模電第一章課件(3)PPT課件

1、 2華中科技大學(xué) 張林 華中科技大學(xué) 張林3 4華中科技大學(xué) 張林 1.1 信號(hào)信號(hào) 1. 1. 信號(hào)：信號(hào)： 信息的載體信息的載體 微音器輸出的某一段信號(hào)的波形微音器輸出的某一段信號(hào)的波形 5華中科技大學(xué) 張林 1.1 信號(hào)信號(hào) 2. 2. 電信號(hào)源的電路表達(dá)形式電信號(hào)源的電路表達(dá)形式 si s s R i v 電電 子子 系系 統(tǒng)統(tǒng) Rsi + + - - 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) RsiiS 戴戴 維維 寧寧 諾諾 頓頓 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 6華中科技大學(xué) 張林 1.2 信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜 1. 1. 正弦信號(hào)正弦信號(hào) )sin()(

2、 0m tVtv 00 0 2 2 fT 時(shí)域時(shí)域 頻域頻域 7華中科技大學(xué) 張林 1.2 信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜 2. 2. 方波信號(hào)方波信號(hào) )5sin 5 1 3sin 3 1 (sin 2 2 )( 000 SS ttt VV tv 滿足狄利克雷條件，展?jié)M足狄利克雷條件，展 開成傅里葉級(jí)數(shù)開成傅里葉級(jí)數(shù) 2 S V 直流分量直流分量 其中其中 2 S V 基波分量基波分量 3 1 2 S V 三次諧波分量三次諧波分量 方波的時(shí)域表示方波的時(shí)域表示 T 2 0 基波角頻率基波角頻率 8華中科技大學(xué) 張林 1.2 信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜 2. 2. 方波信號(hào)方波信號(hào) )5sin 5 1 3si

3、n 3 1 (sin 2 2 )( 000 ss ttt VV tv 頻譜：信號(hào)的振幅和相位隨頻率變化的分布稱為該信號(hào)的頻譜。頻譜：信號(hào)的振幅和相位隨頻率變化的分布稱為該信號(hào)的頻譜。 幅度譜幅度譜 相位譜相位譜 傅里葉級(jí)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式傅里葉級(jí)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)形式) 2 cos( 1 2 2 )( 5, 3, 1 0 ss n tn n VV t v 9華中科技大學(xué) 張林 1.2 信號(hào)的頻譜信號(hào)的頻譜 3. 3. 非周期信號(hào)非周期信號(hào) 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(hào)的頻譜函可迅速求出非周期信號(hào)的頻譜函 數(shù)。數(shù)。 )0( 非周期信號(hào)包含了所有

4、可能的頻非周期信號(hào)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(hào)周期信號(hào) 連續(xù)頻率函數(shù)連續(xù)頻率函數(shù)非周期信號(hào)非周期信號(hào) 氣溫波形氣溫波形 氣溫波形的頻譜函數(shù)（示意圖）氣溫波形的頻譜函數(shù)（示意圖） c 截止角頻率截止角頻率 10華中科技大學(xué) 張林 1.3 模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào) 處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬電路。處理模擬信號(hào)的電子電路稱為模擬電路。 模擬信號(hào)：在時(shí)間和幅值上都是連續(xù)的信號(hào)。模擬信號(hào)：在時(shí)間和幅值上都是連續(xù)的信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)：在時(shí)間和幅值上都是離散的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)：在時(shí)間和幅值上都是離散的信號(hào)。 11華中科技大學(xué) 張林 1.4 放大電路模型放大電

5、路模型 電壓增益（電壓放大倍數(shù)）電壓增益（電壓放大倍數(shù)） i o v v v A 電流增益電流增益 i o i i Ai 互阻增益互阻增益 )( i o i Ar v 互導(dǎo)增益互導(dǎo)增益 )S( i o v i Ag 1. 1. 放大電路的符號(hào)及模擬信號(hào)放大放大電路的符號(hào)及模擬信號(hào)放大 信號(hào)源信號(hào)源 負(fù)載負(fù)載 12華中科技大學(xué) 張林 1.4 放大電路模型放大電路模型 2. 2. 放大電路模型放大電路模型 放大電路是一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)。從端口特性來研究放大電放大電路是一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)。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。路，可將其等效成具有某種端口特性的等效電路。 F 輸入端

6、口特性可以等效為一個(gè)輸入電阻輸入端口特性可以等效為一個(gè)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 13華中科技大學(xué) 張林 1.4 放大電路模型放大電路模型 2. 2. 放大電路模型放大電路模型 負(fù)載開路時(shí)的負(fù)載開路時(shí)的 電壓增益電壓增益 A. 電壓放大模型電壓放大模型 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 A vv v 則電壓增益為則電壓增益為 i o v v v A Lo L o RR R A v 由此可見由此可見 L R v A即負(fù)載的大小會(huì)影響增益的大

7、小即負(fù)載的大小會(huì)影響增益的大小 要想減小負(fù)載的影響，則希望要想減小負(fù)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 14華中科技大學(xué) 張林 1.4 放大電路模型放大電路模型 另一方面，考慮到另一方面，考慮到 輸入回路對(duì)信號(hào)源的輸入回路對(duì)信號(hào)源的 衰減衰減 si RR 理想情況理想情況 有有 s is i i vv RR R 要想減小衰減，則希望要想減小衰減，則希望？ i R A. 電壓放大模型電壓放大模型 15華中科技大學(xué) 張林 1.4 放大電路模型放大電路模型 B. 電流放大模型電流放大模型 關(guān) 心 輸 出 電關(guān) 心 輸 出

8、 電 流與輸入電流的流與輸入電流的 關(guān)系關(guān)系 16華中科技大學(xué) 張林 1.4 放大電路模型放大電路模型 負(fù)載短路時(shí)的負(fù)載短路時(shí)的 電流增益電流增益 s i 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(fù)載的影響，則希望要想減小負(fù)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(duì)信號(hào)源的衰減，則希望要想減小對(duì)信號(hào)源的衰減，則希望？ si RR 理想情況理想情況 0 i R B.

