一、什么是模拟电子技术
1、模拟信号
模拟信号就是光滑的、连续的信号。
2、什么是模拟电子信息系统
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A/D就是AD转换器，将模拟信号转换成数字信号。D/A就是DA转换器，将数字信号转换成模拟信号。
二、模电常用术语和仪器
1、常用术语
（1）共价键
有几个相邻原子通过共用电子并与共用电子之间形成的一种强烈作用，叫做共价键。
（2）电场
电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。与通常的实物不同，不是由分子原子所组成的，但它却是客观存在的特殊物质，具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。
电场的力的性质表现为：电厂对放入其中的电荷有作用力，这种力成为电场力。电场的能的性质表现为：当电荷在电场中移动时，电场力对电荷做功，说明电场具有能量。
（3）温度的电压当量
闭合电路（即通常电路）中，由于两点间存在温差而出现的电位差，称为温度的电压当量。
（4）动态信号
动态信号主要指随时间变化的信号。
（5）直流电流
方向和强度做周期性变化的电流叫交流电流（如电脑，白炽灯泡、电视）；大小和方向都不随时间变化而变化的电流叫直流单流（如手机电池、手电筒电池）。
（6）内阻
内阻一般是对电源或仪表说的。对于电源，有内电阻r，同样消耗电能（表现为热能），和外电路串联分压，外电路用电电流越大，内电阻耗能就越大，电压下降也就越大。
对于仪表，如电流表的内阻很小，因为串联使用，分压极小，通常不计；如电压表内电阻很大，并联使用分流极小，通常不计。
（7）信号频率
周期性的信号均有其对应的频率，即周期的倒数。
（8）电容
电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累计在导体上，造成电荷的累计储存，储存的电荷量成为电容。
（9）电感
变化中的电流会产生磁场，而变动的磁场会感应出电动势，其线性关系的参数称为电感。由于电磁转换，拥有储存和释放能量的功能。
（10）相位
相位是对于一个波形，特定的时刻在它循环中的位置：一种它是否在波峰、波谷或他们之间某点的标度。相位描述信号波形变化的度量，以度为单位。波形循环一周即为360°。
（11）信号失真
信号在传输过程中与原有信号相比所发生的偏差。在理想的放大器中，输出波形除放大外，应与输入波形完全相同，但实际上不能完全一样。这种现象叫失真。
（12）电导
导体的导电能力可以用电导来表示，电导为电阻的倒数。
（13）跨导
跨导指输出端电流的变化值与输入端电压的变化值之间的比值。
（14）电位
电位又称电势能，是指单位电荷在静电场中的某一点所具有的电势能。
（15）同相输入和反相输入
同相输入指输出于输入同相，反相输入指输出于输入反相。
（16）电平
电平是指两功率或电压之比的对数。单位分贝，用dB表示。常用的电平有功率电平和电压电平两类。
（17）容抗
将电容器接入交流电路中时，电容器极板上所带电荷对定向移动的电荷具有阻碍作用，这种阻碍作用称为容抗。
2、常用仪器
（1）万用表
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（2）Multisim
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（3）示波器
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三、半导体二极管和三极管
1、半导体基础知识
（1）本征半导体
半导体：导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。
导体：铁、铝、铜等金属元素（低价元素），其最外层电子在电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。
绝缘体：惰性气体，橡胶等，其原子的最外层电子受原子核的束缚能力很强，只有在外电场强盗一定程度时才可能导电。
半导体：硅、锗等，均为4价元素，他们原子的最外层电子受原子核的束缚力介于半导体与绝缘体之间。
本征半导体：是纯净的晶体结构的半导体。
其内部结构如下：
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本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导点性很差。
温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。热力学温度0K时不导电。
（2）杂质半导体
杂志半导体主要依靠多数载流子导电。掺入杂质越多，多数载流子浓度越高，导电性越强。
1）N型半导体
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2）P型半导体
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P型半导体主要依靠空穴导电，这点和N型半导体相反。掺入杂质越多，空穴浓度越高，导电性越强。
（3）PN结的形成及其单向导电性
1）导电原理
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2）PN结的形成
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因电场作用所产生的运动称为漂移运动。参与扩散运动和漂移运动的载流子数目相同，达到动态平衡，就形成了PN结。
3）PN结的单向导电性
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4）PN结的电容效应
①势垒电容
PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容Cb。
②扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化，业余电荷的积累和释放的过程，其等效电泳称为扩散电容Cd。
PN结的结电容Cj = Cb + Cd。
2、半导体二极管
（1）二极管的组成
1）什么是二极管
将PN结封装，引出两个电极，就构成了二极管。
二极管的电路符号：
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各种二极管：
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2）二极管的分类
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（2）二极管的伏安特性及电流方程
1）电流方程
有这样一个电路，电流流经一个二极管：
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图中的电阻R可以忽略，它是为了保护二极管防止电流过大而设计的。
在二极管D的上下，我们测出了电压uD，同时测出了电流iD，那么我们发现这个电流和电压的关系如下图所示：
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当给二极管增加正向电压时，电压值大于Uon之后，二极管内部开始有电流流过。
当给二极管增加反向电压时，会有一个反向电流IS，在反向电压大于UBR的时候，电流就会击穿二极管，然后反向电流马上增大。
IS叫做反向饱和电流，UBR叫做反向击穿电压。
那么i和u之间的关系，我们可以用这个方程来表示：
