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电子电路的模拟和数字信号处理技术电子电路的模拟和数字信号处理技术是现代电子领域中的两个重要分支。
模拟电路处理的是连续信号，而数字信号处理则处理数字信号。
在本文中，我们将详细介绍电子电路的模拟和数字信号处理技术，并分点列出它们的步骤和内容。
一、模拟电路的处理技术：1. 模拟信号的基本概念- 模拟信号是连续变化的信号，它可以用连续的时间和幅度来表示。
- 常见的模拟信号有声音、光线、温度等。
2. 模拟电路的基本元件- 电阻、电容、电感等是模拟电路中的基本元件，它们用于控制和处理模拟信号。
- 这些元件可以组合成各种不同的电路，如滤波器、放大器等。
3. 模拟信号的处理过程- 采样：对模拟信号进行采样，将模拟信号转换为离散的样本点。
- 量化：将采样得到的样本点映射到有限数量的离散值上，如用数字表示的幅度值。
- 编码：将量化后的样本点转换为二进制代码。
- 压缩：对编码后的信号进行压缩，减少存储和传输的数据量。
- 恢复：将压缩的信号恢复为原始的模拟信号。
4. 模拟信号处理的应用- 模拟信号处理广泛应用于通信系统、音频系统、视频系统等领域。
- 在通信系统中，模拟信号处理可以实现信号的滤波、调制解调、增益控制等功能。
二、数字信号处理技术：1. 数字信号的基本概念- 数字信号是离散的信号，它以离散的时间和幅度表示。
- 数字信号由一系列数字样本点组成。
2. 数字信号的表示和处理- 数字信号可以用二进制代码表示，如用0和1表示样本点的幅度。
- 数字信号通过算法和处理器进行处理，如滤波、频谱分析、频谱设计等。
3. 数字信号处理的基本过程- 采样：将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
- 分析：对数字信号进行频谱分析，以获取信号的频率和幅度特征。
- 处理：应用数字滤波器等算法对信号进行处理，如去噪、降噪等。
- 合成：将处理后的数字信号进行合成，得到最终的结果。
4. 数字信号处理的应用- 数字信号处理广泛应用于通信系统、雷达系统、图像处理等领域。
7. 信号检测与处理电路 （文字材料）本章概要本章首先介绍了信号检测系统的基本原理及信号检测与处理电路在系统中的作用，然后分别介绍了系统中常用的测量放大器、隔离放大器、RC 有源滤波器和电压比较器的工作原理。
本章内容的组成及结构信号检测系统的基本组成测量放大器：三运放测量放大器 隔离放大器：光电耦合隔离放大器、变压器耦合隔离放大器 滤波器的功能滤波器的一般概念 滤波器的分类 滤波器的主要参数 一阶有源低通滤波器二阶有源低通滤波器 一阶有源高通滤波器二阶有源高通滤波器 带通滤波器和带阻滤波器 比较器的功能 比较器的基本概念 比较器的类型比较器的主要参数 零电平比较器 非零电平比较器反相输入迟滞比较器同相输入迟滞比较器学习目标（1）熟练掌握测量放大器的电路结构及工作原理； （2）熟练掌握滤波器的基本知识；（3）熟练掌握一阶有源低通及高通滤波器的特性分析； （4）熟练掌握电压比较器的特性和分析方法； （5）理解隔离放大器的结构及基本工作原理； （6）了解信号测量系统的基本组成。
重难点指导重点：低通滤波器分析高通滤波器分有源滤波器 单门限比较器分析比较器 信号检测与处理电路检测系统中的放大电路 迟滞比较器分析（1）三运放测量放大器的电路结构及工作原理；（2）一阶有源低通及高通滤波器的特性分析；（3）电压比较器的组成和特性分析。
难点：（1）运算放大器的非线性分析方法；（2）如何绘制比较器电路的传输特性。
本章导学1. 信号检测系统基本组成：传感器（或电极、互感器等）、放大器、滤波器、采用-保持器和A/D转换器等自然界的信号分成两大类：电类和非电类电类：如心电信号、脑电信号，微弱信号可以通过电极引入测量系统。
而电力系统的信号都是大电压和大电流，必须通过互感器（电压互感器或电流互感器）转化为小信号再引入测量电路。
非电类：如压力、速度、温度等，这些信号需要通过传感器将非电信号转化为电信号，引入测量系统。
在信号处理电路中，后续测量系统应根据实际情况合理选择电路组成。
《模拟电子技术基础》教学大纲课程类别: 技术基础课课程名称: 模拟电子技术基础开课单位: 课程编号: 2070215总学时: 72 学分: 4.5适用专业: 自动化类、电子信息类、电气类、计算机类、测控技术类等一、先修课程: 大学物理、电路基础等课程二、课程在教学计划中地位、作用电子技术基础是入门性质的技术基础课, 它既有自身的理论体系, 又有很强的实践性。
本课程的任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能, 培养分析问题和解决问题的能力, 为今后进一步学习、研究、应用电子技术打下基础。
