電子技術基礎(模擬部分)

1、1 fundamental of electronic technology ctgu 2 1.1 課程慨述課程慨述 1.2 電子學發(fā)展史電子學發(fā)展史 1.3 信號的傳輸與電子系統(tǒng)信號的傳輸與電子系統(tǒng) 1.4 放大電路的基本知識放大電路的基本知識 1.5 學習方法與要求學習方法與要求 3 fundamental of electronic technology ctgu 4 電子技術基礎電子技術基礎課程（含模擬部分和數(shù)字部分）是電氣課程（含模擬部分和數(shù)字部分）是電氣 信息類各專業(yè)的技術基礎課程，是一門理論性與應用性都信息類各專業(yè)的技術基礎課程，是一門理論性與應用性都 很強的課程。課程教學環(huán)節(jié)包

2、括：理論課教學和實驗教學。很強的課程。課程教學環(huán)節(jié)包括：理論課教學和實驗教學。 實踐教學環(huán)節(jié)獨立設課，主要有：電子工程實踐、電工測實踐教學環(huán)節(jié)獨立設課，主要有：電子工程實踐、電工測 量與實驗技術、電子線路設計等。量與實驗技術、電子線路設計等。 本課程是研究各種半導體器件的性能、電路及其應用的學本課程是研究各種半導體器件的性能、電路及其應用的學 科。課程的任務是使學生獲得電子技術的基本理論、基本科。課程的任務是使學生獲得電子技術的基本理論、基本 知識和基本分析方法。培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力和知識和基本分析方法。培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力和 初步具備電子線路的設計、應用能力。學生可上課程網(wǎng)站

3、初步具備電子線路的設計、應用能力。學生可上課程網(wǎng)站 下載資料和答疑。下載資料和答疑。 課程平時成績占課程平時成績占40%40%（其中課外作業(yè)占（其中課外作業(yè)占20%20%、課堂作業(yè)及小、課堂作業(yè)及小 測驗占測驗占10%10%、課堂考勤占、課堂考勤占10%10%），期末考試成績占），期末考試成績占60%60%（以（以 閉卷考試為主，從課程試題庫隨機抽題）。閉卷考試為主，從課程試題庫隨機抽題）。 5 1750年，年，指出：雷電與摩擦生電是一回事指出：雷電與摩擦生電是一回事 1785年，年，總結出電荷的力學定理總結出電荷的力學定理 1800年，年，創(chuàng)立了電位差理論創(chuàng)立了電位差理論 1820年，年，發(fā)

4、現(xiàn)導線通電磁針偏轉發(fā)現(xiàn)導線通電磁針偏轉 1831年，年，完成磁生電實驗完成磁生電實驗 1865年，年，發(fā)表電磁理論公式發(fā)表電磁理論公式 1888年，年，證明了電磁波的存在證明了電磁波的存在 1896年，年，發(fā)明電報，獲發(fā)明電報，獲1908年諾貝爾獎年諾貝爾獎 1897年，年，發(fā)現(xiàn)電子，獲發(fā)現(xiàn)電子，獲1906年諾貝爾獎年諾貝爾獎 1947年，年，發(fā)明晶體管，獲發(fā)明晶體管，獲56年諾貝爾獎年諾貝爾獎 1958年，年，發(fā)明集成電路，獲發(fā)明集成電路，獲2000年諾貝爾獎年諾貝爾獎 6 17061706年年1 1月月1717日，本杰明日，本杰明. .富蘭克林出生在北美州的波富蘭克林出生在北美州的波 士頓

5、。士頓。17461746年，一位英國學者在波士頓利用玻璃管和萊頓年，一位英國學者在波士頓利用玻璃管和萊頓 瓶表演了電學實驗。富蘭克林懷著極大的興趣觀看了他的瓶表演了電學實驗。富蘭克林懷著極大的興趣觀看了他的 表演，并被電學這一剛剛興起的科學強烈地吸引住了。他表演，并被電學這一剛剛興起的科學強烈地吸引住了。他 寫了一篇名叫寫了一篇名叫的論文，的論文， 并送給了英國皇家學會。并送給了英國皇家學會。 17521752年年6 6月富蘭克林和他的兒子一道拉著風箏線，此月富蘭克林和他的兒子一道拉著風箏線，此 時，剛好一道閃電從風箏上掠過，富蘭克林用手靠近風箏時，剛好一道閃電從風箏上掠過，富蘭克林用手靠近風

