《電子技術(shù)基礎(chǔ)》PPT課件

1 Fundamental of Electronic TechnologyCTGU 2 Fundamental of Electronic TechnologyCTGU 3 1.1 課 程 慨 述1.2 電 子 學(xué) 發(fā) 展 史1.3 信 號 的 傳 輸 與 電 子 系 統(tǒng)1.4 放 大 電 路 的 基 本 知 識1.5 學(xué) 習(xí) 方 法 與 要 求 4 電 子 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 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(shù) 基 礎(chǔ) 課 程 ， 是 一 門 理 論 性 與 應(yīng) 用 性 都很 強(qiáng) 的 課 程 。 課 程 教 學(xué) 環(huán) 節(jié) 包 括 ： 理 論 課 教 學(xué) 和 實(shí) 驗(yàn) 教 學(xué) 。實(shí) 踐 教 學(xué) 環(huán) 節(jié) 獨(dú) 立 設(shè) 課 ， 主 要 有 ： 電 子 工 程 實(shí) 踐 、 電 工 測量 與 實(shí) 驗(yàn) 技 術(shù) 、 電 子 線 路 設(shè) 計(jì) 等 。 本 課 程 是 研 究 各 種 半 導(dǎo) 體 器 件 的 性 能 、 電 路 及 其 應(yīng) 用 的 學(xué)科 。 課 程 的 任 務(wù) 是 使 學(xué) 生 獲 得 電 子 技 術(shù) 的 基 本 理 論 、 基 本知 識 和 基 本 分 析 方 法 。 培 養(yǎng) 學(xué) 生 分 析 、 解 決 問 題 的 能 力 和初 步 具 備 電 子 線 路 的 設(shè) 計(jì) 、 應(yīng) 用 能 力 。 學(xué) 生 可 上 課 程 網(wǎng) 站下 載 資 料 和 答 疑 。 課 程 平 時(shí) 成 績 占 40%（ 其 中 課 外 作 業(yè) 占 20%、 課 堂 作 業(yè) 及 小測 驗(yàn) 占 10%、 課 堂 考 勤 占 10%） ， 期 末 考 試 成 績 占 60%（ 以閉 卷 考 試 為 主 ， 從 課 程 試 題 庫 隨 機(jī) 抽 題 ） 。 5 1750年 ， 指 出 ： 雷 電 與 摩 擦 生 電 是 一 回 事1785年 ， 總 結(jié) 出 電 荷 的 力 學(xué) 定 理1800年 ， 創(chuàng) 立 了 電 位 差 理 論1820年 ， 發(fā) 現(xiàn) 導(dǎo) 線 通 電 磁 針 偏 轉(zhuǎn)1831年 ， 完 成 磁 生 電 實(shí) 驗(yàn)1865年 ， 發(fā) 表 電 磁 理 論 公 式1888年 ， 證 明 了 電 磁 波 的 存 在1896年 ， 發(fā) 明 電 報(bào) ， 獲 1908年 諾 貝 爾 獎1897年 ， 發(fā) 現(xiàn) 電 子 ， 獲 1906年 諾 貝 爾 獎1947年 ， 發(fā) 明 晶 體 管 ， 獲 56年 諾 貝 爾 獎1958年 ， 發(fā) 明 集 成 電 路 ， 獲 2000年 諾 貝 爾 獎 6 1706年 1月 17日 ， 本 杰 明 .富 蘭 克 林 出 生 在 北 美 州 的 波士 頓 。 1746年 ， 一 位 英 國 學(xué) 者 在 波 士 頓 利 用 玻 璃 管 和 萊 頓瓶 表 演 了 電 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 。 富 蘭 克 林 懷 著 極 大 的 興 趣 觀 看 了 他 的表 演 ， 并 被 電 學(xué) 這 一 剛 剛 興 起 的 科 學(xué) 強(qiáng) 烈 地 吸 引 住 了 。 他寫 了 一 篇 名 叫 的 論 文 ，并 送 給 了 英 國 皇 家 學(xué) 會 。 1752年 6月 富 蘭 克 林 和 他 的 兒 子 一 道 拉 著 風(fēng) 箏 線 ， 此時(shí) ， 剛 好 一 道 閃 電 從 風(fēng) 箏 上 掠 過 ， 富 蘭 克 林 用 手 靠 近 風(fēng) 箏上 的 鐵 絲 ， 立 即 掠 過 一 種 恐 怖 的 麻 木 感 。 他 抑 制 不 住 內(nèi) 心的 激 動 ， 大 聲 呼 喊 ： “ 威 廉 ， 我 被 電 擊 了 ！ ” 隨 后 ， 他 又將 風(fēng) 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(jìn) 行 了 各 種 電 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) ， 證 明 了 天 上 的 雷 電 與 人 工 摩擦 產(chǎn) 生 的 電 具 有 完 全 相 同 的 性 質(zhì) 。 富 蘭 克 林 關(guān) 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(shí) 驗(yàn) 中 得 到了 光 輝 的 證 實(shí) 。 1753年 ， 俄 國 著 名 電 學(xué) 家 利 赫 曼 為 了 驗(yàn)證 富 蘭 克 林 的 實(shí) 驗(yàn) ， 不 幸 被 雷 電 擊 死 ， 這 是 做 電 實(shí) 驗(yàn) 的 第 一 個(gè) 犧 牲 者 。 經(jīng) 過 多 次 試 驗(yàn) ， 他 制 成 了 一 根 實(shí) 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 著一 根 粗 導(dǎo) 線 ， 一 直 通 到 地 里 。 當(dāng) 雷 電 襲 擊 房 子 的 時(shí) 候 ， 它就 沿 著 金 屬 桿 通 過 導(dǎo) 線 直 達(dá) 大 地 ， 房 屋 建 筑 完 好 無 損 。 7 庫 侖 在 1736年 6月 14日 生 于 法 國 昂 古 萊 姆 。 青 少 年時(shí) 期 ， 他 就 受 到 了 良 好 的 教 育 。 他 后 來 到 巴 黎 軍 事 工程 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) ， 離 開 學(xué) 校 后 ， 他 進(jìn) 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 埃 克 斯 島瑟 堡 等 地 服 役 。 這 時(shí) 庫 侖 就 已 開 始 從 事 科 學(xué) 研 究 工 作 ，他 把 主 要 精 力 放 在 研 究 工 程 力 學(xué) 和 靜 力 學(xué) 問 題 上 。 1777年 法 國 科 學(xué) 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(jìn) 行 深 入 細(xì) 致 的 研 究 發(fā) 現(xiàn) 扭力 和 針 轉(zhuǎn) 過 的 角 度 成 比 例 關(guān) 系 ， 從 而 可 利 用 這 種 裝 置算 出 靜 電 力 或 磁 力 的 大 小 。 這 導(dǎo) 致 他 發(fā) 明 了 扭 秤 ，1782年 ， 他 當(dāng) 選 為 法 國 科 學(xué) 院 院 士 。 1785年 ， 庫 侖 用 自 己 發(fā) 明 的 扭 秤 建 立 了 靜 電 學(xué) 中 著名 的 庫 侖 定 律 。 即 。 庫 侖 定 律 是 電 學(xué) 發(fā) 展史 上 的 第 一 個(gè) 定 量 規(guī) 律 ， 它 使 電 學(xué) 的 研 究 從 定 性 進(jìn) 入 定 量 階 段 ， 是 電 學(xué) 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 國科 學(xué) 院 的 電 力 定 律 的 論 文 中 詳 細(xì) 地 介 紹 了 他 的 實(shí)驗(yàn) 裝 置 ， 測 試 經(jīng) 過 和 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 。 8 伏 特 出 生 于 意 大 利 科 莫 一 個(gè) 富 有 的 天 主 教 家 庭 里 。 伏 特在 青 年 時(shí) 期 就 開 始 了 電 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) ， 伏 特 十 六 歲 時(shí) 開 始 與 一 些著 名 的 電 學(xué) 家 通 信 ， 伏 特 對 靜 電 的 了 解 至 少 可 以 和 當(dāng) 時(shí) 最好 的 電 學(xué) 家 媲 美 。 不 久 他 就 開 始 應(yīng) 用 他 的 理 論 制 造 各 種 有獨(dú) 創(chuàng) 性 的 儀 器 ， 1775年 由 于 起 電 盤 的 發(fā) 明 ， 使 伏 特 擔(dān) 任 了科 莫 一 些 學(xué) 校 的 物 理 教 授 。 后 來 他 被 任 命 為 帕 維 亞 大 學(xué) 物理 學(xué) 教 授 ， 正 是 在 那 里 他 作 出 了 他 的 劃 時(shí) 代 的 發(fā) 現(xiàn) 。 