2022-2023学年高二物理竞赛课件：信号的频谱

信号的频谱 2 信号的频谱 方波信号 满足狄利克雷条件，展开成傅里叶级数 ——直流分量 其中 ——基波分量 ——三次谐波分量 方波的时域表示 ——基波角频率 3 1.2 信号的频谱 2. 方波信号 频谱：信号的振幅和相位随频率变化的分布称为该信号的频谱。 幅度谱 相位谱 傅里叶级数的标准形式 4 1.2 信号的频谱 3. 非周期信号 傅里叶变换： 通过快速傅里叶变换（FFT）可迅速求出非周期信号的频谱函数。 非周期信号包含了所有可能的频率成分 离散频率函数 周期信号 连续频率函数 非周期信号 ——截止角频率 频域 时域 5 1.3 模拟信号和数字信号 模拟信号：在时间和幅值上都是连续的信号。 0 f(t) t 模拟电路： 处理和传输模拟信号的电路。 时间上连续：任意时刻有一个相对的值。 数值上连续：可以是在一定范围内的任意值。 例如：电压、电流、温度、声音等。 真实的世界是模拟的。 6 数字信号：在时间和幅值上都是离散的信号。 0 f(t) t t1 t3 t5 t2 t4 ... 数字电路： 处理和传输数字信号的电路。 1.1.3 模拟信号和数字信号 时间上离散：只在某些时刻有定义。 数值上离散：变量只能是有限集合的一个值，常用0、1二进制数表示。 例如：开关通断、电压高低、电流有无。 7 随着数字电子技术的发展，数字电子技术飞速发展。 但是由于自然的物理量大多数是模拟量，数字电路无法直接处理模拟信号，也无法直接将输出的数字信号，输出给外部物理世界。一般系统或者设备的电路的首尾还是采用模拟技术。中间处理的主题部分采用数字技术。 模拟技术无法完全被数字技术代替，而且数字电子技术本身也是建立在模拟电子技术基础之上的。 8 1.4 放大电路模型 电压增益（电压放大倍数） 电流增益 互阻增益 互导增益 1. 放大电路的符号及模拟信号放大 信号源 负载 9 1.4 放大电路模型 2. 放大电路模型 放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。 输入端口特性可以等效为一个输入电阻 输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式 10 1.4 放大电路模型 2. 放大电路模型 ——负载开路时的 电压增益 A. 电压放大模型 —— 输入电阻 —— 输出电阻 由输出回路得 则电压增益为 由此可见 即负载的大小会影响增益的大小 要想减小负载的影响，则希望…？ （考虑改变放大电路的参数） 理想情况 11 1.4 放大电路模型 另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减 理想情况 有 要想减小衰减，则希望…？ A. 电压放大模型 12 1.4 放大电路模型 B. 电流放大模型 关心输出电流与输入电流的关系 O c  T/℃ T/℃ 2 200.5 2 200.0 2 199.5 0 10 80 70 60 30 40 50 20 t/s vi vs vo RL + – + – – + Rsi Ri Avo vi + – Ro vi vs vo Avo vi RL Ri + – + – Ro + – – + Rsi ii is ii io Ais RL Ri Ro Rsi vi vs vo Avo vi RL Ri + – + – Ro + – – + Rsi $