康第四章 41放大器的基本概念

4.2基本(jīběn)放大器4.4電流(diànliú)源電路及其應用4.3差分放大器***4.7放大器的噪聲4.1放大器的基本概念第四章放大器基礎(chǔ)4.5多級放大器***4.6放大器的頻率響應精品資料概述在廣播、通信、自動控制、電子測量等各種(ɡèzhǒnɡ)電子設(shè)備中，放大器是必不可少的組成部分。放大器是應用最廣泛的電子線路。主要功能:將輸入(shūrù)信號進行不失真、放大。精品資料按信號(xìnhào)強弱分：小信號(xìnhào)放大器大信號放大器

按電路結(jié)構(gòu)分：直流放大器交流放大器（線性放大器、本章）（功率、非線性放大器）（DC、緩慢變化的。多用于集成電路）（多用于分立元件電路）1、放大器分類

按信號特征分：寬帶放大器音頻放大器視頻放大器脈沖放大器諧振放大器（放大語音信號）A（放大圖像信號）V（放大脈沖信號）（放大高頻載波或已調(diào)制信號）精品資料+-iBVBBiC-+VCCRBRL+-vBE+-vCE+-4.1.1放大(fàngdà)的原理與實質(zhì)（4-1-1）（4-1-2）（4-1-3）（4-1-4）放大的實質(zhì)(shízhì),一般有（4-1-5）輸入端：（4-1-6）4.1放大器的基本概念精品資料電源VCC提供(tígōng)的功率：三極管集電極上的功率(gōnglǜ)：

負載電阻RL上的功率：（4-1-7）（4-1-8）輸出端：（4-1-9）（4-1-10）精品資料注意(zhùyì)：放大器放大的實質(zhì)：利用三極管的正向受控作用，將電源VCC提供的直流功率，部分(bùfen)地轉(zhuǎn)換為輸出功率。

電源VCC不僅要為三極管提供偏置，保證管子工作在放大區(qū)，同時還是整個電路的能源。

電源提供的功率PD除了轉(zhuǎn)換成負載上有用的輸出功率PL外，其余均消耗在晶體三極管上（PC

）。

三極管僅是一個換能器。精品資料就信號(xìnhào)而言，各種小信號(xìnhào)放大器均可統(tǒng)一表示為有源線性四端網(wǎng)絡：4.1.2放大器的性能指標有源線性四端網(wǎng)絡RSRLvS+-+-viiiiovo+-RiRo反映(fǎnyìng)放大器性能的主要指標有：增益A(4種)輸入電阻Ri、輸出電阻Ro、注意：輸入、輸出電阻為交流電阻。精品資料有源線性網(wǎng)絡中存在(cúnzài)的電抗性元件的容抗與電容值C有關(guān)，大小為1/ωC如電容值C足夠?。O間P65、分布電容），呈現(xiàn)出很大的容抗(rónɡkànɡ)可忽略不計，開路。P162：

如電容值C足夠大（耦合、旁路電容），就可認為電容容抗可忽略不計，作短路處理。精品資料

一、輸入電阻、輸出電阻對輸入信號源而言，放大器相當于它的一個(yīɡè)負載，而這個等效負載電阻就是放大器輸入電阻Ri?；騌SRivS+-+-viiiRSRiiS+-viii定義Ri大小表示放大器對輸入(shūrù)信號源的獲取程度。左：Ri越大好，右：越小好。(4-1-11)

P164與參數(shù)、RL有關(guān)。1、輸入電阻Ri精品資料2、輸出電阻Ro對輸出負載而言（根據(jù)戴維寧定理和諾頓定理），任何放大器均可看作(kànzuò)它的信號源，該信號源內(nèi)阻即放大器輸出電阻Ro或RoRLvot+-+-voioRoRLion+-voio負載開路時vi或ii在電路輸出端產(chǎn)生的開路電壓。vot：負載短路時vi或ii在電路輸出端產(chǎn)生的短路電流。ion：(4-1-13)

定義1P164：與參數(shù)(cānshù)、RS有關(guān)。精品資料輸出電阻Ro計算(jìsuàn)：RLvS+-vo放大器RS+-（放大器一般框圖）iv+-放大器RS（Ro