他 當(dāng)時(shí) 還 被 選 為 法 國 科 學(xué) 院 的 通 迅 院 士 ， 不 久 又 被 選 為 倫 敦 皇家 學(xué) 會 的 外 國 會 員 。 伏 特 發(fā) 現(xiàn) 導(dǎo) 電 體 可 以 分 為 兩 大 類 。 第 一 類 是 金 屬 ， 它 們接 觸 時(shí) 會 產(chǎn) 生 電 勢 差 ； 第 二 類 是 電 解 質(zhì) ， 第 二 類 導(dǎo) 體 互 相接 觸 時(shí) 不 會 產(chǎn) 生 明 顯 的 電 勢 差 ， 第 一 類 導(dǎo) 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 銅是 正 的 ,在 一 個(gè) 金 屬 鏈 中 ,一 種 金 屬 和 最 后 一 種 金 屬 之 間 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(fù) 許 多 層而 構(gòu) 成 的 。 他 在 論 不 同 導(dǎo) 電 物 質(zhì) 接 觸 產(chǎn) 生 的 電 中 介 紹了 他 的 發(fā) 明 。 電 堆 能 產(chǎn) 生 連 續(xù) 的 電 流 ， 它 的 強(qiáng) 度 的 數(shù) 量 級比 從 靜 電 起 電 機(jī) 能 得 到 的 電 流 大 ， 由 此 開 始 了 一 場 真 正 的科 學(xué) 革 命 。 9 法 拉 第 1791年 9月 22日 生 在 一 個(gè) 手 工 工 人 家 庭 ,21歲 時(shí)當(dāng) 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 ,有 如 下 各 方 面 ： 鐵 合 金 研 究 （ 1818 1824） ；氯 和 碳 的 化 合 物 （ 1820） ； 電 磁 轉(zhuǎn) 動 （ 1821） ； 氣 體 液 化（ 1823， 1845） ； 光 學(xué) 玻 璃 （ 1825 1831） ； 苯 的 發(fā) 明（ 1825） ； 電 磁 感 應(yīng) 現(xiàn) 象 （ 1831） ； 不 同 來 源 的 電 的 同 一性 （ 1832） ； 電 化 學(xué) 分 解 （ 1832年 起 ） ； 靜 電 學(xué) ， 電 介 質(zhì)（ 1835年 起 ） ； 氣 體 放 電 （ 1835年 ） ； 光 、 電 和 磁 （ 1845年 起 ） ； 抗 磁 性 （ 1845年 起 ） ； “ 射 線 振 動 思 想 ” （ 1846年 起 ） ； 重 力 和 電 （ 1849年 起 ） ； 時(shí) 間 和 磁 性 （ 1857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 一項(xiàng) 重 大 發(fā) 現(xiàn) ： 磁 作 用 的 方 向 是 與 產(chǎn) 生 磁 作 用 的 電 流 的 方 向垂 直 的 。 。 法 拉 第 堅(jiān) 信 ， 電 與 磁 的 關(guān) 系 必 須 被 推 廣 ， 如 果 電 流 能 產(chǎn) 生 磁 場 ， 磁 場 也 一 定 能 產(chǎn) 生 電 流 。 法 拉 第 為 此 冥 思 苦 想了 十 年 。 他 做 了 許 多 次 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果 都 失 敗 了 。 直 到 1831年 年底 ， 他 才 取 得 了 巨 大 的 突 破 ， 。 奠定 了 現(xiàn) 代 電 力 工 業(yè) 的 基 礎(chǔ) 。 。 10 麥 克 斯 韋 1831年 6月 出 生 于 英 國 愛 丁 堡 ， 14歲 在 中 學(xué) 時(shí) 期就 發(fā) 表 了 第 一 篇 科 學(xué) 論 文 論 卵 形 曲 線 的 機(jī) 械 畫 法 ， 16歲 進(jìn) 入 愛 丁 堡 大 學(xué) 學(xué) 習(xí) 物 理 ， 三 年 后 ， 他 轉(zhuǎn) 學(xué) 到 劍 橋 大 學(xué) 三一 學(xué) 院 。 在 劍 橋 學(xué) 習(xí) 時(shí) ， 打 下 了 扎 實(shí) 的 數(shù) 學(xué) 基 礎(chǔ) ， 為 他 爾 后把 數(shù) 學(xué) 分 析 和 實(shí) 驗(yàn) 研 究 緊 密 結(jié) 合 創(chuàng) 造 了 條 件 。 麥 克 斯 韋 在 總 結(jié) 前 人 工 作 的 基 礎(chǔ) 上 ， 引 入 位 移 電 流 的 概念 ， 建 立 了 一 組 微 分 方 程 。 ， 麥 克 斯 韋 方 程 組 表 明 ，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(zhì) 的 電 和 磁 的 性 質(zhì) 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 。這 不 是 偶 然 的 巧 合 ， 而 是 由 于 光 和 電 磁 波 在 本 質(zhì) 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(xué)說 。 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(shí) 驗(yàn) 成 果 ， 建 立 了 第 一 個(gè) 完 整的 電 磁 理 論 體 系 ， 不 僅 科 學(xué) 地 預(yù) 言 了 電 磁 波 的 存 在 ， 而 且 揭示 了 光 、 電 、 磁 現(xiàn) 象 的 本 質(zhì) 的 統(tǒng) 一 性 ， 完 成 了 物 理 學(xué) 的 又 一次 大 綜 合 。 這 一 理 論 自 然 科 學(xué) 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(chǔ) 。 11 赫 茲 ， 德 國 物 理 學(xué) 家 ， 生 于 漢 堡 。 十 九 歲 入 德 累 斯 頓 工學(xué) 院 學(xué) 工 程 ， 由 于 對 自 然 科 學(xué) 的 愛 好 ， 次 年 轉(zhuǎn) 入 柏 林 大 學(xué) ，1885年 任 卡 爾 魯 厄 大 學(xué) 物 理 學(xué) 教 授 。 1889年 ， 擔(dān) 任 波 恩 大學(xué) 物 理 學(xué) 教 授 。 赫 茲 根 據(jù) 電 容 器 經(jīng) 由 電 火 花 隙 會 產(chǎn) 生 振 蕩 原 理 ， 設(shè) 計(jì) 了一 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(yuǎn) 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(yīng) 產(chǎn) 生 駐 波 ， 他 以 檢 波 器 在 距 振 蕩 器 不 同 距 離 處偵 測 加 以 證 實(shí) 。 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 克斯 韋 預(yù) 測 的 一 樣 。 電 磁 波 傳 播 的 速 度 等 于 光 速 。 由 他 的 振蕩 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(dǎo) 線 ， 而 磁 場 垂 直 于 電 場 ， 且 兩 者 均 垂 直 傳 播 方 向 。 1889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 1896年 意 大 利 的 馬 可 尼 開 始 的 。 1901年 ， 馬 可 尼 又 成 功 的 將 訊 號 送 到 大 西洋 彼 岸 的 美 國 。 20世 紀(jì) 無 線 電 通 訊 更 有 了 異 常 驚 人 的 發(fā) 展 。赫 茲 實(shí) 驗(yàn) 不 僅 證 實(shí) 麥 克 斯 韋 的 電 磁 理 論 ， 更 為 無 線 電 、 電視 和 雷 達(dá) 的 發(fā) 展 找 到 了 途 徑 。 12 1824年 6月 26日 開 爾 文 生 于 愛 爾 蘭 的 貝 爾 法 斯 特 。 原名 W.湯 姆 孫 。 10歲 時(shí) 就 進(jìn) 格 拉 斯 哥 大 學(xué) 預(yù) 科 學(xué) 習(xí) 。1845年 畢 業(yè) 于 劍 橋 大 學(xué) ， 1846年 受 聘 為 格 拉 斯 哥 大 學(xué) 物理 學(xué) 教 授 1890 1895年 任 倫 敦 皇 家 學(xué) 會 會 長 。 1877年 被選 為 法 國 科 學(xué) 院 院 士 。 開 爾 文 研 究 范 圍 廣 泛 ， 在 熱 學(xué) 、 電 磁 學(xué) 、 流 體 力 學(xué) 、光 學(xué) 、 地 球 物 理 、 數(shù) 學(xué) 、 工 程 應(yīng) 用 等 方 面 都 做 出 了 貢 獻(xiàn) 。他 一 生 發(fā) 表 論 文 多 達(dá) 600余 篇 ， 取 得 70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 能和 他 研 究 同 一 課 題 ， 并 給 了 他 極 高 的 贊 譽(yù) 。 