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方程中的UT是温度的电压当量，是个常量，和具体使用哪个二极管有关，通常在常温下为26mV。IS是反向饱和电流，也是个常量，和具体使用哪个二极管有关。
这个方程正好是个指数函数，和正半轴的指数曲线吻合。
2）二极管的伏安特性
①单向导电性
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若施加正向电压，那么u>>（远远大于）UT，则电流方程可以简化为：
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若施加正向电压，那么-u>>UT，则电流方程可以简化为：
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②伏安特性受温度的影响。
T（℃）升高的时候，在电流不变的情况下管压降（就是二极管两端的电压）会下降，同时反向饱和电流IS会变高，UBR会下降，也就是说，温度越高，二极管更容易被击穿。
一般来说，温度每增高10℃，IS就会增大一倍。
所以，温度上高，二极管正向特性左移，反向特性下移。
3、晶体三极管
（1）晶体管的结构和符号
晶体三极管又叫晶体管或者三极管。
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1）三极管的结构
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2）三极管的符号
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3）三级管的特性
三极管可以实现这样的控制：
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当基极没有电流时，它是截止的。
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而当基极有电流，三极管就导通了。
如果只接一个电源，不管是正接还是反接，电流都无法导通。因为它相当于两个二级管反着接。
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为了让这个三极管导通，我们给BE极也接上电源：
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流过基极的电流越大，相应地更多的电子就流向了集电极。
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这就是三极管小电流控制大电流的原理：
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（2）晶体管的放大原理和条件
我们先了解几个名词概念
①IB：流过B极的电流
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②IC：流过C极的电流
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③IE：流过E极的电流
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④VBE或者UBE：B、E两极之间的电压
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⑤VCB或者UCB：C、B两极之间的电压
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⑥VCE或者UCE：C、E两极之间的电压
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1）放大条件
当VBB的电压为0时，三极管处于截止状态，相当于开关没开，电流流不过去：
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uBE>Uon的意思就是说uBE要大于0，即上图中uBE要开启。
2）电流分配
E极电流等于B极＋C极电流
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Δi是指有效电流。
（3）晶体管的输入输出特性
1）输入特性
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2）输出特性
①饱和状态
当我们给VBB接通5V电压，但由于接通了电阻，所以UBE的电阻也就在0.7V左右，这是我们给VCC的电压从0V加大到20V：
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此时我们看IC随UCE变化的函数关系：
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在UBE大于C极电压之前，三极管的这种状态就是饱和状态。
②放大状态
继续加大电压，当在UCE大于UBE之后，三极管进入放大状态：
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在此期间，虽然UCE一直在增大，但是IC的变化不大，大概是IB的100到200倍，这个倍数就是放大系数β。
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IB越大，iC越大。
③击穿状态
如果VC加得过大，三极管会被瞬间击穿，造成永久损坏，此时就是击穿状态：
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具体三极管的最大承受电压，要看手册：
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超过这些绝对最大额定参数，三极管和可能会彻底损坏。
四、放大电路
1、放大的概念
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VCC的这个电源与话筒、扬声器的电源是分开的，它是独立的。
典型的应用：
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2、放大的性能指标
对于信号而言，任何放大电路均可以看成是一个二端口网络。
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（1）放大倍数
放大倍数就是输出量与输入量之比。
1）电压放大倍数（较常用）
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2）电流放大倍数
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3）其他放大倍数
电压比电流
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电流比电压
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当我们拿到一个三级管的时候，想知道它的放大倍数，需要查看手册或说明书：
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（2）输入电阻和输出电阻
1）概念
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Ri是输入电阻，Ro是输出电阻。注意RL不是输出电阻，它是负载电阻
2）计算
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我们可以看到，输入电阻只与输入电压和输入电流有关系，与负载电阻没有关系。而输出电阻和负载电阻有关系。