6、箏 上的鐵絲，立即掠過一種恐怖的麻木感。他抑制不住內心上的鐵絲，立即掠過一種恐怖的麻木感。他抑制不住內心 的激動，大聲呼喊：的激動，大聲呼喊：“威廉，我被電擊了！威廉，我被電擊了！”隨后，他又隨后，他又 將風箏線上的電引入萊顧瓶中?；氐郊依镆院?，富蘭克林將風箏線上的電引入萊顧瓶中。回到家里以后，富蘭克林 用雷電進行了各種電學實驗，證明了天上的雷電與人工摩用雷電進行了各種電學實驗，證明了天上的雷電與人工摩 擦產生的電具有完全相同的性質。富蘭克林關于天上和人擦產生的電具有完全相同的性質。富蘭克林關于天上和人 間的電是同一種東西的假說，在他自己的這次實驗中得到間的電是同一種東西的假說，在他自己的這次

7、實驗中得到 了光輝的證實。了光輝的證實。 17531753年，俄國著名電學家利赫曼為了驗年，俄國著名電學家利赫曼為了驗 證富蘭克林的實驗，不幸被雷電擊死，這是做電實驗的第證富蘭克林的實驗，不幸被雷電擊死，這是做電實驗的第 一個犧牲者。經過多次試驗，他制成了一根實用的避雷針。一個犧牲者。經過多次試驗，他制成了一根實用的避雷針。 他把幾米長的鐵桿，用絕緣材料固定在屋頂，桿上緊拴著他把幾米長的鐵桿，用絕緣材料固定在屋頂，桿上緊拴著 一根粗導線，一直通到地里。當雷電襲擊房子的時候，它一根粗導線，一直通到地里。當雷電襲擊房子的時候，它 就沿著金屬桿通過導線直達大地，房屋建筑完好無損。就沿著金屬桿通過導線

8、直達大地，房屋建筑完好無損。 7 庫侖在庫侖在17361736年年6 6月月1414日生于法國昂古萊姆。青少年日生于法國昂古萊姆。青少年 時期，他就受到了良好的教育。他后來到巴黎軍事工時期，他就受到了良好的教育。他后來到巴黎軍事工 程學院學習，離開學校后，他進入西印度馬提尼克皇程學院學習，離開學校后，他進入西印度馬提尼克皇 家工程公司工作。工作了八年以后，他又在?？怂箥u家工程公司工作。工作了八年以后，他又在?？怂箥u 瑟堡等地服役。這時庫侖就已開始從事科學研究工作，瑟堡等地服役。這時庫侖就已開始從事科學研究工作， 他把主要精力放在研究工程力學和靜力學問題上。他把主要精力放在研究工程力學和靜力學問

9、題上。 17771777年法國科學院懸賞，征求改良航海指南針中的年法國科學院懸賞，征求改良航海指南針中的 磁針的方法。庫侖對磁力進行深入細致的研究發(fā)現(xiàn)扭磁針的方法。庫侖對磁力進行深入細致的研究發(fā)現(xiàn)扭 力和針轉過的角度成比例關系，從而可利用這種裝置力和針轉過的角度成比例關系，從而可利用這種裝置 算出靜電力或磁力的大小。這導致他發(fā)明了扭秤，算出靜電力或磁力的大小。這導致他發(fā)明了扭秤， 17821782年，他當選為法國科學院院士。年，他當選為法國科學院院士。 17851785年，庫侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學中著年，庫侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學中著 名的庫侖定律。即名的庫侖定律。即 。庫侖定律

10、是電學發(fā)展。庫侖定律是電學發(fā)展 史上的第一個定量規(guī)律，它使電學的研究從定性進入史上的第一個定量規(guī)律，它使電學的研究從定性進入 定量階段，是電學史中的一塊重要的里程碑。電荷的定量階段，是電學史中的一塊重要的里程碑。電荷的 單位庫侖就是以他的姓氏命名的。同年，他在給法國單位庫侖就是以他的姓氏命名的。同年，他在給法國 科學院的科學院的電力定律電力定律的論文中詳細地介紹了他的實的論文中詳細地介紹了他的實 驗裝置，測試經過和實驗結果。驗裝置，測試經過和實驗結果。 8 伏特出生于意大利科莫一個富有的天主教家庭里。伏特伏特出生于意大利科莫一個富有的天主教家庭里。伏特 在青年時期就開始了電學實驗，伏特十六歲時

11、開始與一些在青年時期就開始了電學實驗，伏特十六歲時開始與一些 著名的電學家通信，伏特對靜電的了解至少可以和當時最著名的電學家通信，伏特對靜電的了解至少可以和當時最 好的電學家媲美。不久他就開始應用他的理論制造各種有好的電學家媲美。不久他就開始應用他的理論制造各種有 獨創(chuàng)性的儀器，獨創(chuàng)性的儀器，17751775年由于起電盤的發(fā)明，使伏特擔任了年由于起電盤的發(fā)明，使伏特擔任了 科莫一些學校的物理教授。后來他被任命為帕維亞大學物科莫一些學校的物理教授。后來他被任命為帕維亞大學物 理學教授，正是在那里他作出了他的劃時代的發(fā)現(xiàn)。他當理學教授，正是在那里他作出了他的劃時代的發(fā)現(xiàn)。他當 時還被選為法國科學院

