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:
9H5kJH.png

音频信号:
9H5VSA.png


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

举例
9HoKPg.md.png

  • 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

9LfGK1.md.png
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:
CSElOf.png

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)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
vi=RiRi+Rsigvsig
推出: Avs=RiRi+RsigAv

故当Ri>>Rsig时,AvAvs


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)
vo=RLRL+Rovot
推出: Av=RLRL+RoAvo

故当Ro<<RL时,AvAvo


电压放大器建模:二端口网络 7.理想条件
电压放大器: Ri; Ro0
电流放大器: Ri0; Ro
互导放大器: Ri; Ro
互阻放大器: Ri0 ; Ro0

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Ri0
2. 输出信号尽可能避开于Ro,若输出为电压,则Ro0, 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

CSQrBn.md.png

定义BW=|fHfL|
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