第9習(xí)題課7周作業(yè)講解

電子電路與系統(tǒng)基礎(chǔ)習(xí)題課第九講期中復(fù)頻分析習(xí)電子工程期中運(yùn)算放組合邏輯一階動(dòng)態(tài)一階動(dòng)態(tài)電路時(shí)頻分析習(xí)題講解（部分 電子工程系2014年秋季學(xué) 一、運(yùn)算放大運(yùn)放轉(zhuǎn)移特性曲

基本要1、基本電路2、虛短虛斷特3、負(fù)反饋類型判4、正反饋基本應(yīng)在運(yùn)放轉(zhuǎn)移特性曲線的放大區(qū)，運(yùn)放等效為壓控壓放大倍數(shù)抽象為無窮大，虛短、虛斷特性：熟練端口串聯(lián)和端口并聯(lián)關(guān)系：主要針對(duì)放大運(yùn)放轉(zhuǎn)移特性曲線的飽和區(qū)，運(yùn)放等效電路為恒壓負(fù)反饋運(yùn)放電如果輸出幅度預(yù)算超過飽和電壓大多進(jìn)入飽和區(qū)，個(gè)別通過適當(dāng)控制可工 性區(qū)（等效為負(fù)阻 電子工程系2014年秋季學(xué) 運(yùn)放是高度抽象的二端口Noninverting同相輸入

Output輸出i

ii

741調(diào)平衡

Inverting反相輸入（a）實(shí)際運(yùn)放外部連接關(guān) （c）運(yùn)放符號(hào)默認(rèn)帶地

fvidfvipvin 電子工程系2014年秋季學(xué)

三段折線模

正飽

–運(yùn)放轉(zhuǎn)移特性曲線性

Av0

vid

vid

負(fù)飽和

Av0 電子工程系2014年秋季學(xué)

飽和區(qū)恒壓源模

正飽和區(qū)等效電

二端口網(wǎng)絡(luò)描述

iid

負(fù)飽和區(qū)等效電

二端口網(wǎng)絡(luò)描述方iid iid 線性壓控壓源

二端口網(wǎng)絡(luò)描述既然是電壓放大器，除了電壓增（傳輸特性）外，還有端口阻抗voutVsat,Vsat

vip

線性模型的限定性O(shè)i

vin

A v0out 電子工程系2014年秋季學(xué) 理想運(yùn)放抽象：虛vipvip

O

vid

電子工程系2014年秋季學(xué) 理想運(yùn)放抽象：虛

ii,pii,n

vid

voutVsat,Vsat

RinGin

電子工程系2014年秋季學(xué) 虛短、虛斷簡化分析要求熟練大多數(shù)的負(fù)反饋運(yùn)放電路分析流程：首先判斷負(fù)反饋，之后假設(shè)虛短和ii

vin0i0vout 虛地：virtual

v 反相輸入端虛擬接地，但無電流

H

電子工程系2014年秋季學(xué) iiviivinvieiinivevinvFF式 式 判F FF

FFFF

四種反饋連接方式，四

串并負(fù)反 壓控壓電壓放大R R

串串負(fù)反 電子工程系2014年秋季學(xué) 并并連

R1

R2

電子工程系2014年秋季學(xué) 串并連

R2

v

R

1 電子工程系2014年秋季學(xué)

，緩單向傳輸，解除后向非線負(fù)反饋+非線性元運(yùn)放線性區(qū)+對(duì)數(shù)運(yùn)輸出限半波信號(hào)開運(yùn)放飽和比較正反負(fù)阻（正負(fù)反饋同存 電子工程系2014年秋季學(xué)

iDIS evev反vin

I lnI

SR

非S非DvoutRi

eSe

vin 電子工程系2014年秋季學(xué)

DD

t非 應(yīng)

則假

t

vOPA,OvIN

D2

R2R1R

電子工程系2014年秋季學(xué)

