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绪论
引言自本世纪下半叶,由于以微电子技术为标志的现代电子技术得到了空前的发展,推动
了自动控制、计算机、个人电脑、通信和全球网络等技术的发展,人类已进入信息时代。今天,信
息的处理已离不开电子技术,人们每天都要同各种电子器件和电子设备打交道。电子技术在科
学研究、国防、工业、医学、通信及文化生活等各个领域中都起着巨大的作用。
电子技术的基本任务可称之为“信号的产生、信号的传输、信号的处理”,任务的完成取决于
对电子器件、电子电路、电子系统的性能的研究按照功能和构成原理的不同,电子电路可分为
模拟电路和数字电路两大类。本书着重讨论模拟电路的基本概念、基本原理、基本分析方法及基
本应用。
作为绪论,本章首先简要地介绍信号与电子系统的基本概念,接着讨论模拟电子系统中应用
最普遍的基本电路放大器(模型)及其性能,然后回顾电子系统分析中常用的网络定理,最后
分析简单电路的频率响应。这样安排的意图: 是使初学者对本课程的概貌有个初步了解,
二是为后续各章的讨论提供必要的基础知识。
信号与电子系统
信号及其分类
信号可以用来传输信息。信息可用语言、文字、图像等来表达,也可以用人们事先规定好的
编码来表达。但在很多情况下,这些表达信息的语言、文字、图像、编码等不便于直接传输。因
此,在近代科学技术中,常用电信号来传送各种信息,即利用一种变换设备把各种信息转换为随
时间作相应变化的电压或电流进行传输。这种随信息作相应变化的电压或电流就是电信号。当
电信号传递到目的地后,再利用一种与上述相反的变换设备,把电信号还原成原来的信息。
例如,在电视广播系统中,传输配有声音的景物时,先利用电视摄像机把景物的光线、色彩转
变成图像信号(电压或电流),并利用话筒把声音转变成伴音信号(电压或电流),这些就是电视要
传输的带有信息的电信号。然后把这些信号送入电视发射机进行处理,产生一种反映信息变化
的便于传输的高频电信号,再由天线将这高频电信号转换为电磁波发射出去,在空间传播。电视
观众用接收天线截获了电磁波的很小一部分能量送入电视接收机,接收机的作用与发射机相反,
它能对接收到的由电磁波转换得到的高频电信号进行处理,从而恢复出原来的图像和伴音信号,
并分别送入显像管与喇叭,供观众欣赏。这个过程可用一个简明的方框图表示,如图所
示。其中,变换器指的是把表达信息的景物和声音转换为电信号的装置(如摄像管和话筒),或者
反过来,是把电信号转换为景物和声音的装置(如显像管和喇叭等)。
图电视系统方框图
综上所述,在电子技术中谈到“信号”时,指的就是变化的电压或电流电信号。根据电信
号随时间的变化规律,可将电信号分为两大类:模拟信号和数字信号。
图所示的电压波形有三角波、正弦波、阻力振荡波、指数衰减波和振幅调制波等等,均
图模拟信号波形举例
) 三角波( ) 正弦波( 阻尼振荡波( 指数衰减波形( 振幅调制波形
为复杂的数学函数。它们随时间的变化规律是不同的,但它们都是模拟信号。模拟信号的幅值随
时间呈连续变化,波形上任意一点的数值均有其物理意义。在前面介绍的电视系统中模拟语音
的音频信号,模拟图像的视频信号都是模拟信号,自然界中大部分物理参数都属于模拟量,如温
度、压力、位置、速度和重量等等,在电子技术中,为了测量
和分析的需要,常常将这些物理量换为模拟信号。产生
和处理模拟信号的电路称为模拟电子电路,如交、直流放
大器、音频信号发生器等等。
与模拟信号相对应的是数字信号,它只在某些不连续
的瞬时给出函数值,其函数值通常是某个最小单位的整数
倍,小于这个最小单位的数是没有意义的。象电灯的“亮”
图数字信号波形举例
和“灭”,工厂产品数量的统计等都是数字信号。图
所示的方波信号就是典型的数字信号。产生和处理数字信号的电路称为数字电子电路,如各种
门电路、触发器、计数器等等。
电子系统举例
从前面所举电视广播系统一例可以看出,电子系统由若干相互关联的单元电子电路组成,用
来实现信号的传输或信号的处理。电子系统的种类很多,下面再举两例说明。
个电子测量系统
图所示的热电偶温度计是电子测量系统的一个例子。一对热电偶的两个结,一个与
待测温度的物体接触,另一个浸于冰槽的冰水中,以产生稳定的参考温度。当热电偶的两个结点
间存在温差时,两端就会产生相应的模拟电压信号, 将此电压送往放大器进行放大因为热
电偶的电压不可能很准确地正比于温度,所以放大器输出的电压要通过线性补偿器加一个小的
校正电压进行补偿,以使获得的测量电压正比于温差。最后,把信号送往显示器(指针式仪表或
数字仪表)显示出来。
图热电偶温度计的方框图图炉温自动控制系统