12、的通迅院士，不久又被選為倫敦皇時還被選為法國科學院的通迅院士，不久又被選為倫敦皇 家學會的外國會員。家學會的外國會員。 伏特發(fā)現(xiàn)導電體可以分為兩大類。第一類是金屬，它們伏特發(fā)現(xiàn)導電體可以分為兩大類。第一類是金屬，它們 接觸時會產生電勢差；第二類是電解質，第二類導體互相接觸時會產生電勢差；第二類是電解質，第二類導體互相 接觸時不會產生明顯的電勢差，第一類導體可依次排列起接觸時不會產生明顯的電勢差，第一類導體可依次排列起 來，使其中第一種相對于后面的一種是正的，例如鋅對銅來，使其中第一種相對于后面的一種是正的，例如鋅對銅 是正的是正的, ,在一個金屬鏈中在一個金屬鏈中, ,一種金屬和最后一種金屬之

13、間的一種金屬和最后一種金屬之間的 電勢差是一樣的。電勢差是一樣的。 因為它是由浸在酸溶液中的鋅板、銅板和布片重復許多層因為它是由浸在酸溶液中的鋅板、銅板和布片重復許多層 而構成的。他在而構成的。他在論不同導電物質接觸產生的電論不同導電物質接觸產生的電中介紹中介紹 了他的發(fā)明。電堆能產生連續(xù)的電流，它的強度的數(shù)量級了他的發(fā)明。電堆能產生連續(xù)的電流，它的強度的數(shù)量級 比從靜電起電機能得到的電流大，由此開始了一場真正的比從靜電起電機能得到的電流大，由此開始了一場真正的 科學革命?？茖W革命。 9 法拉第法拉第1791年年9月月22日生在一個手工工人家庭日生在一個手工工人家庭,21,21歲時歲時 當上了

14、戴維的助手。法拉第所研究的課題廣泛多樣，按編當上了戴維的助手。法拉第所研究的課題廣泛多樣，按編 年順序排列年順序排列, ,有如下各方面：鐵合金研究（有如下各方面：鐵合金研究（1818181818241824）；）； 氯和碳的化合物（氯和碳的化合物（18201820）；電磁轉動（）；電磁轉動（18211821）；氣體液化）；氣體液化 （18231823，18451845）；光學玻璃（）；光學玻璃（1825182518311831）；苯的發(fā)明）；苯的發(fā)明 （18251825）；電磁感應現(xiàn)象（）；電磁感應現(xiàn)象（18311831）；不同來源的電的同一）；不同來源的電的同一 性（性（18321832）；

15、電化學分解（）；電化學分解（18321832年起）；靜電學，電介質年起）；靜電學，電介質 （18351835年起）；氣體放電（年起）；氣體放電（18351835年）；光、電和磁（年）；光、電和磁（18451845 年起）；抗磁性（年起）；抗磁性（18451845年起）；年起）；“射線振動思想射線振動思想”（18461846 年起）；重力和電（年起）；重力和電（18491849年起）；時間和磁性（年起）；時間和磁性（18571857年起）年起） 1821年他研究了奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁作用，作出了一年他研究了奧斯特發(fā)現(xiàn)的電流的磁作用，作出了一 項重大發(fā)現(xiàn)：磁作用的方向是與產生磁作用的電流的方向項重

16、大發(fā)現(xiàn)：磁作用的方向是與產生磁作用的電流的方向 垂直的。垂直的。 。 法拉第堅信，電與磁的關系必須被推廣，如果電流能法拉第堅信，電與磁的關系必須被推廣，如果電流能 產生磁場，磁場也一定能產生電流。法拉第為此冥思苦想產生磁場，磁場也一定能產生電流。法拉第為此冥思苦想 了十年。他做了許多次實驗結果都失敗了。直到了十年。他做了許多次實驗結果都失敗了。直到18311831年年年年 底，他才取得了巨大的突破，底，他才取得了巨大的突破，。奠。奠 定了現(xiàn)代電力工業(yè)的基礎。定了現(xiàn)代電力工業(yè)的基礎。 。 10 麥克斯韋麥克斯韋18311831年年6 6月出生于英國愛丁堡，月出生于英國愛丁堡， 1414歲在中學時