正反

vIN和vOUT

平均和0進(jìn)行比

vIN和vOUT的分壓進(jìn)行比形成兩個(gè)轉(zhuǎn)折

形成兩個(gè)轉(zhuǎn)R1V

R1V

F

F

電子工程系2014年秋季學(xué) 線性正反饋與線性負(fù)反饋的線性性O(shè) F饋

R1

FvOUT

vIN—

線性

vINFvINF

vINF

R

FvIN

2

1 電子工程系2014年秋季學(xué) 線性 性

OO F R1饋

vIN

vIN

vidvF

線性

vINF vINF

R2

F

R

——

F

1實(shí)際轉(zhuǎn)移特性 電子工程系2014年秋季學(xué) 二、組合邏輯開關(guān)開關(guān)串聯(lián)與開關(guān)并聯(lián)或旁路開關(guān)非

基本要1、真值表 圖化3、CMOS門電路標(biāo)準(zhǔn)形式（上P下N結(jié)構(gòu) 電子工程系2014年秋季學(xué) 三個(gè)基本CMOS門電

Z

A

AB

BN串則PNOT

NAND

NORGateN并則P 電子工程系2014年秋季學(xué) CMOS門電路一般NMOS的互NMOS的互

PMOS和NMOS 開關(guān)串聯(lián)與開關(guān)并聯(lián)或運(yùn) A開關(guān)電輸出有求開關(guān)電PMOS反向輸入有求非的過

C注意：上P下N，晶體管不能隨意調(diào) 電子工程系2014年秋季學(xué) AB 卡 卡 諾

*(不在意 ZCD \\100110**10111011

編碼次2、4、8、以此獲得最Z

AC 電子工程系2014年秋季學(xué) 三、一階動(dòng)態(tài)電容電感基本分析相軌跡可定性分析狀態(tài)是如何轉(zhuǎn)移線性時(shí)不變變換域向量

基本要1、電容電感2、一階：充放電、充放磁特3、一階：三要素4、一階：相5、向量法：不限一– 斯變換（《信號(hào)與系統(tǒng)》課程討論時(shí)域積分零輸入+零狀穩(wěn)態(tài)+瞬一階系統(tǒng) 電子工程系2014年秋季學(xué) 電

it

ttC00 LttC00電電感如果端口電壓有界，則電感感流是連vCtvt

iLtit 本特 本特電感可吸收電能，以磁通形 為磁能，該磁可以全部釋放，它自身不損耗能1 1

Cv22

Q2

EL

1Li22

2 電子工程系2014年秋季學(xué) （1）數(shù)值解

f

狀態(tài)方

tktk數(shù)值解：時(shí)間離散

tktk

tt0

前 法：取kk xtk t

f

顯式步進(jìn)

后向法：取k+1fk

xtf k k

隱式步進(jìn)格后一時(shí)刻狀態(tài)是從前一時(shí)刻狀態(tài)轉(zhuǎn)移

tktk 電子工程系2014年秋季學(xué) （2）C

網(wǎng)微分負(fù) 微分負(fù) S型負(fù)

微分正 微分正N型負(fù)平衡點(diǎn)就是直流工作點(diǎn)：電容開路（iC=0）或電感短路（vL=0）情況直流工作點(diǎn)位置的微分電阻為正阻，這為穩(wěn)定平衡點(diǎn)：t進(jìn)入該狀 y=- F

平衡

ytdxtytdxtytdxt 型負(fù)阻和電容可構(gòu) 振蕩，型負(fù)阻和電容則不會(huì)振 對(duì)偶地，N型負(fù)阻和電感可構(gòu) 振蕩，S型負(fù)阻和電感則不會(huì)振非線性折線化 電路模 fv ip,t

ip

fvp

ip,t ip源對(duì)電容充 vp,t

負(fù)I

虛的穩(wěn)定平衡

I 定平

vp,t虛的穩(wěn)平衡 O正阻區(qū)：狀態(tài)朝穩(wěn)定平衡點(diǎn)負(fù)阻區(qū)：狀態(tài)背離不穩(wěn)定平1、工作點(diǎn)偏置在不同區(qū)，具有完全不同的動(dòng)態(tài)2、三段折線后，折線電路模型 等效）必須掌 電子工程系2014年秋季學(xué) 線性時(shí)不變系統(tǒng)具有傳遞傳遞函數(shù)定義為輸出與輸入的關(guān)系：幅度0VVmcos0t

0 電子工程系2014年秋季學(xué) 沖激響應(yīng)與階躍響沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)為零狀階躍響應(yīng)是沖激響應(yīng)的實(shí)際系 階躍響HH

