模拟电子技术第17讲

模拟电子技术第17讲引言模拟信号与数字信号放大电路基础知识负反馈在放大电路中应用集成运算放大器简介波形发生与变换电路探讨总结与回顾引言01模拟电子技术中的信号放大与处理主题通过本讲的学习，使学生掌握信号放大与处理的基本原理和方法，理解模拟电子技术在信号处理领域的应用。目标本讲主题与目标上节课主要介绍了模拟电子技术中的基本放大电路，包括共射、共基和共集三种基本组态的放大电路，以及它们的工作原理、性能指标和分析方法。上节内容概述放大电路的基本概念、性能指标和分析方法；共射、共基和共集三种基本组态放大电路的工作原理和特点；放大电路的频率响应和失真分析等。重要知识点回顾针对上节课中遗留的问题，如放大电路的频率响应特性、失真原因及改善方法等，进行详细的解答和讨论。遗留问题解答上节内容回顾模拟信号与数字信号02模拟信号在时间和幅度上都是连续的，可以表示连续的物理量。连续性波动性易受干扰模拟信号以波的形式传播，如正弦波、方波等。模拟信号在传输过程中容易受到噪声和干扰的影响，导致信号失真。030201模拟信号特点数字信号采用二进制表示，对噪声和干扰有较好的抵抗能力。抗干扰能力强数字信号可以方便地存储在计算机等数字设备中，也便于进行各种数字处理。易于存储和处理数字信号可以进行加密处理，提高通信的保密性。保密性好数字信号优势模拟信号与数字信号的关系模拟信号和数字信号是信号的两种基本形式，它们之间可以相互转换。模拟信号转换为数字信号这个过程称为模数转换（A/D转换），包括采样、量化和编码三个步骤。采样是将连续时间信号转换为离散时间信号，量化是将连续幅度信号转换为离散幅度信号，编码则是将量化后的信号转换为二进制代码。数字信号转换为模拟信号这个过程称为数模转换（D/A转换），是模数转换的逆过程。它将离散的数字信号转换为连续的模拟信号，包括解码、滤波和平滑等步骤。两者关系及转换放大电路基础知识03放大电路基本组成放大电路通常由输入端、输出端、放大元件（如晶体管）和电源等基本部分组成。工作原理放大电路利用放大元件（如晶体管）的控制作用，将输入信号进行放大并输出。在放大过程中，输入信号经过放大元件的放大和控制，使得输出信号的幅度、功率或电流等参数得到增大。放大电路组成及工作原理放大倍数01放大倍数（或称电压放大倍数）是指输出信号电压与输入信号电压之比，用来衡量放大电路对信号的放大能力。输入电阻02输入电阻是指放大电路输入端呈现的等效电阻，它反映了放大电路对输入信号源的影响程度。输入电阻越大，从信号源索取的电流越小，对信号源的影响就越小。输出电阻03输出电阻是指放大电路输出端呈现的等效电阻，它反映了放大电路带负载的能力。输出电阻越小，带负载能力越强，即输出信号受负载变化的影响越小。放大倍数、输入/输出电阻概念线性失真线性失真是指放大电路在放大信号时，输出信号与输入信号之间呈线性关系，但由于电路元件参数的不理想或工作条件的变化等原因，导致输出信号波形相对于输入信号波形发生畸变。常见的线性失真包括幅度失真和相位失真。非线性失真非线性失真是指放大电路在放大信号时，由于放大元件的非线性特性，使得输出信号与输入信号之间不再保持线性关系，导致输出信号波形发生严重畸变。常见的非线性失真包括饱和失真和截止失真。线性失真与非线性失真分析负反馈在放大电路中应用04负反馈类型及判断方法输出电压与输入电压成比例，输入电阻大，输出电阻小。输出电压与输入电流成比例，输入电阻小，输出电阻大。输出电流与输入电压成比例，输入电阻大，输出电阻大。输出电流与输入电流成比例，输入电阻小，输出电阻小。