放大電路的主要性能指標(biāo)課件

1、信號放大的概念

一個需要被放大的電信號(例如從天線或傳感器得到的信號)，其電壓、電流的幅度往往是很小的，通常是毫伏、毫安數(shù)量級，甚至是微伏、微安或更小，不足以推動負載(例如喇叭或指示儀表、執(zhí)行機構(gòu))。這個信號被放大以后，它隨時間而變化的規(guī)律要與放大前嚴(yán)格一致，但是其電壓、電流的幅度得到了較大提高。信號的這種變化過程，稱為放大。實現(xiàn)放大功能的電子電路稱為放大電路(或稱為放大器)。2.1.1信號放大的概念11、信號放大的概念2.1.1信號放大的概念12、放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖

(1)放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2-1放大概念示意圖2、放大電路的結(jié)構(gòu)示意圖圖2-1放大概念示意圖

1)放大電路主要用于放大微弱信號，輸出電壓或電流在幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。

2)輸出信號的能量實際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號能量，提供給負載。3)能夠控制能量轉(zhuǎn)換的器件稱為有源器件，如半導(dǎo)體三極管、場效應(yīng)管、集成放大器等。它們是組成放大電路的核心器件。(2)放大電路具有以下基本特點1)放大電路主要用于放大微弱信號，輸出電壓或電流在2.1.2放大電路的主要指標(biāo)

放大電路的性能指標(biāo)可以衡量一個放大器性能的好壞和特點。性能指標(biāo)主要包括放大倍數(shù)(或增益)、輸人電阻、輸出電阻、通頻帶等。

由于放大電路可以看成是一個有源四端雙口網(wǎng)絡(luò)，為討論放大電路的性能指標(biāo)，將放大電路的等效網(wǎng)絡(luò)重畫于圖2—2中，并按雙口網(wǎng)絡(luò)的一般約定畫出了電流的方向和電壓的極性，同時假定輸入信號為正弦波，圖中的電流和電壓均采用向量表示。這樣，我們就可以由這個網(wǎng)絡(luò)的端口特性來描述放大電路的性能指標(biāo)。42.1.2放大電路的主要指標(biāo)放大電路的性能指標(biāo)可以圖2-2放大電路示意圖5圖2-2放大電路示意圖5

根據(jù)輸入量和輸出量的不同．可以有以下四種增益的定義方法。

1)電壓放大倍數(shù)

為衡量放大電路的放大能力，規(guī)定不失真時的輸出量與輸入量的比值叫做放大電路的放大倍數(shù)，或稱為增益，即：1、放大倍數(shù)(或增益)6根據(jù)輸入量和輸出量的不同．可以有以下四種增益的定2)電流放大倍數(shù)3)互阻放大倍數(shù)4)互導(dǎo)放大倍數(shù)72)電流放大倍數(shù)3)互阻放大倍數(shù)4)互導(dǎo)放大倍數(shù)7

這些增益反映了放大電路在輸人信號控制下，將直流電源能量轉(zhuǎn)換為交流輸出能量的能力。工程上經(jīng)常用以10為底的對數(shù)來表示電壓放大倍數(shù)和電流放大倍數(shù)的大小，單位是B(貝爾，Bel),也常用它的十分之一單位分貝(dB)。5)功率放大倍數(shù)

由于功率與電壓(或電流)的平方成比例．因此功率增益的分貝表示為：

8這些增益反映了放大電路在輸人信號控制下，將直流電源2、輸入電阻和輸出電阻

1)輸入電阻ri

從放大電路的輸入端看進去的等效電阻被稱為放大電路的輸入電阻，定義為：

輸入電阻的大小決定了放大電路從信號源得到的信號幅度的大小。如圖2-2所示，可得：

92、輸入電阻和輸出電阻1)輸入電阻ri輸入電阻2）輸出電阻ro

輸出電阻是從放大電路輸出端看進去的等效電阻。定義為

上式表示輸出電阻被定義為在輸入電壓源短路(電流源開路)并保留RS和負載開路(因為負載并不屬于放大電路)的情況下，如圖2-3所示，放大電路的輸出端所加測試電壓與其產(chǎn)生的測試電流的比值。102）輸出電阻ro上式表示輸出電阻被定義為在輸入電壓源圖2-3放大電路的輸出電阻

輸出電阻的大小，決定了放大電路帶負載的能力。在圖2-3中，放大電路的輸出信號相當(dāng)于負載的信號源．放大電路的輸出電阻相當(dāng)于信號源內(nèi)阻?？梢钥闯觯撦d上得到的輸出電壓并不與放大電路開路輸出電壓相等，它們之間符合這樣的關(guān)系：11圖2-3放大電路的輸出電阻輸出電阻的大小，決定了放大電

實驗分析時，在保持輸人信號不變的前提下，分別測出放大電路輸出端開路和加載(接時的電壓和），輸出電阻可由下式來決定3、最大輸出幅度

在不失真情況下，放大電路的最大輸出電壓或電流的大小，用Uomax和Iomax表示。12實驗分析時，在保持輸人信號不變的前提下，分別測出放大電路輸4、通頻帶

由于放大電路存在電抗元件或等效電抗元件，信號頻率過高或過低，放大倍數(shù)都要明顯地下降。但是，在中間一段頻率范圍內(nèi)，各種電抗的影響都可忽略，放大倍數(shù)基本不變，將此放大倍數(shù)稱為中頻放大倍數(shù)，記做。使放大倍數(shù)下降至()時所對應(yīng)的高、低頻率．分別稱上限頻率fH及下限頻率fL，如圖2-4所示。圖2-4放大電路的頻率指標(biāo)134、通頻帶由于放大電路存在電抗元件或等效電抗元件，信通頻帶為：5、非線性失真系數(shù)D

三極管的輸入、輸出特性曲線是非線件的，即使在放大區(qū)也不是完全的線性。因此，輸出波形不可避免地要發(fā)生失真。這種由于二極管的非線性造成的輸出信號失真稱為非線性失真。具體表現(xiàn)為：當(dāng)輸入某一頻率的正弦交流信號時，輸出波形中除了被放大的該頻率的基波輸出外，還含有一定數(shù)量的諧波。諧波的總量與基波成分的比值稱為非線性失真系數(shù)。14通頻帶為：5、非線性失真系數(shù)D三極管的輸入、輸出特性

放大器的實際輸入信號一般是包含豐富頻率分量的復(fù)雜信號，而放大電路中有許多電抗參數(shù)和分布參數(shù)，所以放大電路對輸入的不同頻率分量具有不同的放大倍數(shù)和相移，這樣會造成輸出信號中各頻率分量之間大小、相位等比例關(guān)系發(fā)生變化，這樣，輸出波形就必然發(fā)生失真。由這種原因造成的波形失真，稱為放大器的線性失真，也叫頻率失真。6、線性失真15放大器的實際輸入信號一般是包含豐富頻率分量的復(fù)7、最大輸出功率Pomax和效率η

三極管是一個能量控制器件，它能通過三極管的控制作用，把直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換成交流電能輸出。所以，放大電路的最大輸出功率，就是在輸出信號不失真時，