本课程是我院工科电类专业本科生的必修课, 而且随着市场经济和对高等学校人才素质的要求, 也成为我院非电类专业本科生的必修课。
二、课程内容、基本要求绪论第1章半导体二极管及其基本电路1.1 半导体的基础知识1.2 半导体二极管1.3 半导体二极管的应用1.4 特殊二极管正确理解PN结的形成及其单向导电作用, 熟练掌握二极管、稳压管的外特性和主要参数。
熟练掌握二极管在电路中的应用。
重点: PN结的单向导电性；二极管应用电路分析；稳压管稳压条件及稳压电路分析。
难点: PN结的形成；应用电路中二极管模型的选择及二极管工作状态的判断。
第2章晶体管及其基本放大电路2.1 晶体管2.2 放大的概念及放大电路的性能指标2.3 共发射极放大电路的组成及工作原理2.4 放大电路的图解分析法2.5 放大电路的微变等效电路分析法2.6 分压式稳定静态工作点电路2.7 共集电极放大电路2.8 共基极放大电路2.9 组合单元放大电路正确理解晶体管的工作原理, 熟练掌握外特性和主要参数。
正确理解放大的基本概念, 放大电路的主要指标, 掌握放大电路的组成特点。
在放大电路的图解法, 主要用来确定静态工作点, 分析动态过程和波形失真。
熟练掌握放大电路的等效电路法, 会计算静态工作点, 能用H参数微变等效电路计算放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻。
第8章 信号检测与处理电路
例题
【例8-1】如图8-1所示电路，试分别判断滤波器的功能和类型。
(a) (b)
图8-1 例8-1电路
【解8-1】(a)图是二阶低通滤波器。
(b)图是二阶带通滤波器。
【解题思路】分析电路属于哪种类型的滤波电路大致有三种方法：一是对简单电路与典型的滤波电路对照。
二是定性分析，令f →0（电容开路）和f →∞（电容短路），看电路有无输出；再令f 为某一频率时，电容既不开路又不短路，看电路有无输出，据此可判断滤波器的类型。
① 00(u ≠）
A ，0(u =∞）A ，电路为低通滤波电路；② 00(u =）
A ，0(u ≠∞）A ，电路为高通滤波电路；③ 00(u ≠）
A ，0(u ≠∞）A ，0(u =）f A ，电路为带阻滤波电路；④ 00(u =）
A ，0(u =∞）A ，0(u ≠）f A ，电路为带通滤波电路。
三是定量推导传递函数，根据传递函数判断。
在定量分析时，由于集成运放引入负反馈，工作于线性状态，运放仍然满足线性区工作的条件“虚短”和“虚断”。
本题采用第二种方法。
一般情况下，如果电路中只有一个独立电容，则为一阶电路；有两个独立电容，则为二阶电路；以此类推，有n 个独立电容，就为n 阶电路。
【解题过程】
(a) 图所示电路，当f →0时，电容开路，电路为同相输入的比例运算电路，信号能够通过，U o ≠0；当f →∞时，信号被电容旁路，输出U o =0，所以是低通滤波器。
另外，电路中有两个独立电容C 1、C 2，所以该电路是二阶有源低通滤波器。
(b) 图所示电路，当f →0时，电容开路，输出U o =0；当f →∞时，信号被电容旁路，
U o =U -≈U +=0；当f 为某一频率时信号通过，所以是带通滤波器。
因为电路中有两个独立电容，所以该电路是二阶有源带通滤波器。
【点 评】在定性分析时，无论f →0或f →∞运放都满足线性区工作的条件“虚短”和“虚断”。
【例8-2】一阶低通滤波电路如图8 -2所示。
⑴ 推导传递函数)(u s A 的表达式；
⑵ 若R 1=10 kΩ，R f =100 kΩ，求通带电压增益A up ；⑶ 若要求截止频率f H =5H Z ，问C 的取值应为多少？
图8-2 例8-2电路
【解8-2】
【解题思路】利用拉氏变换，将电压和电流变换成“象函数”u (s)和i (s)，电阻的R (s)=R ，电容的Z C (s)=1/(sC)，电感的Z L (s)= sL ，根据有源滤波器的原理图，利用集成运放的“虚短”和“虚断”，列电路方程，求出输出量与输入量的比值即为传递函数。
对于反相输入的运放应用电路，输出量与输入量的象函数之间的关系为：
)
()()s ()s ()(1F i o u
s Z s Z u u s A -== 其中，Z F (s)是反馈网络的运算阻抗，Z 1(s)是输入回路的运算阻抗。
【解题过程】
⑴ 电路的传递函数为
C
sR R R R sC R u u s A f 1f
1f i o u
111
//
)
s ()s ()(+-=-== ⑵ 令信号频率为零，得到通带放大倍数为：
1
f
up R R A -
=⋅
当R 1=10 kΩ，R f =100 kΩ时，
1010
1001f up -=-=-
=⋅
R R A ⑶ 若要求截止频率f H =5H Z ，传递函数中用ωj 取代s ，得电路的频率特性
C R j R R j A f 1f
u
11)(ωω+-= 令C
R f f 021
π=
，则0
1f .
