1、第第 1 章章導言導言1.2模擬電子系統(tǒng)模擬電子系統(tǒng)1.3放大器的基本概念放大器的基本概念1.1電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)1 1.1.1電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)電子系統(tǒng)：由電子器件組成并完成一定功能的電路。電子系統(tǒng)的用途電子系統(tǒng)的用途：產(chǎn)生信號、傳輸信號、處理信號。電子器件的發(fā)展電子器件的發(fā)展：電子管晶體管集成電路第一個真空三極管1906年第一個晶體三極管1947年第一個集成電路1958年電源：為電子器件提供直流電源。電源：為電子器件提供直流電源。1.1.1 電子系統(tǒng)的組成電子系統(tǒng)的組成電子系統(tǒng)由多個功能模塊組成，主要的功能模塊有：電子系統(tǒng)由多個功能模塊組成，主要的功能模塊有：信號源：產(chǎn)生各種波形和頻率

2、的信號。信號源：產(chǎn)生各種波形和頻率的信號。放大器：將信號進行放大。放大器：將信號進行放大。濾波器：濾掉不需要的信號和噪聲，提取有用信號。濾波器：濾掉不需要的信號和噪聲，提取有用信號。數(shù)字邏輯電路：處理數(shù)字信號。數(shù)字邏輯電路：處理數(shù)字信號。整形電路：對信號波形進行轉換或修復。整形電路：對信號波形進行轉換或修復。數(shù)字存儲器：存儲數(shù)字信號。數(shù)字存儲器：存儲數(shù)字信號。轉換器：模數(shù)（轉換器：模數(shù)（A/D）轉換，數(shù)模（）轉換，數(shù)模（D/A）轉換。）轉換。運算電路：對信號進行加、減、微分、積分等運算。運算電路：對信號進行加、減、微分、積分等運算。比較電路：對信號進行比較。比較電路：對信號進行比較。例例：普通

3、調(diào)幅收音機的組成1.1.2 電路設計和系統(tǒng)設計電路設計和系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計：例例：爐溫控制系統(tǒng)電路設計電路設計：1.1.3 電子電路計算機輔助分析與設計軟件電子電路計算機輔助分析與設計軟件常用的兩個常用的兩個EDA軟件軟件1. PSPICE2. Multisim EDA（電子設計自動化）軟件是電子工程師的得力助手，是現(xiàn)代電子設計應掌握的工具。電路仿真是EDA軟件的重要應用之一。Multisim 虛擬仿真實驗：反相比例放大器例：例：1.2.11.2.1模擬信號和數(shù)字信號模擬信號和數(shù)字信號1.21.2模擬電子系統(tǒng)模擬電子系統(tǒng)模擬信號：模擬信號：隨時間連續(xù)變化的物理量所表示的信號。隨時間連續(xù)變

4、化的物理量所表示的信號。例如：語音信號、電機的運行速度、例如：語音信號、電機的運行速度、正弦電壓源的輸出電壓等。正弦電壓源的輸出電壓等。數(shù)字信號：數(shù)字信號：時間上是離散的、數(shù)值上是不連續(xù)的信號。時間上是離散的、數(shù)值上是不連續(xù)的信號。例如：控制交通紅綠燈轉換的信號、例如：控制交通紅綠燈轉換的信號、脈沖電壓源的輸出電壓等。脈沖電壓源的輸出電壓等。例：例： 模擬信號通過采樣和量化可轉換為數(shù)字信號模擬信號通過采樣和量化可轉換為數(shù)字信號（A/D轉換）轉換） 數(shù)字信號數(shù)字信號 通過重構可以轉換為模擬信號通過重構可以轉換為模擬信號 （D/A轉換）轉換）例：例：1.2.21.2.2模擬電子系統(tǒng)模擬電子系統(tǒng)電子

