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1、工业制造学院测控系,模拟部分,电子技术基础,1.1 信号,1.3 模拟信号和数字信号,1 绪论,1.2 信号的频谱,1.4 放大电路模型,1.5 放大电路的主要性能指标,1.信号：信息的载体,微音器输出的某一段信号的波形,2.电信号源的电路表达形式,电压源等效电路,电流源等效电路,戴维宁等效电路,诺顿等效电路,RS为信号源内阻,1.电信号的时域与频域表示,A.正弦信号,时域,当Vm、均为已知常数时，该信号中不再包含任何其它未知信息。,B.方波信号,满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级数,直流分量,其中,基波分量,三次谐波分量,图1.2.2 方波的时域表示,VS为方波幅值，T为周期，n为到+的整数,
2、2.信号的频谱,A.周期信号：以方波信号为例,频谱：将一个信号分解为正弦信号的集合，得到其正弦信号幅值和相位随角频率变化的分布，称为该信号的频谱。,幅度谱,相位谱,信号各频率分量振幅随角频率变化的分布。,信号各频率分量相位随角频率变化的分布。,对单一正弦波则只有基波分量,B.非周期信号,傅里叶变换：,通过快速傅里叶变换(FFT)可迅速求出非周期信号的频谱函数。,非周期信号包含了所有可能的频率成分,离散频率函数,连续频率函数,气温波形,气温波形的频谱函数（示意图）,处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。,模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。,数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。,对信号的放
3、大是模拟信号处理的最基本功能，它是通过放大电路来实现。,放大电路最基本的功能是对信号的电压、电流或功率进行放大，同时在许多情况下也是构成滤波、振荡、稳压等功能电路的基本单元电路。,线性放大：,指放大电路输出信号中包含的信息与输入信号完全相同，只改变信号的幅度或功率的大小，且输出信号没有失真。,电压增益(电压放大倍数),电流增益,互阻增益,互导增益,1.放大电路的符号及模拟信号放大,实际电路,简化电路,vs为信号源电压,Rs为信号源内阻,vi和ii为输入电压和电流,RL为负载内阻,vo和io为输出电压和电流,电压放大电路,电流放大电路,互阻放大电路,互导放大电路,负载开路时的电压增益,A.电压放
4、大模型,输入电阻,输出电阻,由输出回路得,则电压增益为,由此可见,即负载的大小会影响增益的大小,要想减小负载的影响，则希望？(考虑改变放大电路的参数),理想情况,2.放大电路模型,RL=,受控电压源,理想情况,要想减小衰减，则希望？,另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减,可见信号经过放大电路，实际输入电压有所衰减,电压放大电路适用于信号源内阻Rs较小而且负载电阻RL较大的场合。,有,负载短路时的 电流增益,B.电流放大模型,由输出回路得,则电流增益为,由此可见,要想减小负载的影响，则希望？,理想情况,由输入回路得,要想减小对信号源的衰减，则希望？,理想情况,RL=0,电流放大电路适用于信号源
5、内阻Rs较大而且负载电阻RL较小的场合。,受控电流源,C.互阻放大模型（自学）,输入输出回路没有公共端,D.互导放大模型（自学）,E.隔离放大电路模型,1.5 放大电路的主要性能指标,1.输入电阻,输入电压vi与输入电流ii之比，即：,Ri的大小决定了放大电路对信号的衰减程度。,定量分析放大电路输入电阻Ri：,vt为测试电压,2.输出电阻,输出电阻Ro的大小决定了放大电路带负载的能力。,带负载的能力：,指放大电路输出量随负载变化的程度。,负载变化时，输出量变化越小则带负载能力越强。,电压放大电路,互阻放大电路,Ro,带负载能力,多用于信号前置和中间级放大,电流放大电路,互导放大电路,Ro,带负
6、载能力,多用于信号输出级放大，输出较大功率信号。,注意：输入、输出电阻为交流电阻,定量分析放大电路输入电阻Ro：,负载开路RL=,在输出端加测试电压vt，相应产生测试电流it。,另外也可用实验测试的方法，得出输出电阻的大小。(详见书上p14),信号源短路但保留内阻Rs,3.增益,反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力。,四种增益,4.频率响应,A.频率响应及带宽,电压增益可表示为：,在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。,或写为,其中,幅频响应,相频响应,其中,图表示普通音响系统放大电路的幅频响应,上限频率,下限频率,
7、输入信号不变，增益下降3dB的频率点，其输出功率为中频区的一半,带宽,该图称为波特图纵轴：dB横轴：对数坐标,直流放大电路：,下限频率fL=0,B.频率失真(线性失真),幅度失真：,对不同频率的信号增益不同，产生的失真。,由于实际信号的频谱范围非常宽，而放大电路的带宽有限，因此其输出信号会产生失真。,幅度失真,相位失真：,对不同频率的信号相移不同，产生的失真(输出信号波形相对与输入信号发生变形)。,相位失真,注意：实际当中幅度失真和相位失真几乎是同时发生。,频率失真为幅度失真和相位失真的总称，它们均为线性电抗元件引起，又称为线性失真。,5.非线性失真,非线性失真系数：,end,VO1是输出电压信号基波分量的有效值，Vok是高次谐波分量的有效值，k为正整数。,由放大电路中的元器件非线性特性引起的失真。,传输特性曲线：,描述放大电路输出量与输入量的关系曲线。,输出电压vo与输入电压vi 具有线性关系。,直线斜率为放大电路的电压增益,在设计和应用放大电路时，应尽可能使其工作在线性区，并且要正确估计信号的有效带宽，使两者匹配。,
