《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課件

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》歡迎來(lái)到《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程！課程介紹課程介紹課程目標(biāo)課程內(nèi)容課程安排1.1電子學(xué)基礎(chǔ)概念電壓電壓是衡量電勢(shì)差的物理量，表示電場(chǎng)力將單位正電荷從一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)所需的能量。電流電流是指電荷在導(dǎo)體中定向移動(dòng)的現(xiàn)象，表示單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量。電阻電阻是導(dǎo)體對(duì)電流通過(guò)的阻礙作用，表示導(dǎo)體在單位電壓下通過(guò)的電流。1.2電子器件基本工作原理晶體管是一種半導(dǎo)體器件，具有放大電流和電壓的能力。電阻器是一種電子元件，用于限制電流的大小。電容器是一種電子元件，用于存儲(chǔ)電能。電感器是一種電子元件，用于阻礙電流的變化。1.3半導(dǎo)體器件PN結(jié)PN結(jié)是半導(dǎo)體材料中的一種結(jié)構(gòu)，由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體相連接而成。二極管二極管是一種單向?qū)щ姷陌雽?dǎo)體器件，主要由PN結(jié)構(gòu)成。三極管三極管是一種具有電流放大功能的半導(dǎo)體器件，主要由PN結(jié)構(gòu)成。集成電路集成電路是指將多個(gè)電子元件集成在一片半導(dǎo)體材料上的器件，實(shí)現(xiàn)了電路的小型化和功能集成。1.4二極管1整流利用二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑢⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電。2檢波利用二極管的單向?qū)щ娞匦裕瑢⒄{(diào)制信號(hào)從載波中分離出來(lái)。3穩(wěn)壓利用二極管的穩(wěn)壓特性，將電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。4保護(hù)利用二極管的限流特性，保護(hù)電路免受過(guò)電壓或過(guò)電流的損壞。1.5三極管放大利用三極管的電流放大特性，將微弱的信號(hào)放大。開(kāi)關(guān)利用三極管的開(kāi)關(guān)特性，控制電路的通斷。振蕩利用三極管的反饋特性，產(chǎn)生自激振蕩信號(hào)。1.6集成電路模擬集成電路主要用于實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)處理功能，例如放大器、濾波器等。數(shù)字集成電路主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理功能，例如邏輯門(mén)、計(jì)數(shù)器等?；旌霞呻娐穼⒛M集成電路和數(shù)字集成電路集成在一起，實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的電路功能。2.1電路基本定律歐姆定律電流與電壓成正比，與電阻成反比?；鶢柣舴螂娏鞫扇魏喂?jié)點(diǎn)流入的電流之和等于流出的電流之和?；鶢柣舴螂妷憾扇魏伍]合回路中，各支路電壓降的代數(shù)和等于電源電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和。2.2電路分析基本方法1節(jié)點(diǎn)分析法利用基爾霍夫電流定律，建立節(jié)點(diǎn)電壓方程。2網(wǎng)孔分析法利用基爾霍夫電壓定律，建立網(wǎng)孔電流方程。3疊加定理線(xiàn)性電路中，各電源單獨(dú)作用產(chǎn)生的電流或電壓之和，等于所有電源同時(shí)作用產(chǎn)生的電流或電壓。4戴維南定理將任何線(xiàn)性電路等效為一個(gè)電壓源和一個(gè)電阻的串聯(lián)電路。5諾頓定理將任何線(xiàn)性電路等效為一個(gè)電流源和一個(gè)電阻的并聯(lián)電路。2.3電路分析實(shí)例1步驟一繪制電路圖，標(biāo)注元件參數(shù)。2步驟二選擇合適的分析方法，例如節(jié)點(diǎn)分析法、網(wǎng)孔分析法等。3步驟三建立方程，并求解未知量，例如電流、電壓等。4步驟四驗(yàn)證結(jié)果，確保結(jié)果的正確性。3.1運(yùn)算放大器基本原理高增益運(yùn)算放大器具有極高的電壓放大倍數(shù)。1高輸入阻抗運(yùn)算放大器的輸入阻抗很高，幾乎不會(huì)從輸入端汲取電流。2低輸出阻抗運(yùn)算放大器的輸出阻抗很低，可以提供較大的電流。3虛短運(yùn)算放大器理想狀態(tài)下，兩個(gè)輸入端的電壓差為零。4虛斷運(yùn)算放大器的輸入端幾乎不從輸入端汲取電流。53.2運(yùn)算放大器應(yīng)用電路反相放大器利用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的反相放大。同相放大器利用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同相放大。差動(dòng)放大器利用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)信號(hào)的差值放大。