5、系統(tǒng)分為：電子系統(tǒng)分為：模擬電子系統(tǒng)：模擬電子系統(tǒng)：處理模擬信號的電子線路。處理模擬信號的電子線路。數(shù)字電子系統(tǒng)：數(shù)字電子系統(tǒng)：處理數(shù)字信號的電子線路。處理數(shù)字信號的電子線路。數(shù)?；旌闲碗娮酉到y(tǒng)：數(shù)?；旌闲碗娮酉到y(tǒng)：電路中既有數(shù)字信號，也有模擬信號。電路中既有數(shù)字信號，也有模擬信號。電路中既有數(shù)字信號，也有模擬信號。典型的模擬電子系統(tǒng)框圖：典型的模擬電子系統(tǒng)框圖：例：擴音器例：擴音器1 1.3.3放大器的基本概念放大器的基本概念 1.3.1 1.3.1 放大的概念放大的概念 1.3.2 1.3.2 放大器的主要性能指標放大器的主要性能指標 1.3.3 1.3.3 放大器的分類和電路模型放大器的

6、分類和電路模型 1.3.4 1.3.4 放大器的頻率響應放大器的頻率響應1.3.11.3.1放大的概念放大的概念u 放大電路將輸入端的微弱電信號放大，使輸出端獲得放大電路將輸入端的微弱電信號放大，使輸出端獲得較大的電壓或電流信號，可以有較大的信號功率輸出。較大的電壓或電流信號，可以有較大的信號功率輸出。u 輸出信號增加的功率由放大器的直流電源提供，放大輸出信號增加的功率由放大器的直流電源提供，放大的實質(zhì)是小能量對大能量的控制，是能量的轉換。的實質(zhì)是小能量對大能量的控制，是能量的轉換。對于信號源而言，放大對于信號源而言，放大器是信號源的負載，負器是信號源的負載，負載的大小用放大器的輸載的大小用放

7、大器的輸入電阻來描述。入電阻來描述。對于負載而言，放大器是負載對于負載而言，放大器是負載的信號源，這個信號源的大小的信號源，這個信號源的大小由放大器的增益決定，而信號由放大器的增益決定，而信號源的內(nèi)阻由放大器的輸出電阻源的內(nèi)阻由放大器的輸出電阻決定。決定。例：例：擴音器例：例：1.3.2放大器的主要性能指標放大器的主要性能指標 放大器的性能指標放大器的性能指標是根據(jù)各種放大器的一般要求是根據(jù)各種放大器的一般要求提出的，它提出的，它反映了放大器性能的優(yōu)劣反映了放大器性能的優(yōu)劣。 對放大器的一般要求主要包括以下幾點。對放大器的一般要求主要包括以下幾點。（）要有較強的放大能力，即（）要有較強的放大能

8、力，即放大倍數(shù)要高放大倍數(shù)要高。（）（）失真應盡可能小失真應盡可能小。放大器在放大時要求輸出。放大器在放大時要求輸出信號能保持和復現(xiàn)輸入信號，即輸出信號波形與信號能保持和復現(xiàn)輸入信號，即輸出信號波形與輸入信號波形相同。放大器只有在信號基本不失輸入信號波形相同。放大器只有在信號基本不失真的情況下，放大才有意義，因此失真應盡可能真的情況下，放大才有意義，因此失真應盡可能小。小。（）工作穩(wěn)定可靠，且噪聲小。（）工作穩(wěn)定可靠，且噪聲小。放大器的主要性能指標放大器的主要性能指標 (1)(1)增益（放大倍數(shù)）增益（放大倍數(shù)） (2)(2)輸入電阻輸入電阻Ri (3)(3)輸出電阻輸出電阻Ro (4)(4)

9、通頻帶通頻帶 (5)(5)最大輸出幅度最大輸出幅度 (6)(6)非線性失真系數(shù)非線性失真系數(shù) (7)(7)最大輸出功率與效率最大輸出功率與效率1. 增益增益電壓增益：iouuuA ui輸入電壓， uo輸出電壓電流增益：ioiiiA ii輸入電流， io輸出電流功率增益：ioPPG Pi輸入功率， Po輸出功率在輸出信號不失真的條件下，定義各種增益如下。2. 輸入電阻輸入電阻iiiiuR 3. 輸出電阻輸出電阻 若給出放大電路的內(nèi)部結構和參數(shù)，可用電路分析方法計算出以上各性能指標（這是本課程的主要內(nèi)容）；這些指標也可通過實驗測得，實驗時要注意，電路應正常工作在放大狀態(tài)，且輸出信號沒有失真。輸入電

