康第四章 41放大器的基本概念

4.2基本(jīběn)放大器4.4电流(diànliú)源电路及其应用4.3差分放大器***4.7放大器的噪声4.1放大器的基本概念第四章放大器基础4.5多级放大器***4.6放大器的频率响应精品资料概述在广播、通信、自动控制、电子测量等各种(ɡèzhǒnɡ)电子设备中，放大器是必不可少的组成部分。放大器是应用最广泛的电子线路。主要功能:将输入(shūrù)信号进行不失真、放大。精品资料按信号(xìnhào)强弱分：小信号(xìnhào)放大器大信号放大器

按电路结构分：直流放大器交流放大器（线性放大器、本章）（功率、非线性放大器）（DC、缓慢变化的。多用于集成电路）（多用于分立元件电路）1、放大器分类

按信号特征分：宽带放大器音频放大器视频放大器脉冲放大器谐振放大器（放大语音信号）A（放大图像信号）V（放大脉冲信号）（放大高频载波或已调制信号）精品资料+-iBVBBiC-+VCCRBRL+-vBE+-vCE+-4.1.1放大(fàngdà)的原理与实质（4-1-1）（4-1-2）（4-1-3）（4-1-4）放大的实质(shízhì),一般有（4-1-5）输入端：（4-1-6）4.1放大器的基本概念精品资料电源VCC提供(tígōng)的功率：三极管集电极上的功率(gōnglǜ)：

负载电阻RL上的功率：（4-1-7）（4-1-8）输出端：（4-1-9）（4-1-10）精品资料注意(zhùyì)：放大器放大的实质：利用三极管的正向受控作用，将电源VCC提供的直流功率，部分(bùfen)地转换为输出功率。

电源VCC不仅要为三极管提供偏置，保证管子工作在放大区，同时还是整个电路的能源。

电源提供的功率PD除了转换成负载上有用的输出功率PL外，其余均消耗在晶体三极管上（PC

）。

三极管仅是一个换能器。精品资料就信号(xìnhào)而言，各种小信号(xìnhào)放大器均可统一表示为有源线性四端网络：4.1.2放大器的性能指标有源线性四端网络RSRLvS+-+-viiiiovo+-RiRo反映(fǎnyìng)放大器性能的主要指标有：增益A(4种)输入电阻Ri、输出电阻Ro、注意：输入、输出电阻为交流电阻。精品资料有源线性网络中存在(cúnzài)的电抗性元件的容抗与电容值C有关，大小为1/ωC如电容值C足够小（极间P65、分布电容），呈现出很大的容抗(rónɡkànɡ)可忽略不计，开路。P162：

如电容值C足够大（耦合、旁路电容），就可认为电容容抗可忽略不计，作短路处理。精品资料

一、输入电阻、输出电阻对输入信号源而言，放大器相当于它的一个(yīɡè)负载，而这个等效负载电阻就是放大器输入电阻Ri。或RSRivS+-+-viiiRSRiiS+-viii定义Ri大小表示放大器对输入(shūrù)信号源的获取程度。左：Ri越大好，右：越小好。(4-1-11)

P164与参数、RL有关。1、输入电阻Ri精品资料2、输出电阻Ro对输出负载而言（根据戴维宁定理和诺顿定理），任何放大器均可看作(kànzuò)它的信号源，该信号源内阻即放大器输出电阻Ro或RoRLvot+-+-voioRoRLion+-voio负载开路时vi或ii在电路输出端产生的开路电压。vot：负载短路时vi或ii在电路输出端产生的短路电流。ion：(4-1-13)

定义1P164：与参数(cānshù)、RS有关。精品资料输出电阻Ro计算(jìsuàn)：RLvS+-vo放大器RS+-（放大器一般框图）iv+-放大器RS（Ro

的定义）令信号源为零(vs=0、is=0)，保留(bǎoliú)受控源(共C有)。令负载RL开路，在输出端外加v，则产生电流i。定义2:Ro大小反映放大器受负载电阻RL的影响程度。(4-1-12)

P164与参数、RS有关。精品资料P91戴维宁定理：Ro=，一端(yīduān)口中，全部独立电源为零(vs=0、is=0)，保留受控源后的等效输入电阻。电路(diànlù)，第五版，2006.3.P90，齐性定理：一端口中，无独立电源，端口U与端口I成比例关系，且比值定义为端口等效电阻。

精品资料反映放大电路在输入(shūrù)信号控制下，将电源能量转换为输出信号能量的能力。1、四种(sìzhǒnɡ)增益：其中常用分贝（dB）表示

二、增益A（放大倍数）放大器的增益：A=xo/xi即放大器输出信号变化量与输入信号变化量的比值。不同类型放大器输入、输出电量不同，故增益的含义不同。(4-1-14)

四种增益间可互相转换。(4-1-16)(4-1-15)精品资料电压(diànyā)放大器RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo开路(kāilù)电压增益：两电压增益关系：RO越小，RL对Av影响越小，与RL几乎

大小无关。(4-1-18)

问：要想减小负载的影响，则希望…？2、负载开路电压和短路的电流增益：精品资料电流(diànliú)放大器RoRLionioRSRiiSiii短路(duǎnlù)电流增益：两电流增益关系：问：要想减小负载的影响，则希望…？RO越大，RL对Ai影响越小，与RL几乎

大小无关。(4-1-20)

精品资料RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo例1：电压(diànyā)放大器精品资料源电流(diànliú)增益：Ri越小，RS对Ais影响(yǐngxiǎng)越小。例3：互导放大器互导增益：例4：互阻放大器互阻增益：(4-1-22)