17、期歲在中學時期 就發(fā)表了第一篇科學論文就發(fā)表了第一篇科學論文論卵形曲線的機械畫法論卵形曲線的機械畫法，1616 歲進入愛丁堡大學學習物理，三年后，他轉學到劍橋大學三歲進入愛丁堡大學學習物理，三年后，他轉學到劍橋大學三 一學院。在劍橋學習時，打下了扎實的數(shù)學基礎，為他爾后一學院。在劍橋學習時，打下了扎實的數(shù)學基礎，為他爾后 把數(shù)學分析和實驗研究緊密結合創(chuàng)造了條件。把數(shù)學分析和實驗研究緊密結合創(chuàng)造了條件。 麥克斯韋在總結前人工作的基礎上，引入位移電流的概麥克斯韋在總結前人工作的基礎上，引入位移電流的概 念，建立了一組微分方程。念，建立了一組微分方程。 ，麥克斯韋方程組表明，麥克斯韋方程組表明， 空

18、間某處只要有變化的磁場就能激發(fā)出渦旋電場，而變化的空間某處只要有變化的磁場就能激發(fā)出渦旋電場，而變化的 電場又能激發(fā)渦旋磁場。交變的電場和磁場互相激發(fā)就形成電場又能激發(fā)渦旋磁場。交變的電場和磁場互相激發(fā)就形成 了連續(xù)不斷的電磁振蕩即電磁波。麥克斯韋方程還說明，電了連續(xù)不斷的電磁振蕩即電磁波。麥克斯韋方程還說明，電 磁波的速度只隨介質的電和磁的性質而變化，由此式可證明磁波的速度只隨介質的電和磁的性質而變化，由此式可證明 電微波在真空中傳播的速度，等于光在真空中傳播的速度。電微波在真空中傳播的速度，等于光在真空中傳播的速度。 這不是偶然的巧合，而是由于光和電磁波在本質上是相同的。這不是偶然的巧合，

19、而是由于光和電磁波在本質上是相同的。 光是一定波長的電磁波，這就是麥克斯韋創(chuàng)立的光的電磁學光是一定波長的電磁波，這就是麥克斯韋創(chuàng)立的光的電磁學 說。說。 麥克斯韋依據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、麥克斯韋依據(jù)庫侖、高斯、歐姆、安培、畢奧、薩伐爾、 法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實驗成果，建立了第一個完整法拉第等前人的一系列發(fā)現(xiàn)和實驗成果，建立了第一個完整 的電磁理論體系，不僅科學地預言了電磁波的存在，而且揭的電磁理論體系，不僅科學地預言了電磁波的存在，而且揭 示了光、電、磁現(xiàn)象的本質的統(tǒng)一性，完成了物理學的又一示了光、電、磁現(xiàn)象的本質的統(tǒng)一性，完成了物理學的又一 次大綜合。這一理論自然科學

20、的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工次大綜合。這一理論自然科學的成果，奠定了現(xiàn)代的電力工 業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎。業(yè)、電子工業(yè)和無線電工業(yè)的基礎。 11 赫茲，德國物理學家，生于漢堡。十九歲入德累斯頓工赫茲，德國物理學家，生于漢堡。十九歲入德累斯頓工 學院學工程，由于對自然科學的愛好，次年轉入柏林大學，學院學工程，由于對自然科學的愛好，次年轉入柏林大學， 1885年任卡爾魯厄大學物理學教授。年任卡爾魯厄大學物理學教授。1889年，擔任波恩大年，擔任波恩大 學物理學教授。學物理學教授。 赫茲根據(jù)電容器經由電火花隙會產生振蕩原理，設計了赫茲根據(jù)電容器經由電火花隙會產生振蕩原理，設計了 一套電磁波發(fā)生

21、器和一簡單的檢波器來探測電磁波，赫茲一套電磁波發(fā)生器和一簡單的檢波器來探測電磁波，赫茲 在暗室遠端的墻壁上覆有可反射電波的鋅板，入射波與反在暗室遠端的墻壁上覆有可反射電波的鋅板，入射波與反 射波重迭應產生駐波，他以檢波器在距振蕩器不同距離處射波重迭應產生駐波，他以檢波器在距振蕩器不同距離處 偵測加以證實。赫茲先求出振蕩器的頻率，又以檢波器量偵測加以證實。赫茲先求出振蕩器的頻率，又以檢波器量 得駐波的波長，二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克得駐波的波長，二者乘積即電磁波的傳播速度。正如麥克 斯韋預測的一樣。電磁波傳播的速度等于光速。斯韋預測的一樣。電磁波傳播的速度等于光速。 由他的振由他的振

22、蕩器所發(fā)出的電磁波是平面偏振波，其電場平行于振蕩器蕩器所發(fā)出的電磁波是平面偏振波，其電場平行于振蕩器 的導線，而磁場垂直于電場，且兩者均垂直傳播方向。的導線，而磁場垂直于電場，且兩者均垂直傳播方向。 18891889年在一次著名的演說中，赫茲明確的指出，光是一年在一次著名的演說中，赫茲明確的指出，光是一 種電磁現(xiàn)象。第一次以電磁波傳遞訊息是種電磁現(xiàn)象。第一次以電磁波傳遞訊息是18961896年意大利的年意大利的 馬可尼開始的。馬可尼開始的。19011901年，馬可尼又成功的將訊號送到大西年，馬可尼又成功的將訊號送到大西 洋彼岸的美國。洋彼岸的美國。2020世紀無線電通訊更有了異常驚人的發(fā)展。世