的定義）令信號源為零(vs=0、is=0)，保留(bǎoliú)受控源(共C有)。令負載RL開路，在輸出端外加v，則產(chǎn)生電流i。定義2:Ro大小反映放大器受負載電阻RL的影響程度。(4-1-12)

P164與參數(shù)、RS有關(guān)。精品資料P91戴維寧定理：Ro=，一端(yīduān)口中，全部獨立電源為零(vs=0、is=0)，保留受控源后的等效輸入電阻。電路(diànlù)，第五版，2006.3.P90，齊性定理：一端口中，無獨立電源，端口U與端口I成比例關(guān)系，且比值定義為端口等效電阻。

精品資料反映放大電路在輸入(shūrù)信號控制下，將電源能量轉(zhuǎn)換為輸出信號能量的能力。1、四種(sìzhǒnɡ)增益：其中常用分貝（dB）表示

二、增益A（放大倍數(shù)）放大器的增益：A=xo/xi即放大器輸出信號變化量與輸入信號變化量的比值。不同類型放大器輸入、輸出電量不同，故增益的含義不同。(4-1-14)

四種增益間可互相轉(zhuǎn)換。(4-1-16)(4-1-15)精品資料電壓(diànyā)放大器RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo開路(kāilù)電壓增益：兩電壓增益關(guān)系：RO越小，RL對Av影響越小，與RL幾乎

大小無關(guān)。(4-1-18)

問：要想減小負載的影響，則希望…？2、負載開路電壓和短路的電流增益：精品資料電流(diànliú)放大器RoRLionioRSRiiSiii短路(duǎnlù)電流增益：兩電流增益關(guān)系：問：要想減小負載的影響，則希望…？RO越大，RL對Ai影響越小，與RL幾乎

大小無關(guān)。(4-1-20)

精品資料RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo例1：電壓(diànyā)放大器精品資料源電流(diànliú)增益：Ri越小，RS對Ais影響(yǐngxiǎng)越小。例3：互導放大器互導增益：例4：互阻放大器互阻增益：(4-1-22)

問：要想減小對信號源的衰減，則希望…？3、源增益：源電壓增益：(4-1-21)

問：要想減小衰減，則希望…？Ri越大，RS對Avs影響越小。精品資料P166：小信號放大器四種(sìzhǒnɡ)電路模型RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo電壓放大器RoRLionioRSRiiSii電流放大器RSRivS+-+-vi互導放大器RoRLionioRoRLvot+-+-voRSRiiSii互阻放大器ii4、小結(jié)(xiǎojié)精品資料1、電壓(diànyā)放大器：Ri0、Ro、Ai大且不隨RL和信號源而變化(biànhuà)。2、電流放大器：Ri、Ro0、

Av大且不隨RL和信號源而變化。3、互導放大器：Ri、Ro、Ag大且不隨RL和信號源而變化。4、互阻放大器：Ri0、Ro0、Ar大且不隨RL和信號源而變化。4、小結(jié)：理想放大器性能特點P166表4-1-1，對設(shè)計者的要求。精品資料三、頻率響應(pínlǜxiǎnɡyīnɡ)一般，放大器中含有電抗元件(L、C)。在正弦信號激勵下，不同頻率呈現(xiàn)不同的電抗。因而，放大器的增益(zēngyì)應為頻率的復函數(shù)：精品資料波特(bōtè)圖放大器幅頻特性曲線，兩個截止頻率間，頻率范圍從幾十Hz到幾千MHz，幅度放大倍數(shù)從幾倍到幾十萬倍。如采用線性刻度，不太實際。為縮短坐標，擴大視野，頻率常采用對數(shù)(duìshù)刻度，放大倍數(shù)用對數(shù)(duìshù)20lg|AV|，相角總在0°～360°之間，仍用線性刻度。這樣描繪出的頻率特性曲線,稱為半（單）對數(shù)(duìshù)頻率特性曲線或波特圖。精品資料波特(bōtè)圖的組成對數(shù)(duìshù)幅頻特性橫軸lgf刻度縱軸（單位dB）對數(shù)相頻特性橫軸lgf刻度縱軸幅頻特性曲線：P167圖4-1-7精品資料0f/HzA(f)/dB0f/HzA(f)幅頻特性相頻特性(對數(shù)(duìshù)刻度)(對數(shù)(duìshù)刻度)(線性刻度)增益分貝值：1、通頻帶：對應上限頻率fH

