模擬電子技術(shù)第17講

模擬電子技術(shù)第17講引言模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)放大電路基礎(chǔ)知識(shí)負(fù)反饋在放大電路中應(yīng)用集成運(yùn)算放大器簡介波形發(fā)生與變換電路探討總結(jié)與回顧引言01模擬電子技術(shù)中的信號(hào)放大與處理主題通過本講的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握信號(hào)放大與處理的基本原理和方法，理解模擬電子技術(shù)在信號(hào)處理領(lǐng)域的應(yīng)用。目標(biāo)本講主題與目標(biāo)上節(jié)課主要介紹了模擬電子技術(shù)中的基本放大電路，包括共射、共基和共集三種基本組態(tài)的放大電路，以及它們的工作原理、性能指標(biāo)和分析方法。上節(jié)內(nèi)容概述放大電路的基本概念、性能指標(biāo)和分析方法；共射、共基和共集三種基本組態(tài)放大電路的工作原理和特點(diǎn)；放大電路的頻率響應(yīng)和失真分析等。重要知識(shí)點(diǎn)回顧針對(duì)上節(jié)課中遺留的問題，如放大電路的頻率響應(yīng)特性、失真原因及改善方法等，進(jìn)行詳細(xì)的解答和討論。遺留問題解答上節(jié)內(nèi)容回顧模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)02模擬信號(hào)在時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的，可以表示連續(xù)的物理量。連續(xù)性波動(dòng)性易受干擾模擬信號(hào)以波的形式傳播，如正弦波、方波等。模擬信號(hào)在傳輸過程中容易受到噪聲和干擾的影響，導(dǎo)致信號(hào)失真。030201模擬信號(hào)特點(diǎn)數(shù)字信號(hào)采用二進(jìn)制表示，對(duì)噪聲和干擾有較好的抵抗能力?？垢蓴_能力強(qiáng)數(shù)字信號(hào)可以方便地存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)等數(shù)字設(shè)備中，也便于進(jìn)行各種數(shù)字處理。易于存儲(chǔ)和處理數(shù)字信號(hào)可以進(jìn)行加密處理，提高通信的保密性。保密性好數(shù)字信號(hào)優(yōu)勢模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的關(guān)系模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)是信號(hào)的兩種基本形式，它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)這個(gè)過程稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換），包括采樣、量化和編碼三個(gè)步驟。采樣是將連續(xù)時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散時(shí)間信號(hào)，量化是將連續(xù)幅度信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散幅度信號(hào)，編碼則是將量化后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼。數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)這個(gè)過程稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換），是模數(shù)轉(zhuǎn)換的逆過程。它將離散的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為連續(xù)的模擬信號(hào)，包括解碼、濾波和平滑等步驟。兩者關(guān)系及轉(zhuǎn)換放大電路基礎(chǔ)知識(shí)03放大電路基本組成放大電路通常由輸入端、輸出端、放大元件（如晶體管）和電源等基本部分組成。工作原理放大電路利用放大元件（如晶體管）的控制作用，將輸入信號(hào)進(jìn)行放大并輸出。在放大過程中，輸入信號(hào)經(jīng)過放大元件的放大和控制，使得輸出信號(hào)的幅度、功率或電流等參數(shù)得到增大。放大電路組成及工作原理放大倍數(shù)01放大倍數(shù)（或稱電壓放大倍數(shù)）是指輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓之比，用來衡量放大電路對(duì)信號(hào)的放大能力。輸入電阻02輸入電阻是指放大電路輸入端呈現(xiàn)的等效電阻，它反映了放大電路對(duì)輸入信號(hào)源的影響程度。輸入電阻越大，從信號(hào)源索取的電流越小，對(duì)信號(hào)源的影響就越小。輸出電阻03輸出電阻是指放大電路輸出端呈現(xiàn)的等效電阻，它反映了放大電路帶負(fù)載的能力。輸出電阻越小，帶負(fù)載能力越強(qiáng)，即輸出信號(hào)受負(fù)載變化的影響越小。放大倍數(shù)、輸入/輸出電阻概念線性失真線性失真是指放大電路在放大信號(hào)時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間呈線性關(guān)系，但由于電路元件參數(shù)的不理想或工作條件的變化等原因，導(dǎo)致輸出信號(hào)波形相對(duì)于輸入信號(hào)波形發(fā)生畸變。常見的線性失真包括幅度失真和相位失真。非線性失真非線性失真是指放大電路在放大信號(hào)時(shí)，由于放大元件的非線性特性，使得輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間不再保持線性關(guān)系，導(dǎo)致輸出信號(hào)波形發(fā)生嚴(yán)重畸變。常見的非線性失真包括飽和失真和截止失真。線性失真與非線性失真分析負(fù)反饋在放大電路中應(yīng)用04負(fù)反饋類型及判斷方法輸出電壓與輸入電壓成比例，輸入電阻大，輸出電阻小。輸出電壓與輸入電流成比例，輸入電阻小，輸出電阻大。輸出電流與輸入電壓成比例，輸入電阻大，輸出電阻大。輸出電流與輸入電流成比例，輸入電阻小，輸出電阻小。電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋引入負(fù)反饋后，放大電路的放大倍數(shù)會(huì)降低，但穩(wěn)定性提高。