23、紀無線電通訊更有了異常驚人的發(fā)展。 赫茲實驗不僅證實麥克斯韋的電磁理論，更為無線電、電赫茲實驗不僅證實麥克斯韋的電磁理論，更為無線電、電 視和雷達的發(fā)展找到了途徑。視和雷達的發(fā)展找到了途徑。 12 1824年年6月月26日開爾文生于愛爾蘭的貝爾法斯特。原日開爾文生于愛爾蘭的貝爾法斯特。原 名名w.w.湯姆孫。湯姆孫。 1010歲時就進格拉斯哥大學預科學習。歲時就進格拉斯哥大學預科學習。 18451845年畢業(yè)于劍橋大學，年畢業(yè)于劍橋大學，18461846年受聘為格拉斯哥大學物年受聘為格拉斯哥大學物 理學教授理學教授1890189018951895年任倫敦皇家學會會長。年任倫敦皇家學會會長。18

24、771877年被年被 選為法國科學院院士。選為法國科學院院士。 開爾文研究范圍廣泛，在熱學、電磁學、流體力學、開爾文研究范圍廣泛，在熱學、電磁學、流體力學、 光學、地球物理、數(shù)學、工程應用等方面都做出了貢獻。光學、地球物理、數(shù)學、工程應用等方面都做出了貢獻。 他一生發(fā)表論文多達他一生發(fā)表論文多達600600余篇，取得余篇，取得7070種發(fā)明專利，種發(fā)明專利， 他的文章影響了麥克斯韋，后者向他請教，希望能他的文章影響了麥克斯韋，后者向他請教，希望能 和他研究同一課題，并給了他極高的贊譽。和他研究同一課題，并給了他極高的贊譽。18551855年他研年他研 究了電纜中信號傳播情況，解決了長距離海底電

25、纜通訊究了電纜中信號傳播情況，解決了長距離海底電纜通訊 的一系列理論和技術問題。由湯姆孫和亥姆霍茲起主導的一系列理論和技術問題。由湯姆孫和亥姆霍茲起主導 作用的在巴黎召開的國際代表大會，和作用的在巴黎召開的國際代表大會，和18931893年在芝加哥年在芝加哥 召開的另一次代表大會，正式采用伏特、安培、法拉和召開的另一次代表大會，正式采用伏特、安培、法拉和 歐姆等作為電學單位，這一新的單位制，從此它們被普歐姆等作為電學單位，這一新的單位制，從此它們被普 遍使用。遍使用。 13 杰克杰克s s基爾比基爾比，曾長期供職于美國著名的，曾長期供職于美國著名的德州儀德州儀 器公司器公司，出生于美國堪薩斯州

26、，曾獲美國伊利諾伊州電，出生于美國堪薩斯州，曾獲美國伊利諾伊州電 子子工程學工程學學士和威斯康星州電子工程學碩士。他從學士和威斯康星州電子工程學碩士。他從19471947 年開始從事年開始從事消費類電子消費類電子產品的開發(fā)，產品的開發(fā)，19581958年加入德州儀年加入德州儀 器公司，從事計算機集成電路研究和開發(fā)。器公司，從事計算機集成電路研究和開發(fā)。19701970年年榮獲榮獲 美國國家科學獎章。美國國家科學獎章。19821982年，他的名字被寫入了美國發(fā)年，他的名字被寫入了美國發(fā) 明家名人堂，獲得了與亨利明家名人堂，獲得了與亨利福特、愛迪生和懷特兄弟福特、愛迪生和懷特兄弟 并列的榮譽。他目

27、前擁有六十多項美國專利，是電器和并列的榮譽。他目前擁有六十多項美國專利，是電器和 電子工程師電子工程師協(xié)會的成員。協(xié)會的成員。 基爾比獨自研究期間，漸漸形成一個天才的想法：基爾比獨自研究期間，漸漸形成一個天才的想法： 。另外，。另外， 既然所有元器件都可以用同一塊材料制造，那么這些部既然所有元器件都可以用同一塊材料制造，那么這些部 件可以先在同一塊材料上就地制造，再相互連接，最終件可以先在同一塊材料上就地制造，再相互連接，最終 形成完整的電路。他選用了半導體硅。形成完整的電路。他選用了半導體硅。 集成電路取代了晶體管，為開發(fā)電子產品的各種功集成電路取代了晶體管，為開發(fā)電子產品的各種功 能鋪平了

