所謂放大就是指增加電信號幅度或功率的物理過程.實(shí)現(xiàn)放大的裝

所謂放大就是指增加電信號幅度或功率的物理過程。實(shí)現(xiàn)放大的裝置稱為放大器。放大器的核心是電子管、雙極型晶體管和場效應(yīng)晶體管等有源器件。為了實(shí)現(xiàn)放大，還必須給放大器提供能量。常用的能源是直流電源。放大作用實(shí)質(zhì)上是把電源的能量轉(zhuǎn)移給輸出信號。輸入信號的作用是控制這種轉(zhuǎn)移，使放大器輸出信號的變化重復(fù)或反映輸入信號的變化。圖1.3.1-1共發(fā)射極放大電路一、基本電路

圖1.3.1-1是一個簡單的晶體管共發(fā)射極放大電路。其中晶體管為NPN型；Rc是負(fù)載電阻,用來提取放大了的信號電壓；RB稱偏置電阻，用來給晶體管提供偏置電流，使無信號時的發(fā)射極電流和集電極到發(fā)射極的電壓降（分別稱為工作點(diǎn)電流和電壓）維持適當(dāng)數(shù)值，以保證有信號輸入時晶體管工作在特性曲線的線性區(qū)域；C1和C2是兼有隔直流作用的耦合電容。這種形式的電路，常被稱為RC耦合放大器，具有比較寬的放大頻帶。將電阻Rc換成調(diào)諧回路，使電路成為一個調(diào)諧放大器,可用來選擇并放大某個窄頻帶的信號。

圖1.3.1-2和圖1.3.1-3分別是共基極和共集電極放大電路。共基極電路的電流增益略小于1,但輸出阻抗高,寄生反饋小,在高頻時容易獲得穩(wěn)定的放大。共集電極電路的電壓增益略小于1,但輸入阻抗高，輸出阻抗低，常用作隔離級和低阻抗輸出級。在構(gòu)成多級放大器時，這幾種電路常常需要相互組合使用。圖1.3.1-2共基極放大電路圖1.3.1-3共集電極放大電路二、性能指標(biāo)

電子放大器的主要性能指標(biāo)有增益、頻率響應(yīng)、非線性失真度和噪聲指數(shù)等。放大器的輸出電壓值Uo與輸入電壓值Ui之比稱為電壓放大系數(shù)，記為

Au＝Uo

/Ui

電壓放大系數(shù)常常用分貝(dB)值表示,稱為電壓增益,記為

Gu＝20logAu(dB)

同理，放大器的功率放大系數(shù)和功率增益分別記為

AP＝Po/PiGP＝10logAP(dB)

其中Po和Pi分別是輸出和輸入功率。放大器的電壓放大系數(shù)通常是頻率的復(fù)函數(shù)，可以寫成

Au=Au(jω)=│Au(jω)│ejφ(ω)式中ω＝2πf，f是頻率，ω是角頻率,│Au(jω)│表示放大器的放大量與頻率的關(guān)系，稱為幅—頻特性,φ(ω)表示放大器輸出相對于輸入的相位差與頻率的關(guān)系,稱為相—頻特性,它們合稱為放大器的頻率特性,也稱為頻率響應(yīng)。放大器的頻率特性應(yīng)該與被放大信號的頻譜相適應(yīng)，以保證信號的各頻率分量能均勻地得到放大。有些應(yīng)用還要求各頻率分量之間的相位關(guān)系得到保持。頻帶過窄或不均勻以及相—頻特性的非線性都會引起輸出波形失真,這稱為頻率響應(yīng)失真，或頻率失真。

對于大信號放大器，例如功率放大器，放大器件的非線性常常造成輸出波形可覺察的失真，稱為非線性失真，也稱為諧波失真，其大小可以利用非線性失真系數(shù)D來衡量。

對于弱信號放大，重要的是放大器的噪聲特性。三、基本放大器

1、差分放大器

差分放大器能把兩個輸入電壓的差值加以放大的電路，也稱差動放大器。

差分放大器可以用晶體三極管（晶體管）或電子管作為它的有源器件。圖1.3.1-4是晶體管差分放大器的基本電路。這是一種對稱電路。輸出電壓uo＝uo1–u02,是晶體管T1和T2集電極輸出電壓uo1和u02之差。當(dāng)T1和T2的輸入電壓幅度相等但極性相反,即uS1=-uS2

