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模擬電子技術(shù)基礎知識
在日常過(guò)程學(xué)習中，不管我們學(xué)什么，都需要掌握一些知識點(diǎn)，知識點(diǎn)也可以理解為考試時(shí)會(huì )涉及到的知識，也就是大綱的分支。為了幫助大家更高效的學(xué)習，下面是小編收集整理的模擬電子技術(shù)基礎知識，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。
模擬信號與模擬電路
1、模擬信號
我們將連續性的信號稱(chēng)為模擬信號，而將離散型的信號稱(chēng)為數字信號。
2、模擬電路
模擬電路是對模擬信號進(jìn)行處理的電路，其最基本的處理是對信號的放大，含有功能和性能各異的放大電路。
電子信息系統的組成
電子信息系統由信號的提取、信號的預處理、信號的加工和信號的驅動(dòng)與執行四部分構成，如下圖所示。
半導體
1、基本概念
導體：極易導電的物體;
絕緣體：幾乎不導電的物體;
半導體：導電性介于導體和絕緣體之間的物質(zhì);
2、本征半導體
共價(jià)鍵：在硅和鍺的結構中，每個(gè)原子與其相鄰的原子之間形成共價(jià)鍵，共用一對價(jià)電子;
自由電子：由于熱運動(dòng)，具有足夠能量而掙脫共價(jià)鍵束縛的價(jià)電子;
空穴：由于自由電子的產(chǎn)生，使得共價(jià)鍵中產(chǎn)生的空位置;
復合：自由電子與空穴相碰同時(shí)消失的現象;
載流子：運載電荷的粒子;
導電機理：在本征半導體中，電流包括兩部分，一部分是自由電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流，另一部分是由空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流，因此，本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。溫度越高，載流子濃度越高，本征半導體導電能力越強。
3、本征半導體
共價(jià)鍵：在硅和鍺的結構中，每個(gè)原子與其相鄰的原子之間形成共價(jià)鍵，共用一對價(jià)電子;
自由電子：由于熱運動(dòng)，具有足夠能量而掙脫共價(jià)鍵束縛的價(jià)電子;
空穴：由于自由電子的產(chǎn)生，使得共價(jià)鍵中產(chǎn)生的空位置;
復合：自由電子與空穴相碰同時(shí)消失的現象;
載流子：運載電荷的粒子;
導電機理：在本征半導體中，電流包括兩部分，一部分是自由電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流，另一部分是由空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流，因此，本征半導體的導電能力取決于載流子的濃度。溫度越高，載流子濃度越高，本征半導體導電能力越強。
模擬信號與模擬電路
0.信號
信號是用來(lái)表征信息的物理量，也可以說(shuō)是信息的載體。信息是信號的具體內容，例如，聲音信號可以傳達語(yǔ)言、音樂(lè )等信息;圖像信號可以傳達形態(tài)即人類(lèi)視覺(jué)系統所反應的圖像信息;溫度信號可以傳達物體溫度等。信息需要借助于某些物理量來(lái)表示和傳遞。
1. 電信號
信號有非電物理信號和電信號之分，如聲、光、溫度、壓力、流量、位移、速度、加速度等屬于非電物理信號，而電信號一般指的是隨時(shí)間，變化的電流i或電壓u,在數學(xué)上可將它描述為時(shí)間t的函數，即u=f(t)或i=f(t),并可畫(huà)出其波形。信息可通過(guò)電信號進(jìn)行傳遞、處理、存儲和控制。
都是賦予信號來(lái)表示信息的能力。
2. 模擬信號
模擬信號：是指在時(shí)間和數值(幅度)上均具有連續性，即對應于任意時(shí)間t,均有確定的函數值u或i,并且u或i的幅值是連續取值的，自然界的信號多為模擬信號。大多數非電物理量轉換成的電信號均為隨時(shí)間連續變化的電信號。用來(lái)產(chǎn)生和處理模擬信號的電子電路稱(chēng)為模擬電路，模電就是研究用電路處理模擬信號的學(xué)科。