28、道路，并且大幅度降低了成本，它的誕生，使能鋪平了道路，并且大幅度降低了成本，它的誕生，使 微處理器的出現(xiàn)成為了可能，也使計算機變成普通人可微處理器的出現(xiàn)成為了可能，也使計算機變成普通人可 以親近的日常工具。集成技術的應用，催生了更多方便以親近的日常工具。集成技術的應用，催生了更多方便 快捷的電子產品，比如常見的手持電子計算器，就是基快捷的電子產品，比如常見的手持電子計算器，就是基 爾比繼集成電路之后的一個新發(fā)明。爾比繼集成電路之后的一個新發(fā)明。”。 基爾比獲獎后對青年人的特別建議：基爾比獲獎后對青年人的特別建議： 電子學是一項迷人 的領域，發(fā)展速度日 新月異，未來的機遇 一如既往，建議投身 其

29、中，從頭做起。 14 電子技術是十九世紀末、二十世紀初開始發(fā)展電子技術是十九世紀末、二十世紀初開始發(fā)展 起來的新興技術，二十世紀發(fā)展最迅速，應用最廣起來的新興技術，二十世紀發(fā)展最迅速，應用最廣 泛，成為近代科學技術發(fā)展的一個重要標志。電子泛，成為近代科學技術發(fā)展的一個重要標志。電子 計算機發(fā)展經歷的四個階段恰好能夠充分說明電子計算機發(fā)展經歷的四個階段恰好能夠充分說明電子 技術發(fā)展的四個階段的特性技術發(fā)展的四個階段的特性 第一代第一代（19461957年）是電子計算機，它的基本電年）是電子計算機，它的基本電 子元件是電子管，運算速度為每秒幾千次子元件是電子管，運算速度為每秒幾千次幾萬次幾萬次 第

30、二代第二代（19581970年）是晶體管計算機。年）是晶體管計算機。 第三代第三代（19631970年）是集成電路計算機。開始采年）是集成電路計算機。開始采 用性能更好的半導體存儲器，運算速度提高到每秒用性能更好的半導體存儲器，運算速度提高到每秒 幾十萬次基本運算。幾十萬次基本運算。 第四代第四代（1971年年日前）是大規(guī)模集成電路計算機。日前）是大規(guī)模集成電路計算機。 運算速度可達每秒幾百萬次，甚至上億次基本運算。運算速度可達每秒幾百萬次，甚至上億次基本運算。 15 1.3.1 1.3.1 電子系統(tǒng)電子系統(tǒng) 傳輸信號，由三部分組成：傳輸信號，由三部分組成： 信號信號獲取獲取 依靠傳感器得到電

31、信號依靠傳感器得到電信號 信號信號處理處理 對信號加工，適合傳輸對信號加工，適合傳輸 信號信號執(zhí)行執(zhí)行 完成系統(tǒng)的最終任務完成系統(tǒng)的最終任務 光電管光電管放大器放大器顯示器顯示器計數(shù)器計數(shù)器 16 信號：信號： 信息的載體信息的載體 溫度波動曲線溫度波動曲線 t/ 2 200.5 2 200.0 2 199.5 01080706050403020t/s 17 1.3.2 1.3.2 信號描述信號描述 （1）信號源信號源等效電路等效電路 （2）正弦電壓信號正弦電壓信號 (3) 模擬與數(shù)字信號模擬與數(shù)字信號 時間和幅值均連續(xù)為模擬信號時間和幅值均連續(xù)為模擬信號 ri rs rs ri + vs -

32、 is )sin()(tvtv m vm t 0 vm v(t) )(g 18 電信號源電信號源的電路表達形式的電路表達形式 電電 子子 系系 統(tǒng)統(tǒng) rs + + - vs 電壓源等效電路電壓源等效電路電流源等效電路電流源等效電路 電電 子子 系系 統(tǒng)統(tǒng) rsis 戴戴 維維 寧寧 諾諾 頓頓 s s s r v i 轉換轉換 19 電信的時域與頻域表示電信的時域與頻域表示 a a. 正弦信號正弦信號 )sin()( 0m tvtv 時域時域 o t vm vm f t = = ft 2 2 0 0 o vm 頻域頻域 信號及其頻譜信號及其頻譜 20 電信的時域與頻域表示電信的時域與頻域表示

33、b b. 方波信號方波信號 )5sin 5 1 3sin 3 1 (sin 2 2 )( 000 ss ttt vv tv t 2 0 時域時域 o 0 t = t vs 頻域頻域 o 2vs vs vs 2vs 2vs 滿足狄利克雷條件，展開成傅滿足狄利克雷條件，展開成傅 里葉級數(shù)里葉級數(shù) 2 s v 直流分量直流分量 其中其中 s v2 基波分量基波分量 3 12 s v 三次諧波分量三次諧波分量 頻譜：將一個信號分解為正弦信頻譜：將一個信號分解為正弦信 號的集合，得到其正弦信號幅值號的集合，得到其正弦信號幅值 隨角頻率變化的分布，稱為該信隨角頻率變化的分布，稱為該信 號的頻譜。號的頻譜。