積分器利用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的積分運(yùn)算。微分器利用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)信號(hào)的微分運(yùn)算。3.3運(yùn)算放大器性能參數(shù)1增益帶寬積表示運(yùn)算放大器的增益和帶寬的乘積。2輸入失調(diào)電壓表示運(yùn)算放大器輸入端未加信號(hào)時(shí)，輸出端的電壓偏移量。3共模抑制比表示運(yùn)算放大器抑制共模信號(hào)的能力。4輸入噪聲電壓表示運(yùn)算放大器本身產(chǎn)生的噪聲電壓。4.1數(shù)電基本概念邏輯變量邏輯變量是指只能取0或1兩個(gè)值的變量，分別代表邏輯"假"和邏輯"真"。邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算是指對(duì)邏輯變量進(jìn)行的運(yùn)算，例如與運(yùn)算、或運(yùn)算、非運(yùn)算等。邏輯門(mén)電路邏輯門(mén)電路是實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算的基本單元，例如與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)等。組合邏輯電路組合邏輯電路是指由邏輯門(mén)電路組成的電路，其輸出只與當(dāng)前輸入有關(guān)。4.2邏輯門(mén)電路4.3組合邏輯電路設(shè)計(jì)11.確定電路的功能明確電路要實(shí)現(xiàn)的功能，例如加法器、比較器等。22.建立真值表列出所有可能的輸入組合及其對(duì)應(yīng)的輸出結(jié)果。33.邏輯表達(dá)式根據(jù)真值表，寫(xiě)出電路的邏輯表達(dá)式。44.門(mén)電路實(shí)現(xiàn)利用邏輯門(mén)電路，實(shí)現(xiàn)電路的邏輯表達(dá)式。55.測(cè)試驗(yàn)證對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，確保其功能正確。4.4時(shí)序邏輯電路觸發(fā)器觸發(fā)器是時(shí)序邏輯電路的基本單元，用于存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制位信息。計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是一種時(shí)序邏輯電路，用于計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)。移位寄存器移位寄存器是一種時(shí)序邏輯電路，用于存儲(chǔ)和移動(dòng)數(shù)據(jù)。4.5數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟1.確定功能、2.建立邏輯表達(dá)式、3.選擇實(shí)現(xiàn)方式、4.測(cè)試驗(yàn)證。設(shè)計(jì)原則1.可靠性、2.效率、3.可測(cè)試性、4.成本。設(shè)計(jì)工具邏輯設(shè)計(jì)軟件、電路仿真軟件、電路測(cè)試儀等。5.1數(shù)模轉(zhuǎn)換器工作原理數(shù)字信號(hào)輸入的數(shù)字信號(hào)，通常為二進(jìn)制代碼。1轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。2模擬信號(hào)輸出的模擬信號(hào)，通常為電壓或電流。35.2模數(shù)轉(zhuǎn)換器工作原理采樣將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的樣本。量化將離散的樣本轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量。編碼將離散的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼。5.3數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)1信號(hào)采樣將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。2信號(hào)濾波去除信號(hào)中的噪聲或干擾。3信號(hào)變換將信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)或時(shí)域信號(hào)，以便進(jìn)行分析或處理。4信號(hào)增強(qiáng)提高信號(hào)的信噪比，改善信號(hào)質(zhì)量。6.1模擬電路基本放大器電壓放大器放大輸入信號(hào)的電壓，用于信號(hào)的功率放大。電流放大器放大輸入信號(hào)的電流，用于信號(hào)的電流驅(qū)動(dòng)。功率放大器放大輸入信號(hào)的功率，用于信號(hào)的功率放大。6.2反饋放大電路負(fù)反饋可以提高放大器的穩(wěn)定性，降低失真。正反饋可以產(chǎn)生振蕩信號(hào)，用于設(shè)計(jì)振蕩電路。6.3有源濾波電路低通濾波器通過(guò)低頻信號(hào)，阻擋高頻信號(hào)。高通濾波器通過(guò)高頻信號(hào)，阻擋低頻信號(hào)。帶通濾波器通過(guò)特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，阻擋其他頻率的信號(hào)。