模电学习基础

学习模电的好材料

1.1 课程慨述 1.2 电子学发展史 1.3 信号的传输与电子系统 1.4 放大电路的基本知识

1.5 学习方法与要求

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1.3 信号的传输与电子系统1.3.1 电子系统 传输信号，由三部分组成： 信号获取 依靠传感器得到电信号 信号处理 对信号加工，适合传输 信号执行 完成系统的最终任务光电管 放大器 计数器 显示器

激光测距电子系统2

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信号： 信息的载体T/℃ 2 200.5 2 200.0 2 199.5

0

10

20

30

40

50

60

70

80 t/s

温度波动曲线

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1.3.2 信号描述(1)信号源等效电路+ RS

VS-

Ri

IS

RS

Ri

(2)正弦电压信号v(t)Vm t

v(t ) Vm sin( t ) G ( )

Vmπ

(3) 模拟与数字信号 时间和幅值均连续为模拟信号

ω0

ω

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电信号源的电路表达形式

RS + VS -

电 子 系 统

转换IS RS

电压源等效电路

戴 维 宁

诺 顿

电 子 系 统

电流源等效电路

VS IS RS5

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信号及其频谱电信的时域与频域表示A. 正弦信号v(t ) Vm sin( 0 t )T 2 T= = f Vm

时域

O

t

Vm

0

0 2 f

Vm

频域

O

6

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频谱：将一个信号分解为正弦信 电信的时域与频域表示 号的集合，得到其正弦信号幅值 B. 方波信号 随角频率变化的分布，称为该信 号的频谱。 满足狄利克雷条件，展开成 傅里叶级数

T=

时域

0

Vs O t

VS 2VS 1 1 (sin 0 t sin 3 0 t sin5 0 t ) 2 3 5 其中 0 2 T v( t ) VS ——直流分量 2 2VSVs Vs 2Vs

频域

——基波分量

2Vs O

2Vs

2VS 1 ——三次谐波分量 3

7

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电信的时域与频域表示C. 非周期信号傅里叶变换：

T/℃ 2 200.5 2 200.0 2 199.5

时域

周期信号非周期信号

离散频率函数0 10 20 30 40 50 60 70 80 t/s

连续频率函数T/℃

非周期信号包含了所有可能的频 率成分 (0 )

频域

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。O

c

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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。 数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。 处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。

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1.4 放大电路的基本知识1.4.1 模拟信号的放大

1.4.2 放大电路模型 电压放大模型 互阻放大模型 隔离放大电路模型

电流放大模型 互导放大模型

1.4.3 放大电路的主要性能指标 输入电阻 输出电阻 增益 频率响应及带宽 非线性失真10

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1.4 放大电路的基本知识1.4.1 模拟信号的放大电压放大 互阻放大 Vo=AVVi Vo=ARIi 电流放大 互导放大 Io=AIIi Io=AGVi

ui

Au

uo

1.4.2 放大电路模型电压放大+ VS-

+ RS Ri

Vi-

+

+ Ro R L Vo-

AV0Vi-

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Vo RL AV AVo Vi RL RO Ri Vi VS Ri RS电流放大ISRS Ri

要求 RL» O R

要求 Ri» s RIiAISIi RS

Io

RL

RO I O AIS I i RL RO RS Ii I S Ri RS

要求 RO» L R 要求 RS» i R

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1.4.1 模拟信号的放大信号源+ Vs – Ii Rs + Vi – 放大电路 + Vo – Io RL

负载

电压增益(电压放大倍数) Vo AV Vi

电流增益 Io AI Ii

互阻增益 Vo AR Ii ( )

互导增益 Io AG Vi (S )13

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1.4.2 放大电路模型信号源+ Vs – Ii Rs + Vi – 放大电路 + Vo – Io RL

负载

放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大 电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。 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

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1.4.2 放大电路模型1. 电压放大模型 AVO ——负载开路时的电压增益+ Vs – Rs + Vi – Ri – + AVOVi Ro + Vo – RL

Ri ——输入电阻Ro ——输出电阻 由输出回路得 Vo AVOVi RL Ro RL

RL Vo 则电压增益为 AV AVO Ro RL Vi由此可见

RL

AV

即负载的大小会影响增益的大小

要想减小负载的影响，则希望…? (考虑改变放大电路的参数)

Ro RL

理想情况 Ro 0

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1.4.2 放大电路模型另一方面，考虑到 输入回路对信号源的 衰减Rs + Vs – + Vi – Ri – + AVOVi Ro + Vo – RL

有 Vi

Ri Vs Rs Ri

要想减小衰减，则希望…?Ri Rs理想

Ri 16

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1.4.2 放大电路模型2. 电流放大模型+ + VV s s –– RsIi

Ro + + V Vii – –

Io+ Vo – R RLL

Rs

+ AVOVi Ri 放大电路 Vo – –

+

关心输出 电流与输入电 流的关系

电压放大模型

电流放大模型17

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1.4.2 放大电路模型2. 电流放大模型 AIS ——负载短路时的电流增益 由输出回路得

I o AIS I i则电流增益为

Ro Ro RL

Ro Io AIS AI Ro RL Ii Ii Is Rs Rs Ri

由此可见

RL

AI

要想减小负载的影响，则希望…?Ro RL由输入回路得

理想情况 Ro

R 要想减小对信号源的衰减，则希望…? i Rs

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