34、 21 電信的時域與頻域表示電信的時域與頻域表示 c c. 非周期信號非周期信號 傅里葉變換：傅里葉變換： 通過快速傅里葉變換（通過快速傅里葉變換（fft） 可迅速求出非周期信號的頻譜函可迅速求出非周期信號的頻譜函 數(shù)。數(shù)。 )0( 非周期信號包含了所有可能的頻非周期信號包含了所有可能的頻 率成分率成分 離散頻率函數(shù)離散頻率函數(shù)周期信號周期信號 連續(xù)頻率函數(shù)連續(xù)頻率函數(shù)非周期信號非周期信號 頻域頻域 o t/ c 時域時域t/ 2 200.5 2 200.0 2 199.5 01080706050403020t/s 22 模擬信號和數(shù)字信號模擬信號和數(shù)字信號 處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路

35、。處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路。 模擬信號：在時間和幅值上都是連續(xù)的信號。模擬信號：在時間和幅值上都是連續(xù)的信號。 數(shù)字信號：在時間和幅值上都是離散的信號。數(shù)字信號：在時間和幅值上都是離散的信號。 23 輸入電阻輸入電阻 輸出電阻輸出電阻 電壓放大模型電壓放大模型 電流放大模型電流放大模型 1.4.1 模擬信號的放大模擬信號的放大 1.4.2 放大電路模型放大電路模型 1.4.3 放大電路的主要性能指標放大電路的主要性能指標 增益增益 互阻放大模型互阻放大模型 互導放大模型互導放大模型 隔離放大電路模型隔離放大電路模型 頻率響應及帶寬頻率響應及帶寬 非線性失真非線性失真 24 1.4.1

36、 1.4.1 模擬信號的模擬信號的放大放大 電壓放大電壓放大 v vo o=a=av vv vi i 電流放大電流放大 i io o=a=ai ii ii i 互阻放大互阻放大 v vo o=a=ar ri ii i 互導放大互導放大 i io o=a=ag gv vi i 1.4.2 1.4.2 放大電路放大電路模型模型 uiuoau 電壓放大電壓放大 + vo - rs ri rl + vs - ro + av0vi - + vi - 25 要求要求 rlro rs is rsaisiirirl io ii ol l vo i o v rr r a v v a si i si rr r v

37、v si s si rr r ii ol o iiso rr r iai 電流放大電流放大 要求要求 rirs 要求要求 rorl 要求要求 rsri 26 1.4.1 模擬信號的模擬信號的放大放大 電壓增益（電壓放大倍數(shù)）電壓增益（電壓放大倍數(shù)） rs 放大電路放大電路 ioii + vo + vs + vi rl i o v v a v 電流增益電流增益 i o i i ai 互阻增益互阻增益 )( i o i v ar 互導增益互導增益 )s( i o v i ag 信號源信號源 負載負載 27 1.4.2 放大電路模型放大電路模型 放大電路是一個雙口網(wǎng)絡。從端口特性來研究放大放大電路是

38、一個雙口網(wǎng)絡。從端口特性來研究放大 電路，可將其等效成具有某種端口特性的等效電路。電路，可將其等效成具有某種端口特性的等效電路。 rs 放大電路放大電路 ioii + vo + vs + vi rl 信號源信號源 負載負載 f 輸入端口特性可以等效為一個輸入電阻輸入端口特性可以等效為一個輸入電阻 f 輸出端口可以根據(jù)不同情況等效成不同的電路形式輸出端口可以根據(jù)不同情況等效成不同的電路形式 28 1.4.2 放大電路模型放大電路模型 負載開路時的負載開路時的 電壓增益電壓增益 1. 電壓放大模型電壓放大模型 rs + vi + vo + rlvs rs + vs vi + vo + rirl r

39、s + vs vi + vo + + rirlviavo rs + vs vi + ro vo + + rirlviavo ov a i r輸入電阻輸入電阻 o r輸出電阻輸出電阻 由輸出回路得由輸出回路得 lo l ioo rr r vav v 則電壓增益為則電壓增益為 i o v v a v lo l o rr r a v 由此可見由此可見 l r v a 即負載的大小會影響增益的大小即負載的大小會影響增益的大小 要想減小負載的影響，則希望要想減小負載的影響，則希望？ （考慮改變放大電路的參數(shù)）（考慮改變放大電路的參數(shù)） lo rr 理想情況理想情況0 o r 29 1.4.2 放大電路模