、及下限頻率fL。增益下降到時，AIAI2fHfL(4-1-23)

(4-1-24)

-3dB精品資料衡量放大電路對不同頻率信號(xìnhào)的放大能力。下限(xiàxiàn)截止頻率上限截止頻率fbW=fH-fL實際的信號＝多個正弦波的疊加。3dB頻率點（半功率點）3dB頻率點（半功率點）幅頻特性曲線：精品資料普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應2、頻率響應(pínlǜxiǎnɡyīnɡ)及帶寬（頻域指標）新問題(wèntí)：如何避免頻率失真？中頻區(qū)高頻區(qū)低頻區(qū)信號的帶寬放大器的帶寬直流放大電路的幅頻響應與此有何區(qū)別？

若輸入50kHz的正弦波是否會產(chǎn)生頻率失真？精品資料頻率特性的三個頻段(pínduàn)：中頻段(pínduàn)：通頻帶以內(nèi)的區(qū)域。放大器的增益、相角均為常數(shù)，不隨f

變化。特點：原因：所有電抗影響均可忽略不計。高頻段：f>fH的區(qū)域。頻率增大，增益減小并產(chǎn)生附加相移。特點：原因：極間、分布電容容抗分流不能視為開路。即極間、分布電容開路；耦合、旁路電容短路。低頻段：f<fL的區(qū)域。頻率減小，增益降低并產(chǎn)生附加相移。特點：原因：耦、旁電容容抗分壓不能視為短路。精品資料放大器的失真，指輸出(shūchū)信號不能真實重現(xiàn)輸入信號波形的一種物理現(xiàn)象。失真(shīzhēn)類型線性失真非線性失真頻率失真瞬變失真幅度失真相位失真四、失真1、頻率失真分：幅度失真與相位失真。實際輸入信號含有眾多頻率分量，當通過放大器時：精品資料幅度(fúdù)失真相位(xiàngwèi)失真幅度失真與相位失真，統(tǒng)稱放大器的頻率失真。若不同頻率信號呈現(xiàn)不同相角

由于頻率失真由電容或電感這類線性電抗元件引起，故稱線性失真,它和由三極管的非線性引起的失真不同。注意：線性失真不產(chǎn)生新的頻率成份。非=有一般，音頻放大器的頻率失真主要指幅度失真。音視頻放大器的頻率失真則包括幅度失真與相位失真。相位失真：改變各頻率分量之間的相位關(guān)系。若不同頻率信號呈現(xiàn)不同增益精品資料相位失真：左右

對信號的不同頻率成分相移不同，產(chǎn)生的失真。輸入(shūrù)信號基波(jībō)二次諧波輸出信號基波AV=1二次諧波AV=2幅度失真：上下

對信號的不同頻率成分增益不同，產(chǎn)生的失真。精品資料指放大脈沖信號時，電抗元件上的電壓或電流不能突變(tūbiàn)而引起的失真。如：輸入單位階躍電壓。2、瞬變失真(shīzhēn)RC+-vi-vo+vit10vot0.10.9trRC+-vi-vo+vit0vott1vot11

1

振蕩時，最大過沖量msms∪s∪sVi=vR+vOVi=vC+vO精品資料3、非線性失真三極管的非線性特性產(chǎn)生的失真，有新的頻率(pínlǜ)成份。假設(shè)三極管基射間外加(wàijiā)電壓:則利用付氏級數(shù)展開得：非線性總失真系數(shù)：(4-1-26)精品資料（1）非線性失真系數(shù)(xìshù)THD、DA1——輸出波形(bōxínɡ)中的基波幅值A(chǔ)2，A3，…——諧波幅值

（2）最大不失真輸出電壓Vom

當輸入電壓再增大就會使輸出波形產(chǎn)生非線性失真時的輸出電壓。用有效值Vom或峰峰值Vopp表示。Vopp=2Vom（3）最大輸出功率Pom與效率1.最大輸出功率Pom

2.效率