（3）通频带
衡量放大电路对不同频率信号的适应能力。由于电容、电感及放大管PN结的电容效应，使放大电路在信号频率较低和较高时电压放大倍数数值下降，并产生相移（相位移动）。
换句话说，输入源的输入信号频率不能太高或太低，应该在一个合适的频率范围内，这个范围的大小就是通频带。
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fbw就是通频带的简写。
3、基本共射放大电路的工作原理
（1）电路组成
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Rb和Rc都是保护电阻，防止电流过大。
（2）静态工作点的概念
输入电压ui为零时，晶体管各极的电流、b-e间的电压（管压降）称为静态工作点Q，有以下工作点：
IBQ：静态基极电流
ICQ（IEQ）：静态集电极电流（静态发射极电流）
UBEQ：基极和发射极之间的电压
UCEQ：集电极和发射极之间的电压
（3）共射放大电路的波形分析
若我们给Ui一个正弦信号，如下图所示：
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则
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图中的虚线，是静态基极电流，由于加上了Ui产生的交流信号电流，所以使得正弦信号向上平移了（即加上了IBQ）。
iC、ICQ和ib、IBQ之间只不过差了一个放大系数β，所以他们的波形也是这样。
而UCE是
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如果IBQ或者UCEQ设置不当的话，会出现以下情况：
UCEQ过低：
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UCEQ过高：
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4、放大电路的分析方法
（1）直流通路和交流通路
1）直流通路
电容开路，电感相当于短路。因为电容是不通的，而电感只不过是线圈，且电压电流没有变化，电感也没有阻力，就相当一根导线。
原有的电路图可以简化成这样：
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↓↓↓
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其静态工作点的计算公式为：
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2）交流通路
大容量电容相当于短路，直流电源相当于短路。电容根据变化的电流方向出现感应，相当于通交流。
原有的电路图可以简化成这样：
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↓↓↓
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3）改进的共射电路
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直流通路的时候，情况如下图所示：
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它的信号源和放大源用的是同一路电源。
交流通路的时候，情况如下图所示：
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（2）共射电路的分析方法
1）等效电路法
给你一个电路图，你要画出它对应的直流模型和交流模型的等效电路。
①直流模型：适用于Q点的分析。输出回路等效为电流控制的电流源。
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这个电路的等效直流模型如下图：
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图中两个三角形组成的菱形为电流源，就是IBQ被放大β倍之后的电流。
其静态工作点的计算公式为：
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②交流模型：低频小信号作用。(高频信号需要专业的电路来处理)
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这个电路的等效交流模型如下图：
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两个竖着的三角形组成的菱形，是电压源。
UBE和IC的计算公式为：
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之所以要求导，是因为交流的电流和电压都是变化的曲线，所以要用他们的导数来计算。整理以下可以得出下列式子：
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其中，h11就是上图中的电阻；
h12无量纲，因为两个电压进行求导是没有单位的；
h21同样无量纲，因为两个电流进行求导是没有单位的；
h22是电导，它是电流对电压求导，是电阻的导数。
2）放大电路的另一中模型（交流、动态）
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这个电路还可以等效成如下图的等效交流模型：
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其中，输入电压Ui的计算方法为：
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输出电压Uo的计算方法为：
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电压放大系数Au的计算方法为：
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输入电阻Ri的计算方法为：
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输出电阻Ro就是Rc：
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五、多级放大电路
1、多级放大电路的耦合方式
（1）直接耦合
直接耦合电路原理图
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图中的Rc1既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻。
直接耦合的优点是既能传送交流信号，也能传送直流信号，还便于集成化。
缺点是输入为零时，有可能会出现输出产生变化的零点漂移现象。当输入信号为0时，前级由温度变化所引起的电流、电位的变化会逐级放大。
（2）阻容耦合
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利用电容连接信号源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻容耦合。
它各级之间的静态工作点Q相互独立，但不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。
（3）变压器耦合
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它的优缺点和电容耦合一样。
2、多级放大电路的动态分析