10、阻越大可輸入電阻越大可以從信源處得到以從信源處得到更多凈輸入電壓。更多凈輸入電壓。輸出電阻是表明放大電路輸出電阻是表明放大電路帶負載的能力，帶負載的能力，Ro大表明大表明放大電路帶負載的能力差，放大電路帶負載的能力差，輸出電壓越不穩(wěn)定，反之輸出電壓越不穩(wěn)定，反之則強。則強。1.3.31.3.3放大器的分類和電路模型放大器的分類和電路模型根據(jù)信號頻率分：根據(jù)信號頻率分：u 直流放大器u 交流放大器l 低頻放大器l 高頻放大器根據(jù)器件分：根據(jù)器件分：u 分立元件放大器l 晶體管放大電路l 場效應管放大電路u 集成放大器根據(jù)用途分：根據(jù)用途分：u 電壓放大器u 電流放大器u 互導放大器u 互阻放大器

11、下面重下面重點介紹點介紹 在輸入端，放大電路可看作是信號源的負載，在輸入端，放大電路可看作是信號源的負載，希望它對信號源的影響盡量?。辉谳敵龆?，放大電希望它對信號源的影響盡量?。辉谳敵龆?，放大電路可看作是負載的信號源，希望其輸出量受負載的路可看作是負載的信號源，希望其輸出量受負載的影響盡量小，帶負載的能力強。影響盡量小，帶負載的能力強。1. 電壓放大器電壓放大器特點特點：l 輸入電阻很大（與信號源內(nèi)阻相比）。l 輸出電阻很?。ㄅc負載電阻相比） ，輸出端近似于理想 的受控電壓源。理想情況理想情況：輸入阻抗無窮大，輸出阻抗為零。Auoui常用的電路模型：常用的電路模型：開路電壓增益：LiouoRu

12、uA可求得：uoLoLiouARRRuuAAuouiuoLoLisiuisisiiosousARRRRRRARRRuuuuuuAuLiiiLoioiARRRuRuiiALi2uiuiiooioRRAAAIUIUPPG2. 電流放大器電流放大器常用的電路模型：常用的電路模型：特點特點：l 輸入電阻很?。ㄅc信號源內(nèi)阻相比）。l 輸出電阻很大（與負載電阻相比） ，輸出端近似于理想 的受控電流源。理想情況理想情況：輸入阻抗為零，輸出阻抗無窮大。短路電流增益：0ioiscLRiiA3. 互導放大器互導放大器特點特點：l 輸入電阻很大（與信號源內(nèi)阻相比）。l 輸出電阻很大（與負載電阻相比） ，輸出端近似于

13、理想 的受控電流源。理想情況理想情況：輸入阻抗為無窮大，輸出阻抗無窮大。短路互導增益：0iomscLRuiG常用的電路模型：常用的電路模型：4. 互阻放大器互阻放大器常用的電路模型：常用的電路模型：特點特點：l 輸入電阻很?。ㄅc信號源內(nèi)阻相比）。l 輸出電阻很?。ㄅc負載電阻相比） ，輸出端近似于理想 的受控電壓源。理想情況理想情況：輸入阻抗為零，輸出阻抗為零。開路互阻增益：LiomocRiuR例：例：已知圖示電路中的放大器正常工作在放大狀態(tài)，RL為1k。測得Auoui,V2 . 0iu,mA1 . 0ii，V4ouV5輸出端開路電壓ocu求（1）Ri， Ro ，Auo；（2）短路電流增益Aisc 。解：解：k21 . 02 . 0iiiiuR252 . 05iocuouuA2501000445LooocoRuuuR200252502000uooiiioiuo0ioiscLARRRuRuAiiAR由于放大電路中存在電抗元件，晶體管存在極間電容，由于放大電路中存在電抗元件，晶體管存在極間電容，因此在正弦信號作用下，放大電路輸出變量的幅值和相位因此在正弦信號作用下，放大電路輸出變量的幅值和相位與輸入信號的頻率有關，稱為放大器的與輸入信號的頻率有關，稱為放大器的頻率響應或頻率特頻率