u 11)(f f
j R R j A +-
=ω当f =f 0时，2
)(up .
u A j A =ω，所以上限截止频率C
R f f f 021
π=
=。
所以
F
0.31810100521
213
F H μππ=⨯⨯⨯==
R f C 【例8-3】电路如图8-3所示，试回答下列问题：
⑴ 判断A 1、A 2个组成何种功能电路；
⑵ 设t =0时，u i =0，U C (0)=0，u o (0)=12V ，当t =t 1时，u i 接入12V 的直流电压，问经过多长时间，u o 从12V 跃变到﹣12V ？
u
o
图8-3 例8-3电路
【解8-3】【解题思路】首先判断各运放组成电路的功能，然后根据电路确定使输出电压u o 发生跳变时的u o1，进而根据u o1与u i 的关系计算时间。
分析计算可分级进行。
【解题过程】
⑴ A 1构成积分电路，A 2构成同相输入的迟滞电压比较器。
⑵ 设u o 由+12V 变为﹣12V 所需时间t 2
对A 2构成的迟滞电压比较器，u +=u -时，u o 发生跳变，从12V 跳变到-12V ，根据
o 2
11
o1212==+++=-+u u R R R u R R R u 得跳变时
V 4.21210
2
o 21o1-=⨯-=-
=u R R u 当u i 接入12V 的直流电压时，A 1作负向积分，当积分到使u o1=﹣2.4V 时，u o 发生跳变，
从12V 跳变到-12V 。
所以
4
.2)(1200d 12101101001
d 1)(126
31
o1i 2o12
1
21-=--=+⨯⨯⨯-=+-
=⎰
⎰-t t t t u t u RC t u t t t t ）（即 4
.2)(12012-=--t t ms 20S 120
4
.212==
-t t 即u i 接入12V 的直流电压后，经过20ms u o 从12V 跃变到﹣12V 。
【例8-4】在图8-4所示电路中，均为理想集成运算放大器，其最大输出电压为±12V ，稳压管的正向导通电阻和反向饱和电流和动态电阻均可忽略。
⑴ 指出它们分别是什么类型的电路；⑵ 画出它们的电压传输曲线。
【解8-4】(a)图电路为单限电压比较器,0TH =U 。
(b)图电路为反相输入的滞回电压比较器,V 3TH1-=U ，V 3TH2=U 。
【解题思路】两个电路都在输出端与反相输入端之间接入稳压管。
就运放本身而言，当稳压管没被击穿时，电路（a ）中运放处于开环状态，是单门限电压比较器。
电路（b ）中运
放外部引入正反馈，组成迟滞电压比较器。
u o 输出正或负饱和值，使稳压管击穿稳压。
稳压管击穿后，为运放引入了深度负反馈。
这时可用线性分析方法来分析。
(a)图u +≈u -=0，u o =±U Z =±6V 。
(b)
图
u +≈u -=0
，
Z 3
23
o
R 3U R R R u u ±=+=，
所以
V 9)20
20
10(6)(
332Z o ±=+⨯±=+⨯±=R R R U u 【解题过程】
⑴ (a)图电路，当u +>u -时，u o =+12V ，V DZ1反向击穿，V DZ2正向导通，运放引入负反馈，电路进入线性状态，u o =U Z =+6V 。
同理，当u +<u -时，u o =﹣U Z =﹣6V 。
u o 发生跳变时，u -=u +，而u +=0，u i 加入运放的反相输入端，电路为反相输入的过零电压比较器，U TH =0V 。
其电压传输特性如图8-4 (c)所示。
⑵ (b)图电路，同上（a ）图，当u +>u -时，V DZ1反向击穿，输出电压
V
9)20
20
10(6)(332Z o =+⨯=+⨯=R R R U u 当u +<u -时，V DZ2反向击穿，输出电压V
9)2020
10(6)(332Z o -=+⨯-=+⨯-=R R R U u u o 发生跳变时，u -=u +，而V
3)20
1010
(9)(322o ±=+⨯±=+⨯=+R R R u u 故该电压比较器的阈值电压为
U TH1=-3V U TH2=+3V
其电压传输特性如图8-4 (d)所示。
o
u i
o
(a) 电路图 (b) 电路图
(c) (a)电路传输特性 (d) (b)电路传输特性
图8-4
【点 评】并非所有的集成运放组成的电压比较器，其运放都工作于开环或正反馈状态，本例中运放构成的电压比较器运放则工作在线性状态，通过稳压管引入深度负反馈，其目
的是为了使比较器输出的高、低电平能稳定。
这时，电路的输出只有高电平和低电平两种状态.。
而且，输出状态只取决于输入电压是大于还是小于阈值电压，仍可判断电路是比较器。