我们把多级放大电路抽象称为一个二端口网络模型，如下图所示：
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该模型的电压放大倍数为：
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即，一个多级放大电路的电压放大系数，为每一级放大电路的放大系数的乘积。 输入电阻：
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输出电阻：
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3、差分放大电路
①共模信号
电压大小相等，极性相同的信号。
②差模信号
电压大小相等，极性相反的信号
（1）长尾式差分放大电路
特点:抑制共模信号，放大差模信号。
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我们发现这个电路就是两个三极管电路对称着接的。uc1和uc2之间的电压差，是电路的输出。
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输入共模信号的时候，uc1=uc2，所以差为0，就没有输出了。
1）抑制共模信号
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2）抑制差模信号
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图中画红框的地方不用深究，它给电路提供了差模信号，即uI1和uI2的强度相等，方向相反。通常为由耦合电容和差分信号源|uI1| + |uI2| = uId
RL是负载电阻。
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五、集成运算放大电路
1、集成运算放大电路概述
（1）集成运算放大电路的组成
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现实生活中的集成运算放大芯片：
集成运算放大电路芯片的一种——双列直插
我们把图中粉色框的部分，简化为下面的三角。其中的Aod为放大系数。
uN的极性和uO相反，uP的极性和uO相同。
输入级：前置级，采用差分放大电路。要求Ri大，能够承受比较大的电压，输入端耐高压。
中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够的放大能力。
输出级：功率级，要求RO小，最大不是真输出电压尽可能大。因为要驱动负载，所以要有足够大的电流。
偏置电路：它是独立于上面三级的。它为各级放大电路设置合适的静态工作点。采用电流源电路。
（2）集成运算放大电路的电压传输特性
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线性区：uO = Aod（uP - uN）
Aod是开环差模放大倍数。
非线性区：
当|uP - uN|大于一定值时，集成运算放大电路的输出不是+uOM，就是-uOM，uOM就是正负极大值。
2、常用电子电路的分析方法
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只有最后一步的定量计算是需要计算准确数值的，其它步骤都只用定量估算即可。
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3、集成运算放大电路项目实战
（1）项目介绍
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（2）嵌入式软件调试接口电路分析
基于集成运放的UART串行调试接口：
测试出现问题之后，就要进入调试阶段，串口调试是调式的常用手段之一，一些服务器、工作站计算机上面是会有串口的，电路板上通常也都会标配上串口模块电路。
电路板和PC机会通过串口线连接在一起，PC机上会有串口调试工具软件，如下图所示：
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开发板上的串口模块电路：
RS-232通信图
串口是俗称，全称为RS-232通信接口。
黄色部分为MAX3232芯片，它负责将CPU给的信息转换为可以在串口线上传输的信息。
串口针头
MAX3232芯片左侧接的是CPU，TX是发送端，RX是接收端，分别接在MAX3232的10号和9号引脚上。
MAX3232芯片内部集成了几个内部放大器，它们都是集成运放。他们都将接收到的信号进行放大，然后再发送出去。
六、放大电路中的反馈
1、反馈的基本概念
（1）反馈的概念
放大电路输出量的一部分或全部通过一定的方式引回到输入回路，影响输入，称为反馈。
反馈的原理图
（2）反馈和负反馈
反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，否则为正反馈。
（3）直流反馈和交流反馈
直流通路中存在的反馈称为支流反馈，交流通路中存在的反馈称为交流反馈。
Rf既是直流负反馈又是交流负反馈，Re则只是直流负反馈
（4）局部反馈和级间反馈
只对多级放大电路中某一级起反馈作用的称为局部反馈，将多级放大电路的输出量引回到其输入极的输入回路称为级间反馈。
局部反馈和级间反馈
2、交流负反馈的四种组态
（1）电压反馈和电流反馈
将输出电压的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电压反馈将输出电流的一部分或全部引回到输入回路来影响净输入量的为电流反馈。
如果Xo是Uo则就是电压反馈，如果是Io则就是电流反馈
（2）串联反馈和并联反馈
输入量、反馈量、净输入量的叠加关系是电压叠加，则为串联反馈。关系为电流叠加则为并联反馈。
如果Xi、Xi'和Xf中的X是U，那就是串联反馈，如果是I，那就是并联反馈
（3）四种反馈组态
①电压串联负反馈
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②电流串联负反馈
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③电压并联负反馈
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④电压并联负反馈
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3、反馈的判断
（1）判断有无反馈
找输出回路与输入回路的联系，弱有则有反馈，否则无反馈。
无反馈的集成运算放大电路
有反馈的集成运放
（2）判断是直流反馈还是交流反馈
看反馈是存在于直流通路还是交流通路。
直流反馈和交流反馈
（3）判断正负反馈
看净输入量是被增大还是被减小。
负反馈
正反馈
（4）判断电压反馈和电流反馈
强行令输出电压为0，弱反馈量也随之为0，则为电压反馈；若反馈量依然存在，则为电流反馈。
电压负反馈
电流负反馈
（4）判断串联反馈和并联反馈
在输入端，输入量、反馈量和净输入量以电压的方式叠加，为串联反馈；以电流的方式叠加，为并联反馈。
并联反馈
引入了串联反馈
（5）总结
*要掌握负反馈电路的结构，因为负反馈电路更常见。
*电压负反馈动态参数估算。
*电流负反馈的动态估算。
4、反馈电路的实战
（1）项目介绍
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（2）千兆以太网口电路分析
以太网控制芯片（左侧）和PHY器件（水晶头插头，图片右侧）相连，
电容充当反馈
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