FhtHjgthtdttt 電子工程系2014年秋季學(xué) 時(shí)域頻域法 法

微分方微分方全響=零輸入+零狀=穩(wěn)態(tài)+瞬htH積分 微分復(fù)數(shù)向量復(fù)復(fù)數(shù)向量復(fù)數(shù)代數(shù)求解簡 電子工程系2014年秋季學(xué) 向量法求

t

開關(guān)撥動(dòng)后，等待足夠長時(shí) C

1

jS R1S

1 1 RC 電子工程系2014年秋季學(xué) 向量域結(jié)點(diǎn)電壓定阻抗串… 電子工程系2014年秋季學(xué) （4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和激勵(lì)共同決dxaxs系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定：系統(tǒng)的特征參

dxeataxeatsdeatxeats

tea0

tea00000

xeat

teat0零輸

零狀態(tài)響應(yīng)：外加激勵(lì)源的初始能量等效源的 電子工程系2014年秋季學(xué) 零輸入響應(yīng)+零狀態(tài)電容上的初始電壓：初始電荷，初始電電感上的初始電流：初始磁通，初始磁對(duì)于穩(wěn)定系統(tǒng)，它是耗散的，電路中的耗散就是電阻損耗。如果沒有持續(xù)的輸（也稱自由響應(yīng)），它是一個(gè)瞬態(tài)過程零輸入響零狀態(tài)：電路中的初始能量為零，是外加等信號(hào)，強(qiáng)迫響應(yīng)就是穩(wěn)態(tài)響應(yīng)零輸入響應(yīng) 零狀態(tài)響應(yīng) 瞬態(tài)響應(yīng) 穩(wěn)態(tài)響xtxeat teat

x

eat

穩(wěn)定動(dòng)態(tài)系統(tǒng)：沖激、階躍、正弦 激勵(lì)一階RC階躍

t

vSvRvSiRt

RCdvC RC iRiC

VS

1 dxaxs

t0xtx0

eat0

0

vs 電子工程系2014年秋季學(xué) t

VS

tvCtvC0

0

vs t

V0e VS0dV0eVS0

e

tV0e VS0e 0V0eVS0e t t V0eVS01e

電容充電過 t

VS tvCtV0eVS01etVS0V0VS0e

對(duì)于一階動(dòng)態(tài)系穩(wěn)態(tài)+瞬態(tài)分解：就是三要素強(qiáng)迫

自由

前面的中間過程無三要素是重點(diǎn)中的重點(diǎn)：務(wù)必ea

tt tt穩(wěn)態(tài)

x

瞬態(tài)

eLTI動(dòng)態(tài)電

線性通過時(shí)域積分法，可確認(rèn)LTI全響應(yīng)=零輸入響應(yīng)+通過對(duì)解的觀察，還可以確全響應(yīng)=強(qiáng)迫響應(yīng)+自由強(qiáng)迫響應(yīng)：具有和激勵(lì)相同的信號(hào)自由響應(yīng)：解的形式由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決全響應(yīng)=穩(wěn)態(tài)響應(yīng)+瞬態(tài)響穩(wěn)態(tài)響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)：系統(tǒng)穩(wěn)定 的響應(yīng)，是一個(gè)過渡過– 電子工程系2014年秋季學(xué) 三要

一階動(dòng)態(tài)電路的分析，三要素方法必須要素1：時(shí)間常

全響應(yīng)=穩(wěn)態(tài)響應(yīng)+ 要素2

要素3：終值， 正弦波激勵(lì)：向量法（電容C用jC電納替代，電感用jL電抗替代） 電子工程系2014年秋季學(xué) 例：正弦激勵(lì)下的全 V

e

1

1 自由

tV0e

零輸入響 零狀態(tài)響采用三要素法，整個(gè)求解過程中，無需積分過 電子工程系2014年秋季學(xué) 重點(diǎn)：對(duì)一階RC充放電的理一階動(dòng)態(tài)時(shí)域頻域均需理解，最好全 下 電子工程系2014年秋季學(xué) RC充電，RL短tVS