9、電流放大模型電流放大模型 17華中科技大學(xué) 張林 1.4 放大電路模型放大電路模型 C. 互阻放大模型（自學(xué)）互阻放大模型（自學(xué)） 輸入輸出回路沒有公共端輸入輸出回路沒有公共端 D. 互導(dǎo)放大模型（自學(xué)）互導(dǎo)放大模型（自學(xué)） E. 隔離放大電路模型隔離放大電路模型 18華中科技大學(xué) 張林 1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo) 1. 1. 輸入電阻輸入電阻 t t i i R v 1i i i t RR R v v it i1 i vv v R R 或或 19華中科技大學(xué) 張林 1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo) 2. 2. 輸出電阻輸出電阻 Ls ,0 t t

10、 oRv v i 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 20華中科技大學(xué) 張林 1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo) 3. 3. 增益增益 反映放大電路在輸入信號(hào)控制下，將供電電源能量反映放大電路在輸入信號(hào)控制下，將供電電源能量 轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)能量的能力。轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)能量的能力。 (dB) lg20 v A 電電壓壓增增益益 四種增益四種增益 i o v v v A i o i i Ai i o i Ar v i o v i Ag 其中其中 i AA 、 v 常用分貝（常用分貝（dBdB）表示。）表示。 (dB) lg20 i A 電流增益電流增益

11、(dB) lg10 P A 功功率率增增益益 “ “甲放大電路的增益為甲放大電路的增益為-20-20倍倍”和和“乙放大電路的增益為乙放大電路的增益為 -20dB”-20dB”，問哪個(gè)電路的增益大？，問哪個(gè)電路的增益大？ 21華中科技大學(xué) 張林 1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo) 4. 4. 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng) A.A.頻率響應(yīng)及帶寬頻率響應(yīng)及帶寬 電壓增益可表示為電壓增益可表示為 )j ( )j ( )j ( i o V V A V 在輸入正弦信號(hào)情況下，輸出隨輸入信號(hào)頻率連續(xù)變化的在輸入正弦信號(hào)情況下，輸出隨輸入信號(hào)頻率連續(xù)變化的 穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為放大電路的頻率響應(yīng)。穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，

12、稱為放大電路的頻率響應(yīng)。 )()( )j ( )j ( io i o V V 或?qū)憺榛驅(qū)憺?()( VV AA 其中其中 稱稱為為幅幅頻頻響響應(yīng)應(yīng) j j i o )( )( )( V V AV 稱稱為為相相頻頻響響應(yīng)應(yīng) io )()()( 22華中科技大學(xué) 張林 1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo) 其中其中上上限限頻頻率率 H f 普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng)普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng) 下下限限頻頻率率 L f 稱稱為為帶帶寬寬 LH ffBW HLH fBWff 時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) 0 3dB 20lg|AV|/dB 帶寬帶寬 2 20 40 60 202 1022 10

13、32 104f/Hz fLfH 高頻區(qū)高頻區(qū) 中頻區(qū)中頻區(qū) 低頻區(qū)低頻區(qū) 3dB 頻率點(diǎn)頻率點(diǎn) （半功率點(diǎn)）（半功率點(diǎn)） 3dB 頻率點(diǎn)頻率點(diǎn) （半功率點(diǎn)）（半功率點(diǎn)） 直流放大電路的幅頻響應(yīng)與直流放大電路的幅頻響應(yīng)與 此有何區(qū)別？此有何區(qū)別？ 0 f / Hz 20lg|AV|/dB 低頻通帶區(qū) 高頻區(qū) 3dB 4. 4. 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng) A.A.頻率響應(yīng)及帶寬頻率響應(yīng)及帶寬 23華中科技大學(xué) 張林 1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo) B.B.頻率失真（線性失真）頻率失真（線性失真） 幅度失真：幅度失真： 對(duì)不同頻率的信號(hào)增對(duì)不同頻率的信號(hào)增 益不同，產(chǎn)生的失真。益不同，

14、產(chǎn)生的失真。 O t I O t O 基波基波 二次諧波二次諧波 輸入信號(hào)輸入信號(hào) 輸出信號(hào)輸出信號(hào) 基波基波 二次諧波二次諧波 4. 4. 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng) 24華中科技大學(xué) 張林 1.5 放大電路的主要性能指標(biāo)放大電路的主要性能指標(biāo) 相位失真：相位失真： 對(duì)不同頻率的信號(hào)時(shí)對(duì)不同頻率的信號(hào)時(shí) 延不同，產(chǎn)生的失真。延不同，產(chǎn)生的失真。 O t vI O t vO O t vI O t vO 基波基波 基波基波 O t vI O t vO 基波基波 二次諧波二次諧波 基波基波 二次諧波二次諧波 O t vI O t vO 信號(hào)信號(hào) 基波基波 二次諧波二次諧波 基波基波 二次諧波二次諧波 信號(hào)信號(hào) B.B.頻率失真（線性失真）頻率失真（線性失真） 4. 4. 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng) 幅度失真：幅度失真： 對(duì)不同頻率的信號(hào)增對(duì)不同頻率的信號(hào)增 益不同，產(chǎn)生的失真。益不同，產(chǎn)