降低放大倍數(shù)負(fù)反饋可以減小放大器的非線性失真，使輸出波形更接近正弦波。改善非線性失真負(fù)反饋可以擴(kuò)展放大器的通頻帶，使得放大器對(duì)不同頻率的信號(hào)都有較好的放大效果。拓展通頻帶負(fù)反饋對(duì)放大倍數(shù)影響通過增加負(fù)反饋深度來減小失真，提高穩(wěn)定性。采用深度負(fù)反饋選用低失真、高穩(wěn)定性的元器件，如低噪聲放大器、高精度電阻等。選用高性能元器件通過優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)、布線等方式來減小失真，提高穩(wěn)定性。例如采用差分放大電路、對(duì)稱布局等。優(yōu)化電路設(shè)計(jì)通過檢測輸出信號(hào)幅度并調(diào)整放大器增益來保持輸出穩(wěn)定，減小失真。采用自動(dòng)增益控制（AGC）改善失真和穩(wěn)定性措施集成運(yùn)算放大器簡介05提供高輸入阻抗，低噪聲，一般由差分放大電路實(shí)現(xiàn)。輸入級(jí)提供足夠高的電壓放大倍數(shù)，一般由共射放大電路實(shí)現(xiàn)。中間級(jí)提供低輸出阻抗，足夠的輸出電流和電壓，一般由互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路實(shí)現(xiàn)。輸出級(jí)為各級(jí)放大電路提供合適的偏置電流，決定靜態(tài)工作點(diǎn)。偏置電路集成運(yùn)算放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu)集成運(yùn)放輸出電壓與輸入電壓之比，反映了運(yùn)放的放大能力。開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)當(dāng)集成運(yùn)放兩輸入端接地時(shí)，流入運(yùn)放同一輸入端的電流的平均值，反映了運(yùn)放的輸入阻抗大小。輸入偏置電流當(dāng)集成運(yùn)放兩輸入端接地時(shí)，輸出電壓除以開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)所得的等效輸入電壓，反映了運(yùn)放的對(duì)稱性。輸入失調(diào)電壓當(dāng)集成運(yùn)放兩輸入端接地時(shí)，流入運(yùn)放兩輸入端的電流之差，反映了運(yùn)放的輸入級(jí)差分放大電路的性能。輸入失調(diào)電流主要參數(shù)指標(biāo)解讀輸入信號(hào)從反相輸入端引入，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)反相，且輸出電壓與輸入電壓成比例關(guān)系。反相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路加法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路輸入信號(hào)從同相輸入端引入，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相，且輸出電壓與輸入電壓成比例關(guān)系。將多個(gè)輸入信號(hào)按比例相加，輸出信號(hào)為各輸入信號(hào)的代數(shù)和。將兩個(gè)輸入信號(hào)相減，輸出信號(hào)為兩輸入信號(hào)的差。典型應(yīng)用舉例波形發(fā)生與變換電路探討06振蕩器是一種不需要輸入信號(hào)就能自動(dòng)產(chǎn)生周期性信號(hào)的電子電路。它通過正反饋機(jī)制使得電路中的信號(hào)不斷放大，最終產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩波形。振蕩器原理設(shè)計(jì)正弦波振蕩器時(shí)，需要選擇合適的放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)，確保滿足振蕩條件。同時(shí)，要合理設(shè)置振蕩頻率、幅度和波形純度等參數(shù)，以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。設(shè)計(jì)要點(diǎn)正弦波振蕩器原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)通過比較器或施密特觸發(fā)器將正弦波轉(zhuǎn)換為方波，再經(jīng)過放大和整形電路得到所需方波信號(hào)。方波發(fā)生器利用積分電路將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換為三角波，通過調(diào)整積分常數(shù)可改變?nèi)遣ǖ念l率和幅度。三角波發(fā)生器在三角波發(fā)生器的基礎(chǔ)上，通過加入限幅電路將三角波轉(zhuǎn)換為鋸齒波。鋸齒波發(fā)生器非正弦波發(fā)生器設(shè)計(jì)思路幅度變換通過改變放大電路的放大倍數(shù)實(shí)現(xiàn)波形幅度的變換。頻率變換通過改變振蕩器的振蕩頻率實(shí)現(xiàn)波形頻率的變換。相位變換通過移相電路改變信號(hào)的相位，實(shí)現(xiàn)波形相位的變換。波形合成將多個(gè)不同頻率、幅度和相位的信號(hào)疊加在一起，形成復(fù)雜的合成波形。波形變換方法總結(jié)總結(jié)與回顧07穩(wěn)壓電源的原理與設(shè)計(jì)詳細(xì)講解了穩(wěn)壓電源的工作原理和設(shè)計(jì)方法，包括線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源的分析與設(shè)計(jì)，以及電源性能指標(biāo)的評(píng)價(jià)。放大器的頻率響應(yīng)詳細(xì)闡述了放大器在不同頻率下的響應(yīng)特性，包括幅頻特性和相頻特性，以及如何通過波特圖來表示這些特性。濾波器的原理與設(shè)計(jì)深入探討了濾波器的工作原理，包括低通、高通、帶通和帶阻濾波器的特性與設(shè)計(jì)方法，以及濾波器的頻率響應(yīng)和相位響應(yīng)。振蕩器的原理與應(yīng)用介紹了振蕩器的基本工作原理，包括正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器的分析與設(shè)計(jì)方法，以及振蕩器在電子系統(tǒng)中的應(yīng)用。關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)總