电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈引入负反馈后，放大电路的放大倍数会降低，但稳定性提高。降低放大倍数负反馈可以减小放大器的非线性失真，使输出波形更接近正弦波。改善非线性失真负反馈可以扩展放大器的通频带，使得放大器对不同频率的信号都有较好的放大效果。拓展通频带负反馈对放大倍数影响通过增加负反馈深度来减小失真，提高稳定性。采用深度负反馈选用低失真、高稳定性的元器件，如低噪声放大器、高精度电阻等。选用高性能元器件通过优化电路结构、布线等方式来减小失真，提高稳定性。例如采用差分放大电路、对称布局等。优化电路设计通过检测输出信号幅度并调整放大器增益来保持输出稳定，减小失真。采用自动增益控制（AGC）改善失真和稳定性措施集成运算放大器简介05提供高输入阻抗，低噪声，一般由差分放大电路实现。输入级提供足够高的电压放大倍数，一般由共射放大电路实现。中间级提供低输出阻抗，足够的输出电流和电压，一般由互补对称输出电路实现。输出级为各级放大电路提供合适的偏置电流，决定静态工作点。偏置电路集成运算放大器内部结构集成运放输出电压与输入电压之比，反映了运放的放大能力。开环差模电压放大倍数当集成运放两输入端接地时，流入运放同一输入端的电流的平均值，反映了运放的输入阻抗大小。输入偏置电流当集成运放两输入端接地时，输出电压除以开环差模电压放大倍数所得的等效输入电压，反映了运放的对称性。输入失调电压当集成运放两输入端接地时，流入运放两输入端的电流之差，反映了运放的输入级差分放大电路的性能。输入失调电流主要参数指标解读输入信号从反相输入端引入，输出信号与输入信号反相，且输出电压与输入电压成比例关系。反相比例运算电路同相比例运算电路加法运算电路减法运算电路输入信号从同相输入端引入，输出信号与输入信号同相，且输出电压与输入电压成比例关系。将多个输入信号按比例相加，输出信号为各输入信号的代数和。将两个输入信号相减，输出信号为两输入信号的差。典型应用举例波形发生与变换电路探讨06振荡器是一种不需要输入信号就能自动产生周期性信号的电子电路。它通过正反馈机制使得电路中的信号不断放大，最终产生稳定的振荡波形。振荡器原理设计正弦波振荡器时，需要选择合适的放大电路和反馈网络，确保满足振荡条件。同时，要合理设置振荡频率、幅度和波形纯度等参数，以满足实际应用需求。设计要点正弦波振荡器原理及设计要点通过比较器或施密特触发器将正弦波转换为方波，再经过放大和整形电路得到所需方波信号。方波发生器利用积分电路将方波信号转换为三角波，通过调整积分常数可改变三角波的频率和幅度。三角波发生器在三角波发生器的基础上，通过加入限幅电路将三角波转换为锯齿波。锯齿波发生器非正弦波发生器设计思路幅度变换通过改变放大电路的放大倍数实现波形幅度的变换。频率变换通过改变振荡器的振荡频率实现波形频率的变换。相位变换通过移相电路改变信号的相位，实现波形相位的变换。波形合成将多个不同频率、幅度和相位的信号叠加在一起，形成复杂的合成波形。波形变换方法总结总结与回顾07稳压电源的原理与设计详细讲解了稳压电源的工作原理和设计方法，包括线性稳压电源和开关稳压电源的分析与设计，以及电源性能指标的评价。放大器的频率响应详细阐述了放大器在不同频率下的响应特性，包括幅频特性和相频特性，以及如何通过波特图来表示这些特性。滤波器的原理与设计深入探讨了滤波器的工作原理，包括低通、高通、带通和带阻滤波器的特性与设计方法，以及滤波器的频率响应和相位响应。振荡器的原理与应用介绍了振荡器的基本工作原理，包括正弦波振荡器和非正弦波振荡器的分析与设计方法，以及振荡器在电子系统中的应用。关键知识点总