帶阻濾波器阻擋特定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，通過(guò)其他頻率的信號(hào)。6.4振蕩電路1LC振蕩電路利用電感和電容的諧振特性產(chǎn)生振蕩信號(hào)。2RC振蕩電路利用電阻和電容的諧振特性產(chǎn)生振蕩信號(hào)。3晶體振蕩電路利用石英晶體的諧振特性產(chǎn)生振蕩信號(hào)。7.1電源變換電路直流-直流變換將直流電壓變換為另一種直流電壓。交流-直流變換將交流電壓變換為直流電壓。直流-交流變換將直流電壓變換為交流電壓。交流-交流變換將交流電壓變換為另一種交流電壓。7.2電源穩(wěn)壓電路線(xiàn)性穩(wěn)壓電路利用穩(wěn)壓管或三極管等元件，將輸入電壓穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路利用開(kāi)關(guān)器件，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并通過(guò)反饋控制，使輸出電壓穩(wěn)定。7.3開(kāi)關(guān)電源工作原理整流將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。1濾波去除直流電壓中的紋波。2開(kāi)關(guān)利用開(kāi)關(guān)器件，控制直流電壓的通斷。3反饋通過(guò)反饋回路，控制開(kāi)關(guān)器件的導(dǎo)通時(shí)間，使輸出電壓穩(wěn)定。48.1傳感器基本原理電阻式傳感器利用材料的電阻隨溫度、壓力、光照等物理量的變化而變化的特性。電容式傳感器利用電容隨介電常數(shù)、距離、形狀等物理量的變化而變化的特性。電感式傳感器利用電感隨磁場(chǎng)、電流、位置等物理量的變化而變化的特性。光電式傳感器利用光線(xiàn)照射在材料上產(chǎn)生的光電效應(yīng)，檢測(cè)物理量變化。8.2常用傳感器應(yīng)用溫度傳感器測(cè)量溫度，用于控制溫度、監(jiān)測(cè)溫度變化。壓力傳感器測(cè)量壓力，用于監(jiān)測(cè)壓力變化、控制壓力。光傳感器測(cè)量光強(qiáng)，用于控制光照、監(jiān)測(cè)光照變化。位置傳感器測(cè)量位置，用于控制位置、監(jiān)測(cè)位置變化。8.3檢測(cè)電路設(shè)計(jì)11.選擇傳感器根據(jù)被測(cè)物理量選擇合適的傳感器。22.設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路將傳感器輸出的信號(hào)放大、濾波、轉(zhuǎn)換等。33.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集電路將調(diào)理后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。44.設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理電路對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，得出結(jié)論。9.1微處理器基本結(jié)構(gòu)1運(yùn)算器執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。2控制器控制微處理器的運(yùn)行過(guò)程，協(xié)調(diào)各部件的工作。3存儲(chǔ)器存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，包括指令、操作數(shù)、中間結(jié)果等。4輸入/輸出接口連接微處理器與外部設(shè)備，例如鍵盤(pán)、顯示器等。9.2微處理器指令系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳送指令將數(shù)據(jù)從一個(gè)位置傳送到另一個(gè)位置。算術(shù)運(yùn)算指令執(zhí)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算。邏輯運(yùn)算指令執(zhí)行與、或、非等邏輯運(yùn)算。控制轉(zhuǎn)移指令改變程序執(zhí)行順序，例如跳轉(zhuǎn)、循環(huán)等。9.3微處理器接口電路1并行接口數(shù)據(jù)以并行方式傳輸，速度快，但線(xiàn)路復(fù)雜。2串行接口數(shù)據(jù)以串行方式傳輸，速度慢，但線(xiàn)路簡(jiǎn)單。3中斷接口外部設(shè)備通過(guò)中斷信號(hào)，請(qǐng)求微處理器處理。4DMA接口直接內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)，外部設(shè)備可以直接訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。10.1電子電路設(shè)計(jì)方法電路原理圖設(shè)計(jì)，利用電路原理圖符號(hào)繪制電路。印制電路板設(shè)計(jì)，根據(jù)電路原理圖設(shè)計(jì)電路板的布局和布線(xiàn)。電路仿真，利用軟件模擬電路的工作過(guò)程，驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的正確性。電路測(cè)試，對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，驗(yàn)證其性能指標(biāo)。10