电源电路信号纸产生宣电路组合晶逻辑电路信号再放大说电路信号暖变换售电路信号挡存储跨电路信号滚运算络与处悼理电递路时序逻辑电路1.2.1电子器件与电子电路基本功锅能捆电路1.2.2分立元件电路与集成电路分立元件电路是将岂单个衡的电闻子元汇器件连接起来组成的。一个功能疤复杂照的电晨子系贺统，化若用繁分立琴元件实现，将会用很多缝元器蹦件，隶不但搜体积义和功执耗大顽，而铅且可靠性也较差。与分掏立元拾件电冈路相寨比较窝，采肥用集成电路制造的电子设备具泛有成洪本低窄、体追积小扬、重面量轻、功耗低、可靠性高等许多优点而漏且有底利于冬提高圈生产搅效率，并且便于维修。集成电路的特点：①所有元件都做在一小块硅片上，相互距离非常近，制作时工艺条件相同脱，各披元件唇参数贺值具爱有相宫同方向的偏差，温度特性一获致，串容易卷制成呜两个还特性胆相同怀的晶菠体管或电阻；②使用模晶瞒体管昼多，鞠电阻蒜少。脚一般逮集成基电路中电阻值为几十欧，太大的雾电阻往往叮用晶和体管炕制成的有源负载电阻代替，或者在集成草电路外部氧连接。③集成迎电午路内俭部很找少使折用电容，一般不用电感，只能靠外接。1.2.3模拟集成电路和数字集成电路数字电路：信号有秀两秀种状粉态，笋输出徒功率洪小，电路类型少督，造通用升性强冈，便庭于集资成化模拟电桃路：信号形冷状粪多样溜化，组功率要求不同，大电阻、挪大豆电容筒、电奇感、变压器不易集成，通用性差，财大夜多是禽专用的1.2.4电子电路的分析方法数字电路着重赴研究稻各种河电路炮的输入和输出之间的逻

辑关系，防分析恢时常肤利用逻辑勇代数垦、真值表、卡诺图和