1855年 他 研究 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(shù) 問 題 。 由 湯 姆 孫 和 亥 姆 霍 茲 起 主 導(dǎo)作 用 的 在 巴 黎 召 開 的 國 際 代 表 大 會 ， 和 1893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 和歐 姆 等 作 為 電 學(xué) 單 位 ， 這 一 新 的 單 位 制 ， 從 此 它 們 被 普遍 使 用 。 13 杰 克 S基 爾 比 ， 曾 長 期 供 職 于 美 國 著 名 的 德 州 儀器 公 司 ， 出 生 于 美 國 堪 薩 斯 州 ， 曾 獲 美 國 伊 利 諾 伊 州 電子 工 程 學(xué) 學(xué) 士 和 威 斯 康 星 州 電 子 工 程 學(xué) 碩 士 。 他 從 1947年 開 始 從 事 消 費(fèi) 類 電 子 產(chǎn) 品 的 開 發(fā) ， 1958年 加 入 德 州 儀器 公 司 ， 從 事 計(jì) 算 機(jī) 集 成 電 路 研 究 和 開 發(fā) 。 1970年 榮 獲美 國 國 家 科 學(xué) 獎 章 。 1982年 ， 他 的 名 字 被 寫 入 了 美 國 發(fā)明 家 名 人 堂 ， 獲 得 了 與 亨 利 福 特 、 愛 迪 生 和 懷 特 兄 弟并 列 的 榮 譽(yù) 。 他 目 前 擁 有 六 十 多 項(xiàng) 美 國 專 利 ， 是 電 器 和電 子 工 程 師 協(xié) 會 的 成 員 。 基 爾 比 獨(dú) 自 研 究 期 間 ， 漸 漸 形 成 一 個(gè) 天 才 的 想 法 ：。 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(dǎo) 體 硅 。 集 成 電 路 取 代 了 晶 體 管 ， 為 開 發(fā) 電 子 產(chǎn) 品 的 各 種 功能 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(jì) 算 機(jī) 變 成 普 通 人 可以 親 近 的 日 常 工 具 。 集 成 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 ， 催 生 了 更 多 方 便快 捷 的 電 子 產(chǎn) 品 ， 比 如 常 見 的 手 持 電 子 計(jì) 算 器 ， 就 是 基爾 比 繼 集 成 電 路 之 后 的 一 個(gè) 新 發(fā) 明 。 ” 。 基 爾 比 獲 獎 后 對 青 年 人 的 特 別 建 議 ：電子學(xué)是一項(xiàng)迷人的領(lǐng)域，發(fā)展速度日新月異，未來的機(jī)遇一如既往，建議投身其中，從頭做起。 14 電 子 技 術(shù) 是 十 九 世 紀(jì) 末 、 二 十 世 紀(jì) 初 開 始 發(fā) 展起 來 的 新 興 技 術(shù) ， 二 十 世 紀(jì) 發(fā) 展 最 迅 速 ， 應(yīng) 用 最 廣泛 ， 成 為 近 代 科 學(xué) 技 術(shù) 發(fā) 展 的 一 個(gè) 重 要 標(biāo) 志 。 電 子計(jì) 算 機(jī) 發(fā) 展 經(jīng) 歷 的 四 個(gè) 階 段 恰 好 能 夠 充 分 說 明 電 子技 術(shù) 發(fā) 展 的 四 個(gè) 階 段 的 特 性第 一 代 （ 19461957年 ） 是 電 子 計(jì) 算 機(jī) ， 它 的 基 本 電 子 元 件 是 電 子 管 ， 運(yùn) 算 速 度 為 每 秒 幾 千 次 幾 萬 次 第 二 代 （ 19581970年 ） 是 晶 體 管 計(jì) 算 機(jī) 。第 三 代 （ 19631970年 ） 是 集 成 電 路 計(jì) 算 機(jī) 。 開 始 采用 性 能 更 好 的 半 導(dǎo) 體 存 儲 器 ， 運(yùn) 算 速 度 提 高 到 每 秒幾 十 萬 次 基 本 運(yùn) 算 。 第 四 代 （ 1971年 日 前 ） 是 大 規(guī) 模 集 成 電 路 計(jì) 算 機(jī) 。運(yùn) 算 速 度 可 達(dá) 每 秒 幾 百 萬 次 ， 甚 至 上 億 次 基 本 運(yùn) 算 。 