3. 數字信號
數字信號：在時(shí)間和數值上均具有離散性，即u或i的變化在時(shí)間上不連續，總是發(fā)生在離散的瞬間，且它們的數值是一個(gè)最小量值的整數倍，并以此倍數作為數字信號的數值。
電子系統的分析方法
1. 電子系統的組成
模擬電子系統按 功能 劃分主要由以下幾種模擬單元電路組合而成。
1)放大電路：用于信號的電壓、電流和功率放大。
2)濾波電路：用于信號的提取、變換及抗干擾等。
3)運算電路：用于信號的加、減、乘、除、微分、積分、對數和指數等運算。
4)轉換電路：用于電壓信號與電流信號之間的轉換、直流信號與交流信號之間的轉換、電壓與頻率之間的轉換等。
5)信號發(fā)生電路：用于產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波等信號。
6)直流電源：將市電(220V/50Hz)轉換成不同輸出電壓和電流的直流電，以作為電子電路本身的供電電源。
這些電路本質(zhì)上就是為了用電路元件來(lái)處理信號，處理計算為核心的模塊化設計;后面就慢慢演化為集成的電路模塊了
2. 電子系統的組成原則
1)必須滿(mǎn)足給定的性能指標和質(zhì)量指標。如 增益、輸入電阻、輸出電阻、通頻帶、失真度 等。
2)電路要盡量簡(jiǎn)單。同樣功能的電路，電路越簡(jiǎn)單，元器件數目以及連線(xiàn)和焊點(diǎn)越少，出現故障的概率越小，系統的可靠性就越高。因此，通常集成電路能實(shí)現的就不選用分立元件電路，大規模集成電路能實(shí)現的就不選用小規模集成電路。
3)必須考慮電磁兼容性。所謂電磁兼容性，是指電子系統在預定的環(huán)境下，既能抵御周?chē)姶艌?chǎng)的干擾，又能較少地影響周?chē)h(huán)境。電子系統常常不可避免地工作在復雜的電磁環(huán)境中，其中既有來(lái)自大自然的各種放電現象、宇宙的各種電磁輻射，又有人類(lèi)自己利用電和電磁場(chǎng)從事的各種活動(dòng)�？臻g電磁場(chǎng)的變化對于電子系統會(huì )造成不同程度的干擾，同時(shí)電子系統本身也在不同程度上成為其它電子設備的干擾源。在電子系統設計中，電磁兼容性設計的重點(diǎn)是首先要分析周?chē)h(huán)境電磁干擾的物理特性，然后想辦法抑制干擾源或阻斷干擾源的傳播。一般可采用隔離、屏蔽、接地、濾波、去藕等技術(shù)來(lái)獲得較強的抗干擾能力，必要時(shí)還可選用抗干擾能力強的元器件，并對元器件進(jìn)行精密調整。
4)系統設計合理。系統的組裝、調試、維護、保養以及功能擴展應簡(jiǎn)單方便。
3. 電子系統的分析方法
1)通常采用模型等效分析方法
實(shí)際的電子系統往往是較復雜的，為了從理論上更快、更好地了解實(shí)際電子系統的性能，通常采用模型等效分析方法，即首先對一些實(shí)際的電子元器件及線(xiàn)路進(jìn)行模型化處理，并根據系統的工作狀態(tài)和特征用線(xiàn)性方法略去次要成分，簡(jiǎn)化電路模型，再利用基本的定理、定律和網(wǎng)絡(luò )分析方法進(jìn)行分析。顯然，模型等效分析方法必然會(huì )帶來(lái)一定的誤差，但大多數電子元器件參數具有離散性，一味追求分析精度自然失去了實(shí)際意義。
2)實(shí)踐積累
電子系統分析的意義在于除了及時(shí)了解系統的各種性能之外，還可以為電子系統的設計提供更多的理論依據，以獲得更豐富的實(shí)現方法。完成一個(gè)電子系統，常常要經(jīng)過(guò)反反復復的分析、設計和調試。豐富的知識和經(jīng)驗只有在學(xué)習和實(shí)踐中不斷獲取和積累。
模擬電路的應用
下面的例子其實(shí)都是基于 電子系統組成 功能模塊結合而來(lái)，模電很有規律，非常系統，畢竟俄羅斯的很多電器設備全是模電系統。
