前言
经过前四周的学习,我强烈感受到了模电课程知识点的繁多杂乱
加上自己学得并不用心,精力全部放在科研竞赛方面,已经慢慢感觉跟不上大家的节奏…
每次在课堂上观望着大佬们谈笑间问题灰飞烟灭…心中暗生羡慕qwq
综合以上情况,想自己尝试归纳总结书上和视频的知识点,
一是能看视频更加专注(之前总是走神 = =)
二是方便日后复习回顾
三是能对目前所学习的章节知识点有一个大的掌握
此博客将持续更新~
第一章 模拟电子电路导论
重点概括
- 模拟放大器的定义和参数定义
- 学会根据工程条件合理建模,掌握如何分析计算放大器的性能参数
- 理解放大器分类和不同类放大器的参数描述和理想条件
一、信号
1. 定义: 任何携带信息的物理量
对于模拟电子电路课程,信号的处理与分析是贯穿课程的主线。
常见的信号如正弦信号:
音频信号:
2.分类:
- 模拟信号:时间和幅度都连续 (模电主要研究对象!)
- 数字信号:时间和幅度都离散
3.转换:
A/D转换:采样和量化编码,将模拟信号转变为数字信号
D/A转换:上述转换的逆过程
4.表示:
两种方式:
- 时序信号:以时间变量为横轴,信号幅度为纵轴
- 频域信号:以频率变量为横轴,信号幅度为纵轴
- 信号的时域信息:判断是否需要放大等后续处理。
- 信号的频域信息:判断是否需要设计滤波等电路。
综上可见:时域和频域,不过是观察信号信息的两个不同视角。
拓展阅读:信号频域和时域的关系—知乎
二、电子系统
电子系统是处理信号的电路综合
其中如信号放大、滤波、AD转换均需要利用模拟电子电路的功能。
形如数据清洗对于数据挖掘的重要性,信号的预处理在电子系统中有着重要的地位。而在预处理环节,放大器是非常关键的组成部分。
故接下来的重点内容便是放大器。
三、放大器(AMPIFIER)
1.定义:满足A=xoxi的系统。(A称为增益 Or 放大倍数)
即存在输入端和输出端,当在输入端输入一个 信号xi,那么在输出端能够得到一个幅值放大的信号xo,实现不失真的线性放大。
实际连接电路如下图:
参数说明:
vsig:输入信号源
Rsig:输入信号源内阻
RL:负载
vi:输入电压
vo:输出电压
2.传输特性:
理想放大器:斜率即为增益大小。
实际放大器:本质为换能器,为保证线性放大能力,输入信号范围存在限制。
3.重点!
放大器的主要参数: 增益、输入电阻、输出电阻、带宽
四种增益及放大器:
电压增益:Av=vovi(V/V) — 电压放大器
电流增益:Ai=ioii(A/A) — 电流放大器
互阻增益:Ar=voii(V/A) — 互阻放大器
互导增益:Ag=iovi(A/V) — 互导放大器
4.增益的分贝表示
起源:部分增益的值非常大,为了能够较好的观察和比较,通过取log后,将不同的增益聚集在一起。
表达式:
电压:Av(dB)=20log|Av|
电流:Ai(dB)=20log|Ai|
功率:Ap(dB)=10log|Ap|
拓展:为什么Av(dB)和Ai(dB)前的系数是Ap(dB)的2倍?
答:
由功率的定义式:P=u2R=i2R,取log以后相应会多出一个2倍的关系。
5.输入电阻:(以电压放大器举例)
定义: Ri=viii
引入源电压增益:Avs=vovsig
由vi=RiRi+Rsigvsig
推出: Avs=RiRi+RsigAv
故当Ri>>Rsig时,Av≈Avs
6.输出电阻:(以电压放大器举例)
定义: Ro=vtit (vsig=0 且 外加测试信号源vt代替了原来的负载。)
引入开路电压增益:Avo=votvi (RL→∞)
由vo=RLRL+Rovot
推出: Av=RLRL+RoAvo
故当Ro<<RL时,Av≈Avo
电压放大器建模:二端口网络
7.理想条件:
电压放大器: Ri→∞; Ro→0
电流放大器: Ri→0; Ro→∞
互导放大器: Ri→∞; Ro→∞
互阻放大器: Ri→0 ; Ro→0
8.拓展:个人理解:
对于不同类型的放大器,其本质是输入输出的信号类型差异,而理想状态其实是统一的,即:
1. 输入信号尽可能集中于Ri,若输入为电压,则Ri→∞,
否则Ri→0
2. 输出信号尽可能避开于Ro,若输出为电压,则Ro→0,
否则 Ro→∞
9.放大器的频率响应
若信号均用频率表示,则放大器的增益为频率的函数:
A(jω)=Vo(jω)Vi(jω)=|A(ω)|ejφA(ω)
参数说明:
|A(ω)|:放大器的 幅频函数
φA(ω):放大器的 相频函数
10.带宽BW
定义:BW=|fH−fL|
通频带又称工作频带,能保证放大器进行线性不失真放大。
fH:上限截止频率
fL:下限截止频率