15 1.3.1 電 子 系 統(tǒng) 傳 輸 信 號 ， 由 三 部 分 組 成 ： 信 號 獲 取 依 靠 傳 感 器 得 到 電 信 號 信 號 處 理 對 信 號 加 工 ， 適 合 傳 輸 信 號 執(zhí) 行 完 成 系 統(tǒng) 的 最 終 任 務(wù)光 電 管 放 大 器 顯 示 器計(jì) 數(shù) 器 16 信 號 ： 信 息 的 載 體 溫 度 波 動 曲 線 T/ 2 200.5 2 200.0 2 199.5 0 10 80706050403020 t/s 17 1.3.2 信 號 描 述（ 1） 信 號 源 等 效 電 路 （ 2） 正 弦 電 壓 信 號 (3) 模 擬 與 數(shù) 字 信 號 時(shí) 間 和 幅 值 均 連 續(xù) 為 模 擬 信 號 RiRS RSRi+VS- IS )sin()( tVtv mV m t 0Vmv(t) )(G 18 電 信 號 源 的 電 路 表 達(dá) 形 式電子系統(tǒng)RS+-VS 電 壓 源 等 效 電 路 電 流 源 等 效 電 路電子系統(tǒng)RSIS戴維寧 諾頓 SSS RVI 轉(zhuǎn) 換 19 電 信 的 時(shí) 域 與 頻 域 表 示A. 正 弦 信 號 )sin()( 0m tVtv 時(shí) 域 O t Vm Vm fT = =fT 22 00 O Vm 頻 域信 號 及 其 頻 譜 20 電 信 的 時(shí) 域 與 頻 域 表 示B. 方 波 信 號 )5sin513sin31(sin22)( 000SS tttVVtv T 2 0 時(shí) 域 O 0T = t Vs 頻 域 O 2Vs Vs Vs 2Vs 2Vs 滿 足 狄 利 克 雷 條 件 ， 展 開 成 傅里 葉 級 數(shù)2 SV 直 流 分 量其 中 SV2 基 波 分 量312 SV 三 次 諧 波 分 量 頻 譜 ： 將 一 個(gè) 信 號 分 解 為 正 弦 信號 的 集 合 ， 得 到 其 正 弦 信 號 幅 值隨 角 頻 率 變 化 的 分 布 ， 稱 為 該 信號 的 頻 譜 。 21 電 信 的 時(shí) 域 與 頻 域 表 示C. 非 周 期 信 號傅 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 函數(shù) 。 )0( 非 周 期 信 號 包 含 了 所 有 可 能 的 頻率 成 分 離 散 頻 率 函 數(shù)周 期 信 號 連 續(xù) 頻 率 函 數(shù)非 周 期 信 號 頻 域 O T/ c 時(shí) 域T/ 2 200.5 2 200.0 2 199.5 0 10 80706050403020 t/s 22 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 。模 擬 信 號 ： 在 時(shí) 間 和 幅 值 上 都 是 連 續(xù) 的 信 號 。數(shù) 字 信 號 ： 在 時(shí) 間 和 幅 值 上 都 是 離 散 的 信 號 。 23 輸 入 電 阻 輸 出 電 阻 電 壓 放 大 模 型 電 流 放 大 模 型 1.4.1 模 擬 信 號 的 放 大 1.4.2 放 大 電 路 模 型 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo) 增 益 互 阻 放 大 模 型 互 導(dǎo) 放 大 模 型 隔 離 放 大 電 路 模 型 頻 率 響 應(yīng) 及 帶 寬 非 線 性 失 真 24 1.4.1 模 擬 信 號 的 放 大 電 壓 放 大 Vo=AVVi 電 流 放 大 Io=AIIi 互 阻 放 大 Vo=ARIi 互 導(dǎo) 放 大 Io=AGVi 1.4.2 放 大 電 路 模 型ui uoAu電 壓 放 大 + Vo-RS Ri RL+VS- Ro +AV0Vi -+Vi- 25 要 求 RLRORSIS RSAISIiRi RLIoIiOL LVoioV RR RAVVA Si iSi RR RVV Si SSi RR RII OL OiISO RR RIAI 電 流 放 大 要 求 RiRs要 求 RO RL要 求 RSRi 26 1.4.1 模 擬 信 號 的 放 大電 壓 增 益 （ 電 壓 放 大 倍 數(shù) ） Rs 放 大 電 路 IoIi + Vo + Vs + Vi RL ioVVAV 電 流 增 益 ioIIAI 互 阻 增 益 )(io IVAR 互 導(dǎo) 增 益 )S(ioVIAG 信 號 源 負(fù) 載 27 1.4.2 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 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 IoIi + Vo + Vs + Vi RL 信 號 源 負(fù) 載F 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 28 1.4.2 放 大 電 路 模 型負(fù) 載 開 路 時(shí) 的 電 壓 增 益1. 