第一講　維修職業化訓練預備知識

課堂一　電子基礎知識

一、模擬電路

（一） 什么是模擬電路

模擬電路（英文全稱Analog Circuit）是指對模擬信號進行處理、轉換、傳輸的電子電路。“模擬”二字主要指電壓（或電流）對于真實信號成比例的再現。

所謂模擬信號，是指信號的幅度隨時間而變化的過程是連續的，如圖1-1所示的就是模擬電壓信號。

人們聽到的聲音，看到的圖像，感受到環境溫度的變化等，反映出來都是這種連續的信號，都屬于模擬信號。

（二） 模擬電路的特點

模擬電路主要具有如下特點：

（1）函數的取值為無限多個，因為變化是連續的。

（2）獲取比較容易，而且信號直觀形似，處理起來也比較簡單，在傳輸模擬信號時，所占用的頻帶比較窄。

（3）當圖像信息和聲音信息改變時，信號的波形也改變，即模擬信號待傳播的信息包含在它的波形之中（信息變化規律直接反映在模擬信號的幅度、頻率和相位的變化上）。因此，模擬信號在傳輸過程中抗干擾能力比較差，很容易受到外界的各種噪聲干擾，當干擾積累嚴重時甚至無法將信號與噪聲分離。

（4）當電路對模擬信號進行加工和處理時也容易出現失真，使信號的質量變差。如模擬電視的雪花飄現象，排除干擾和減少失真的技術難度很大。

（三） 模擬集成電路的應用

早期在集成電路未出現以前，幾乎所有的電路都屬于模擬電路，比如由電子管、三極管、電阻、電容就可以組成一個模擬電路。隨著科技的發展，目前多數模擬電路以集成電路元件的形式出現，稱之為模擬集成電路。

模擬集成電路主要是指由電容、電阻、晶體管等組成的模擬電路集成在一起用來處理模擬信號的集成電路。目前有許多模擬集成電路，如運算放大器、模擬乘法器、鎖相環、電源管理芯片等。模擬集成電路的主要構成電路有：放大器、濾波器、反饋電路、基準源電路、開關電容電路等。

模擬集成電路的基本電路包括電流源、單級放大器、濾波器、反饋電路、電流鏡電路等，由它們組成的高一層次的基本電路為運算放大器、比較器，更高一層的電路有開關電容電路、鎖相環、ADC/DAC等。

模擬集成電路的典型應用如圖1-2所示，輸入溫度、濕度、光學、壓電、聲電等各種傳感器或天線采集的外界自然信號，經過模擬電路預處理后，轉換為合適的數字信號輸入到數字系統中；經過數字系統處理后的信號再通過模擬電路進行后處理，轉換為聲音、圖像、無線電波等模擬信號進行輸出。

（四） 模擬集成電路的分類

模擬集成電路產品分為如下三類：

（1）通用型電路。如運算放大器、相乘器、鎖相環路、有源濾波器和數→模與模→數變換等。

（2）專用型電路。如音響系統、電視接收機、錄像機及通信系統等專用的集成電路系列。

（3）單片集成系統。如單片發射機、單片接收機等。

二、數字電路

（一） 什么是數字電路

對數字信號進行處理、轉換和傳輸的電子電路就稱作數字電路，或數字系統。由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能，所以又稱數字邏輯電路。

所謂數字信號，是指信號的幅度隨時間而變化的過程是間斷的，或者說是離散的。如圖1-3所示的就是一種很典型的數字信號。

（二） 數字電路的特點

數字電路具有如下特點：

（1）同時具有算術運算和邏輯運算功能。數字電路以二進制邏輯代數為數學基礎，使用二進制數字信號，既能進行算術運算又能方便地進行邏輯運算（與、或、非、判斷、比較、處理等），因此極其適合于運算、比較、存儲、傳輸、控制、決策等應用。

（2）實現簡單，系統可靠。以二進制作為基礎的數字邏輯電路，可靠性較強。電源電壓的小的波動對其沒有影響，溫度和工藝偏差對其工作的可靠性影響也比模擬電路小得多。

（3）數字信號通常是由模擬信號經過處理之后得到的。它只有一個（有時是幾個）幅度值，只存在“有”與“無”兩種狀態。在處理和傳輸數字信號時雖然也會受干擾，但容易通過電路處理將它消除掉。

（4）集成度高，功能實現容易。數字電路集成度高，體積小，功耗低，電路的設計、維修、維護靈活方便。隨著集成電路技術的高速發展，數字邏輯電路的集成度越來越高，集成電路塊的功能隨著小規模集成電路（SSI）、中規模集成電路（MSI）、大規模集成電路（LSI）、超大規模集成電路（VLSI）的發展也從元件級、器件級、部件級、板卡級上升到了系統級。電路的設計組成只需采用一些標準的集成電路塊單元連接而成。對于非標準的特殊電路還可以使用可編程序邏輯陣列電路，通過編程的方法實現任意的邏輯功能。

（5）復雜性大，制造集成電路的技術要求很高，在傳輸數字信號時所占用的頻帶要比傳輸模擬信號寬得多，使頻率資源的利用率降低了。

（三） 數字電路的分類

按功能可將數字電路分為組合邏輯電路和時序邏輯電路；按結構又可將數字電路分為分立元件電路和集成電路。

（1）組合邏輯電路。在任何時刻的輸出，僅取決于電路此刻的輸入狀態，而與電路過去的狀態無關，它們不具有記憶功能。常用的組合邏輯器件有加法器、譯碼器、數據選擇器等。

（2）時序邏輯電路。在任何時候的輸出，不僅取決于電路此刻的輸入狀態，而且與電路過去的狀態有關，它們具有記憶功能。

（3）分立元件電路。是將獨立的晶體管、電阻等元器件用導線連接起來的電路。

（4）集成電路。將元器件及導線制作在半導體硅片上，封裝在一個殼體內，并焊出引線的電路。集成電路的集成度是不同的。