時，差分放大器的增圖1.3.1-4差分放大器基本電路益Kd(稱差模增益)和單管放大器的增益相等,即Kd≈Rc/re,式中Rc

＝Rc1＝Rc2,re是晶體管的射極電阻。通常re很小,因而Kd

較大。當(dāng)uS1=uS2，即兩輸入電壓的幅度與極性均相等時，放大器的輸出uo應(yīng)等于零,增益也等于零。實(shí)際放大電路不可能完全對稱，因而這時還有一定的增益。這種增益稱為共模增益，記為Kc

。在實(shí)際應(yīng)用中,溫度變化和電源電壓不穩(wěn)等因素對放大作用的影響，等效于每個晶體管的輸入端產(chǎn)生了一個漂移電壓。利用電路的對稱性可以使之互相抵消或予以削弱，使輸出端的漂移電壓大大減小。顯然，共模增益越小，即電路對稱性越好時，這種漂移電壓也越小。通常用差模增益Kd和共模增益Kc的比值Kd/Kc來表示差分放大器的性能。這個比值稱為共模抑制比(CMRR)。一般差分放大器的共模抑制比約為幾十分貝，性能較高的可達(dá)百分貝以上。2、運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器能對信號進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的放大電路。

運(yùn)算放大器的電路結(jié)構(gòu)有三種主要形式。一是單端輸入、單端輸出，斬波穩(wěn)定式直流放大器等采取這種形式。二是差分輸入、單端輸出，大多數(shù)集成運(yùn)算放大器采取這種形式。三是差分輸入、差分輸出，直流放大器和部分集成放大器采取這種形式。

（1）頻率補(bǔ)償

運(yùn)算放大器是多級放大電路，通常在較高的頻率上仍具有大于1的增益,而內(nèi)部電路產(chǎn)生的附加相移卻已達(dá)到或超過180°。

（2）理想運(yùn)算放大器

理想運(yùn)算放大器指開環(huán)增益A和輸入阻抗RI均趨近于無窮大、輸出阻抗Ro

趨近于零的運(yùn)算放大器。（3）運(yùn)算放大運(yùn)用的基本電路

運(yùn)算放大器常被用來實(shí)現(xiàn)電信號的反相放大、同相放大和差分輸入／輸出放大。

四、放大器的應(yīng)用電路

1、運(yùn)算電路

集成運(yùn)放可用來組成對模擬量進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算功能的電路。

（1）模擬加法器:圖1.3.2-8是模擬加法器的電路。利用理想運(yùn)算放大器的近似條件可得到

若取R1＝R2＝…＝Rn＝Rf

,就可得到簡單的求和關(guān)系式uo

＝-(u1+u2+…+un)圖1.3.1-8模擬加法器電路（2）模擬積分器:圖1.3.1-9是模擬積分器電路。假定電容器Cf上起始電壓是零,由虛短路特性可知,i1＝ui

/R1＝if。又uo

＝-uc＝-1/Cf

∫ot

if

dt。于是

uo

＝-1/R1

Cf

∫otuidt若Cf起始電壓不為零，式(5)還要附加一個起始電壓。

2、測量放大器

測量放大器（又稱數(shù)據(jù)放大器）就是用來放大這種差值信號的高精度放大器，它具有很大的共模抑制比、極高的輸入電阻，且其增益能在大范圍內(nèi)可調(diào)。

圖1.3.1-10所示是由三個集成運(yùn)放構(gòu)成的測量放大器電路。其中，集成運(yùn)放A3組成差值放大器，集成運(yùn)放A1

和A2組成對稱的同相放大器。從電路圖可知上一頁圖1.3.1-9模擬積分器電路圖1.3.1-10測量放大器電路