電 壓 放 大 模 型 Rs + Vi + Vo + RLVs Ri + ViAVO Ro O OVA iR 輸 入 電 阻oR 輸 出 電 阻由 輸 出 回 路 得 Lo LiOo RR RVAV V 則 電 壓 增 益 為 ioVVAV Lo LO RR RAV 由 此 可 見 LR VA 即 負(fù) 載 的 大 小 會 影 響 增 益 的 大 小要 想 減 小 負(fù) 載 的 影 響 ， 則 希 望 ？ （ 考 慮 改 變 放 大 電 路 的 參 數(shù) ）Lo RR 理 想 情 況 0o R 29 1.4.2 放 大 電 路 模 型 另 一 方 面 ， 考 慮 到輸 入 回 路 對 信 號 源 的衰 減 Rs + Vs Vi + Ro Vo + + Ri RLViAVO si RR 理 想 有 sis ii VRR RV 要 想 減 小 衰 減 ， 則 希 望 ？ iR 30 Rs 放 大 電 路 IoIi + Vo + Vs + Vi RL Rs + Vs Vi + Ro Vo + + Ri RLViAVO電 壓 放 大 模 型 電 流 放 大 模 型 1.4.2 放 大 電 路 模 型 關(guān) 心 輸 出電 流 與 輸 入 電流 的 關(guān) 系2. 電 流 放 大 模 型 31 1.4.2 放 大 電 路 模 型負(fù) 載 短 路 時(shí) 的 電 流 增 益2. 電 流 放 大 模 型ISA由 輸 出 回 路 得 Lo oio RR RIAI IS 則 電 流 增 益 為 ioIIAI Lo oRR RAIS 由 此 可 見 LR IA要 想 減 小 負(fù) 載 的 影 響 ， 則 希 望 ？ Lo RR 理 想 情 況 oR由 輸 入 回 路 得 is ssi RR RII 要 想 減 小 對 信 號 源 的 衰 減 ， 則 希 望 ？ si RR 理 想 0i R 32 1.4.2 放 大 電 路 模 型3. 互 阻 放 大 模 型 （ 自 看 ） 輸 入 輸 出 回 路 沒 有 公 共 端4. 互 導(dǎo) 放 大 模 型 （ 自 看 ）5. 隔 離 放 大 電 路 模 型 Ro+Ri ViAVO Vo+Vi+ 33 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo)1.輸 入 電 阻 ri 輸 入 電 阻 是 衡 量 放 大 電 路 從 其 前 級 取 電 流 大 小 的 參 數(shù) 。 AuUS Ui iii IUr 2.輸 出 電 阻 ro 放 大 電 路 對 其 負(fù) 載 而 言 ， 相 當(dāng) 于 信 號 源 ， 這 個(gè) 戴 維 南 等 效 電 路 的 內(nèi) 阻 就 是 輸 出 電 阻UI IUro 34 3. 增 益 輸 入 信 號 控 制 下 將 電 源 能 量 轉(zhuǎn) 換 為 信 號 能 量 的 能 力 。無 量 綱 增 益 用 對 數(shù) 表 示 電 壓 增 益 = 20 lg AV dB 電 流 增 益 = 20 lg AI dB 35 4. 通 頻 帶 fAuAum0.7Aum fL 下 限 截止 頻 率 fH上 限 截止 頻 率通 頻 帶 ： fbw=fHfL 36 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo)1. 輸 入 電 阻 iii IVR Rs+ Vs Vi + Ri Ii 放 大 電 路 37 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo)2. 輸 出 電 阻iOo VAV V Ro Vo + + RLViAVO 放 大 電 路 Ro + ViAVO 放 大 電 路 + VoLo LiOo RR RVAV V 所 以 LLooo RRVVR 放 大 電 路 IT + VT Ro + Vs=0另 一 方 法 0TTo s VIVR 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(biāo)3. 增 益 反 映 放 大 電 路 在 輸 入 信 號 控 制 下 ， 將 供 電 電 源 能 量轉(zhuǎn) 換 為 輸 出 信 號 能 量 的 能 力其 中 )dB(lg20 VA電 壓 增 益 “ 甲 放 大 電 路 的 增 益 為 -20倍 ” 和 “ 乙 放 大 電 路 的 增 益為 -20dB” ， 問 哪 個(gè) 電 路 的 增 益 大 ？