40、型放大電路模型 另一方面，考慮到另一方面，考慮到 輸入回路對信號源的輸入回路對信號源的 衰減衰減 rs + vs vi + ro vo + + rirlviavo si rr 理想理想 有有 s is i i v rr r v 要想減小衰減，則希望要想減小衰減，則希望？ i r 30 rs 放大電路放大電路 ioii + vo + vs + vi rl rs + vs vi + ro vo + + rirlviavo 電壓放大模型電壓放大模型 電流放大模型電流放大模型 1.4.2 放大電路模型放大電路模型 關 心 輸 出關 心 輸 出 電流與輸入電電流與輸入電 流的關系流的關系 2. 電流放大

41、模型電流放大模型 31 1.4.2 放大電路模型放大電路模型 負載短路時的負載短路時的 電流增益電流增益 2. 電流放大模型電流放大模型 is a 由輸出回路得由輸出回路得 lo o io rr r iai is 則電流增益為則電流增益為 i o i i ai lo o rr r ais 由此可見由此可見 l r i a 要想減小負載的影響，則希望要想減小負載的影響，則希望？ lo rr 理想情況理想情況 o r 由輸入回路得由輸入回路得 is s si rr r ii 要想減小對信號源的衰減，則希望要想減小對信號源的衰減，則希望？si rr 理想理想 0 i r 32 1.4.2 放大電路模

42、型放大電路模型 3. 互阻放大模型互阻放大模型（自看）（自看） 輸入輸出回路沒有公共端輸入輸出回路沒有公共端 4. 互導放大模型互導放大模型（自看）（自看） 5. 隔離放大電路模型隔離放大電路模型 ro + riviav o v o + vi + 33 1.4.3 1.4.3 放大電路的主要性能指標放大電路的主要性能指標 1.輸入輸入電阻電阻ri 輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電輸入電阻是衡量放大電路從其前級取電 流大小的參數(shù)流大小的參數(shù)。 au usui i i i i u r 2.輸出輸出電阻電阻ro 放大電路對其放大電路對其負載負載而言，相當于信號源，這而言，相當于信號源，這 個戴維南

43、等效電路的內阻就是輸出電阻個戴維南等效電路的內阻就是輸出電阻 u i i u r o 34 3. 增益增益 輸入信號控制下將電源能量轉換為輸入信號控制下將電源能量轉換為 信號能量的能力。信號能量的能力。 無量綱增益用對數(shù)表示無量綱增益用對數(shù)表示 電壓增益電壓增益= 20 lg av db 電流增益電流增益= 20 lg ai db 35 4. 通頻帶通頻帶 f au aum 0.7aum fl下限截下限截 止頻率止頻率 fh上限截上限截 止頻率止頻率 通頻帶：通頻帶：fbw=fhfl 36 1.4.3 放大電路的主要性能指標放大電路的主要性能指標 1. 輸入電阻輸入電阻 i i i i v r

44、 rs + vs vi + ri ii 放放 大大 電電 路路 37 1.4.3 放大電路的主要性能指標放大電路的主要性能指標 2. 輸出電阻輸出電阻 ioo vav v ro vo + + rlviavo 放放 大大 電電 路路 ro + viavo 放放 大大 電電 路路 + vo lo l ioo rr r vav v 所以所以 ll o o o rr v v r 放大電路放大電路 it + vt ro + vs=0 另一方法另一方法 0 t t o s v i v r 注意：輸入、輸出電阻為交流電阻注意：輸入、輸出電阻為交流電阻 38 1.4.3 放大電路的主要性能指標放大電路的主要性

45、能指標 3. 增益增益 反映放大電路在輸入信號控制下，將供電電源能量反映放大電路在輸入信號控制下，將供電電源能量 轉換為輸出信號能量的能力轉換為輸出信號能量的能力 其中其中 )db(lg20 v a 電電壓壓增增益益 “甲放大電路的增益為甲放大電路的增益為-20-20倍倍”和和“乙放大電路的增益乙放大電路的增益 為為-20db-20db”，問哪個電路的增益大？，問哪個電路的增益大？ 四種增益四種增益 i o v v a v i o i i ai i o i v ar i o v i ag iv aa 、常用分貝（常用分貝（dbdb）表示）表示 )db(lg20 i a 電電流流增增益益 )db(lg10 p a 功功率率增增益益 39 1.4.3 放大電路的主要性能指標放大電路的主要性能指標 4. 頻率響應及帶寬頻率響應及帶寬（頻域指標）（頻域指標） a.a.頻率響應及帶寬頻率響應及帶寬 電壓增益可表示為電壓增益可表示為 )( )( )( i o jv jv jav 在輸入正弦信號情況下，輸出隨輸入信號頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)在輸入正弦信號情況下，輸出隨輸入信號頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài) 響應，稱為放大電路的頻率響應。響應，稱為放大電路的頻率響應。 rs