问：要想减小对信号源的衰减，则希望…？3、源增益：源电压增益：(4-1-21)

问：要想减小衰减，则希望…？Ri越大，RS对Avs影响越小。精品资料P166：小信号放大器四种(sìzhǒnɡ)电路模型RSRivS+-+-viRoRLvot+-+-vo电压放大器RoRLionioRSRiiSii电流放大器RSRivS+-+-vi互导放大器RoRLionioRoRLvot+-+-voRSRiiSii互阻放大器ii4、小结(xiǎojié)精品资料1、电压(diànyā)放大器：Ri0、Ro、Ai大且不随RL和信号源而变化(biànhuà)。2、电流放大器：Ri、Ro0、

Av大且不随RL和信号源而变化。3、互导放大器：Ri、Ro、Ag大且不随RL和信号源而变化。4、互阻放大器：Ri0、Ro0、Ar大且不随RL和信号源而变化。4、小结：理想放大器性能特点P166表4-1-1，对设计者的要求。精品资料三、频率响应(pínlǜxiǎnɡyīnɡ)一般，放大器中含有电抗元件(L、C)。在正弦信号激励下，不同频率呈现不同的电抗。因而，放大器的增益(zēngyì)应为频率的复函数：精品资料波特(bōtè)图放大器幅频特性曲线，两个截止频率间，频率范围从几十Hz到几千MHz，幅度放大倍数从几倍到几十万倍。如采用线性刻度，不太实际。为缩短坐标，扩大视野，频率常采用对数(duìshù)刻度，放大倍数用对数(duìshù)20lg|AV|，相角总在0°～360°之间，仍用线性刻度。这样描绘出的频率特性曲线,称为半（单）对数(duìshù)频率特性曲线或波特图。精品资料波特(bōtè)图的组成对数(duìshù)幅频特性横轴lgf刻度纵轴（单位dB）对数相频特性横轴lgf刻度纵轴幅频特性曲线：P167图4-1-7精品资料0f/HzA(f)/dB0f/HzA(f)幅频特性相频特性(对数(duìshù)刻度)(对数(duìshù)刻度)(线性刻度)增益分贝值：1、通频带：对应上限频率fH

、及下限频率fL。增益下降到时，AIAI2fHfL(4-1-23)

(4-1-24)

-3dB精品资料衡量放大电路对不同频率信号(xìnhào)的放大能力。下限(xiàxiàn)截止频率上限截止频率fbW=fH-fL实际的信号＝多个正弦波的叠加。3dB频率点（半功率点）3dB频率点（半功率点）幅频特性曲线：精品资料普通音响系统放大电路的幅频响应2、频率响应(pínlǜxiǎnɡyīnɡ)及带宽（频域指标）新问题(wèntí)：如何避免频率失真？中频区高频区低频区信号的带宽放大器的带宽直流放大电路的幅频响应与此有何区别？

若输入50kHz的正弦波是否会产生频率失真？精品资料频率特性的三个频段(pínduàn)：中频段(pínduàn)：通频带以内的区域。放大器的增益、相角均为常数，不随f

变化。特点：原因：所有电抗影响均可忽略不计。高频段：f>fH的区域。频率增大，增益减小并产生附加相移。特点：原因：极间、分布电容容抗分流不能视为开路。即极间、分布电容开路；耦合、旁路电容短路。低频段：f<fL的区域。频率减小，增益降低并产生附加相移。特点：原因：耦、旁电容容抗分压不能视为短路。精品资料放大器的失真，指输出(shūchū)信号不能真实重现输入信号波形的一种物理现象。失真(shīzhēn)类型线性失真非线性失真频率失真瞬变失真幅度失真相位失真四、失真1、频率失真分：幅度失真与相位失真。实际输入信号含有众多频率分量，当通过放大器时：精品资料幅度(fúdù)失真相位(xiàngwèi)失真幅度失真与相位失真，统称放大器的频率失真。若不同频率信号呈现不同相角

由于频率失真由电容或电感这类线性电抗元件引起，故称线性失真,它和由三极管的非线性引起的失真不同。注意：线性失真不产生新的频率成份。非=有一般，音频放大器的频率失真主要指幅度失真。音视频放大器的频率失真则包括幅度失真与相位失真。相位失真：改变各频率分量之间的相位关系。若不同频率信号呈现不同增益精品资料相位失真：左右

对信号的不同频率成分相移不同，产生的失真。输入(shūrù)信号基波(jībō)二次谐波输出信号基波AV=1二次谐波AV=2幅度失真：上下

对信号的不同频率成分增益不同，产生的失真。精品资料指放大脉冲信号时，电抗元件上的电压或电流不能突变(tūbiàn)而引起的失真。如：输入单位阶跃电压。2、瞬变失真(shīzhēn)RC+-vi-vo+vit10vot0.10.9trRC+-vi-vo+vit0vott1vot11

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振荡时，最大过冲量msms∪s∪sVi=vR+vOVi=vC+vO精品资料3、非线性失真三极管的非线性特性产生的失真，有新的频率(pínlǜ)成份。假设三极管基射间外加(wàijiā)电压:则利用付氏级数展开得：非线性总失真系数：(4-1-26)精品资料（1）非线性失真系数(xìshù)THD、DA1——输出波形(bōxínɡ)中的基波幅值A2，A3，…——谐波幅值

（2）最大不失真输出电压Vom

当输入电压再增大就会使输出波形产生非线性失真时的输出电压。用有效值Vom或峰峰值Vopp表示。Vopp=2Vom（3）最大输出功率Pom与效率1.最大输出功率Pom

2.效率