四 種 增 益 ioVVAV ioIIAI ioIVAR ioVIAG IV AA 、 常 用 分 貝 （ dB） 表 示 )dB(lg20 IA電 流 增 益)dB(lg10 PA功 率 增 益 39 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo)4. 頻 率 響 應(yīng) 及 帶 寬 （ 頻 域 指 標(biāo) ）A.頻 率 響 應(yīng) 及 帶 寬 電 壓 增 益 可 表 示 為)( )()( io jV jVjAV 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(yīng) ， 稱 為 放 大 電 路 的 頻 率 響 應(yīng) 。 R s 放 大 電 路 IoIi + Vo + Vs + Vi RL)()()( )( ioio jV jV或 寫 為 )()( VV AA其 中 稱 為 幅 頻 響 應(yīng))( )()( io jV jVAV 稱 為 相 頻 響 應(yīng))()()( io 40 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo)4. 頻 率 響 應(yīng) 及 帶 寬 （ 頻 域 指 標(biāo) ）A.頻 率 響 應(yīng) 及 帶 寬 普 通 音 響 系 統(tǒng) 放 大 電 路 的 幅 頻 響 應(yīng)該 圖 稱 為 波 特 圖縱 軸 ： dB橫 軸 ： 對 數(shù) 坐 標(biāo) 41 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo)4. 頻 率 響 應(yīng) 及 帶 寬 （ 頻 域 指 標(biāo) ）A.頻 率 響 應(yīng) 及 帶 寬 其 中 上 限 頻 率 Hf普 通 音 響 系 統(tǒng) 放 大 電 路 的 幅 頻 響 應(yīng) 0 3dB 20lg|AV|/dB 帶 寬 2 20 40 60 20 2102 2103 2104 f/Hz fL fH 高 頻 區(qū)中 頻 區(qū)低 頻 區(qū) 3dB 頻 率 點(diǎn)（ 半 功 率 點(diǎn) ） 頻 率 點(diǎn)（ 半 功 率 點(diǎn) ） 下 限 頻 率Lf 稱 為 帶 寬LH ffBW HLH fBWff 時(shí) ，當(dāng) 直 流 放 大 電 路 的 幅 頻響 應(yīng) 與 此 由 何 區(qū) 別 ？ 42 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo)4. 頻 率 響 應(yīng) 及 帶 寬 （ 頻 域 指 標(biāo) ）B.頻 率 失 真 （ 線 性 失 真 ）幅 度 失 真 ： 對 不 同 頻 率 的 信號 增 益 不 同 ， 產(chǎn) 生 的失 真 。 O t I O t O 基 波二 次 諧 波 輸 入 信 號輸 出 信 號 基 波二 次 諧 波 43 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo)4. 頻 率 響 應(yīng) 及 帶 寬 （ 頻 域 指 標(biāo) ）B.頻 率 失 真 （ 線 性 失 真 ）幅 度 失 真 ： 對 不 同 頻 率 的 信 號 增益 不 同 ， 產(chǎn) 生 的 失 真 。相 位 失 真 ： 對 不 同 頻 率 的 信 號 相移 不 同 ， 產(chǎn) 生 的 失 真 。 0 3dB 20lg|AV|/dB 帶 寬 2 20 40 60 20 2102 2103 2104 f/Hz fL fH 對 于 具 有 上 圖 幅 頻 響 應(yīng) 的 放大 電 路 ， 若 輸 入 50Hz的 正 弦 波 ，是 否 會 產(chǎn) 生 頻 率 失 真 ？ 44 1.4.3 放 大 電 路 的 主 要 性 能 指 標(biāo)5. 非 線 性 失 真 由 元 器 件 非 線 性特 性 引 起 的 失 真 。非 線 性 失 真 系 數(shù) O t I O t O 45 小 寫 字 母 、 大 寫 下 標(biāo) 表 示 總 量 （ 含 交 、 直流 ） 。 如 ， vCE、 iB等 。 大 寫 字 母 、 大 寫 下 標(biāo) 表 示 直 流 量 。 如 ， VCE、IC等 。 小 寫 字 母 、 小 寫 下 標(biāo) 表 示 純 交 流 量 。 如 ， vce、ib等 。 上 方 有 圓 點(diǎn) 的 大 寫 字 母 、 小 寫 下 標(biāo) 表 示 相 量 。如 ， 、 等 。書 中 有 關(guān) 符 號 的 約 定 ceV bI 46 作 業(yè) ：1.5.3， 1.5.4， 1.5.6