【例1.3.1】±12V雙極性直流電源供應系統的框圖如圖1.3.1所示。該直流電源主要包括變壓器、整流器、濾波器和提供正、負輸出電壓的三端電壓調整器四個(gè)部分。電源的電路圖。
【例1.3.2】公共廣播系統，其基本框圖如圖1.3.3所示，該系統可用于公共場(chǎng)所，如超市、商場(chǎng)車(chē)站、碼頭等。該系統主要包括直流電源供應器、前置放大電路、功率放大電路、麥克風(fēng)及負載(揚聲器)等四個(gè)部分。信號由麥克風(fēng)輸入，經(jīng)過(guò)前置放大，再經(jīng)過(guò)功率放大，最后由揚聲器(喇叭)輸出語(yǔ)音或音樂(lè )。其電路圖如圖1.3.4所示。
模擬電子技術(shù)課程特點(diǎn)及學(xué)習方法
1. 模擬電子技術(shù)的特點(diǎn)
一、工程性強
在模擬電子電路的分析與設計中，除了要遵循基本電路理論外，還需要從工程角度思考和處理問(wèn)題，以工程實(shí)踐的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行電子電路的分析和計算。
(1)在實(shí)際工程中，對模擬電路的分析一般為定性分析，根據定性分析結果判斷電路是否滿(mǎn)足功能及性能要求。
(2)由于組成電路的各個(gè)元器件的性能指標都存在一定的誤差范圍，在模擬電路的定量分析中也容許存在一定的誤差，因此在模擬電路的定量分析中基本上都使用“估算”�！肮浪恪币卜Q(chēng)為近似計算，由于半導體器件參數的離散性和溫度敏感性，使得精確計算非常復雜，常常沒(méi)有實(shí)際意義。在進(jìn)行近似計算時(shí)要弄清研究的什么問(wèn)題、需要滿(mǎn)足什么條件，做到“合理”的近似計算。
二、實(shí)踐性強
由于元器件參數的離散性及電路的復雜性，設計好的模擬電子電路幾乎都要經(jīng)過(guò)仿真、調試才能達到預期的功能及性能指標。仿真方法是現代電子電路設計重要的、必須掌握的方法，掌握仿真方法是提高分析、解決電路問(wèn)題的重要手段。調試就是對模擬電路進(jìn)行測試及調整。在調試過(guò)程中要理解電路的工作原理，了解元器件的參數對電路性能的影響，掌握常用電子儀器的使用方法，正確分析、判斷并排除電路故障。
2. 模擬電子技術(shù)基礎課程學(xué)習方法
一、掌握基本的理論知識即“基本概念、基本電路、基本分析方法”
(1)基本概念的應用可以靈活多變，但其含義是不變的。對于每一個(gè)基本概念，都應理解并掌握其物理意義。如果是一個(gè)物理量，應掌握其求解方法。
(2)電路可以千變萬(wàn)化，但其組成原則是不變的。實(shí)際電路可能多種多樣，但幾乎都是由一些基本電路構成。掌握這些基本電路是學(xué)好本課程的關(guān)鍵。
(3)實(shí)際的電子系統往往是較復雜的，在分析和計算時(shí)需要從實(shí)際情況出發(fā)，抓住主要矛盾，忽略次要因素。利用電路的基本定律、定理和網(wǎng)絡(luò )分析法進(jìn)行分析或近似計算。
二、要建立實(shí)踐觀(guān)念、重視實(shí)踐環(huán)節和動(dòng)手能力的培養實(shí)踐環(huán)節和動(dòng)手能力的培養在本課程中占有重要的地位。
一個(gè)電路是否能滿(mǎn)足功能和性能指標的要求，需要通過(guò)實(shí)踐去檢驗。通過(guò)實(shí)驗和實(shí)踐，可以深化和鞏固學(xué)到的理論知識，提高動(dòng)手能力，培養嚴謹的科學(xué)作風(fēng)。
三、要建立工程觀(guān)念、工程意識電路設計和制作中要以工程觀(guān)念為指導，對電路和元器件進(jìn)行合理的設計和取值。例如，在電路計算中得出電路中的某一電阻的阻值為238Ω,而實(shí)際的電阻沒(méi)有該標稱(chēng)值，應將這個(gè)電阻用 240Ω 替代。另外，一個(gè)實(shí)際的電感在某些情況下不但要考慮電感分量，還要考慮其電阻分量，甚至還要考慮其分布電容。又例如，在高速、小信號電子電路的設計中還必須注意電磁兼容問(wèn)題。
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