串R

vCtvSe 0 t VS01e

開 并

t

iL

iSe 0S電流

t IS01e

電子工程系2014年秋季學(xué) vC;iLVS IS1

RC充電，RLtVC/VS0;00tVC/VS0;00……1t tvCtVS01e

恒壓源通過電阻對(duì)電容 tiLtIS01e 恒流源通過電導(dǎo)對(duì)電感恒壓源通過電阻對(duì)電感

電子工程系2014年秋季學(xué) RC低通，RL vCtVS01eUVS

U

Hj 1L

電感

t vRtVS01eUVS0U

電子工程系2014年秋季學(xué) 一階1

2H1

1

00

1

j

相位滯-90

f0

電子工程系2014年秋季學(xué) 一階RC低通：時(shí)域與頻域特征 tv

votV01eUo

0.11 0.91

t1t2一般定義10%-90%上升沿占用的時(shí)間為上升

Trt2t12.198間Rise延時(shí)P：從初始值變化到中間值需要的

BW3dBTr

0.51

P

響應(yīng)速度越快；帶寬

ti

t I0Q0

0vtV0

U

itI0eU

電子工程系2014年秋季學(xué) vC;

RC放電，RLtt01……0 vCtV0

要求電容通過電阻iLtI0e電感通過電導(dǎo)放

式隨 電子工程系2014年秋季學(xué) RC高通，RLC VS0U

VS0U

H

1

s j

e 00220votVS0eU 高通：放電曲線 電子工程系2014年秋季學(xué) 高通頻響特A

1

2020

0arctan

1100111

相位超 0f00

電子工程系2014年秋季學(xué) 期中考試時(shí)間:00-:00-–-–-–- 電子工程系2014年秋季學(xué) 期中考試試卷面分108一道填空：58五道大題：50運(yùn)放電阻電組合邏輯電一階動(dòng)態(tài)電運(yùn)放動(dòng)態(tài)電

考試內(nèi)本學(xué)期前8–牢記一點(diǎn)：判定負(fù)反饋后，運(yùn)放直接用虛短、虛斷處理 電子工程系2014年秋季學(xué) 考試帶計(jì) 電子工程系2014年秋季學(xué) 一階LTI動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的時(shí)頻分析作一般的LTI02、具有初始狀態(tài)的電容和電感的源等 CV0C

LI0 電子工程系2014年秋季學(xué) 問題分tfUtgtUtt

階躍響階躍激

fth

沖激響沖激激

tdUi

方法1：給出電路具體的g(t)和h(t)s tst

dgtht

方法2：利用LTIfaxbyafxbf電子工程系2014年秋季學(xué) 方法1：首先求出階躍響應(yīng)g(t)和沖激響應(yīng) S階躍電流it Ut Si

三要素法求解：初值

(0)=0，終值

t tIS0R1eU

t設(shè)定某一

由均勻性

gtR1eU 求對(duì)應(yīng)該電路 沖激響應(yīng)和階躍響沖激電

itCV

作用

三要素法求解初值vC(0+)=V0，終值 tt1V0eU1

由均勻性

eU 方法1：然后確認(rèn)滿足關(guān)t

dgt t

gtR1eU

eU

1

hdC

C

d e （1）

RC

t

t e

R1e

R1eU d

t

d t

t

R1eUtRU

1e1e

U dt

dt

1 1 RU e

t1e

eUt

1eUt1 方法2 g U t dtt

tdt

條件1：

條件2：f為線性算子(operator)，顯然，此為線性該結(jié)論對(duì)任意線性時(shí)不變電路、系統(tǒng)都成 電子工程系2014年秋季學(xué) 方法2：利用線性電路(系統(tǒng))dgtlimgttgtlimfUttfUt t t

limft limf

t f

UttU

ftt

f和微分為線性 電子工程系2014年秋季學(xué) 作業(yè)中存如求g(t)求h(t)兩者不 電子工程系2014年秋季學(xué) 02 概念：等效源 等效 等從端口的電壓、電流關(guān)系進(jìn)行：電壓源 ：電流CV0C

LI0 電子工程系2014年秋季學(xué) dv dvpCV0

itCVtit dvp

ipt

CV0

網(wǎng)絡(luò)端口約束條t dvp

iptdt t

dt 0VU0C