放大电路的主要性能指标课件

1、信号放大的概念

一个需要被放大的电信号(例如从天线或传感器得到的信号)，其电压、电流的幅度往往是很小的，通常是毫伏、毫安数量级，甚至是微伏、微安或更小，不足以推动负载(例如喇叭或指示仪表、执行机构)。这个信号被放大以后，它随时间而变化的规律要与放大前严格一致，但是其电压、电流的幅度得到了较大提高。信号的这种变化过程，称为放大。实现放大功能的电子电路称为放大电路(或称为放大器)。2.1.1信号放大的概念11、信号放大的概念2.1.1信号放大的概念12、放大电路的结构示意图

(1)放大电路的结构示意图

图2-1放大概念示意图2、放大电路的结构示意图图2-1放大概念示意图

1)放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。

2)输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。3)能够控制能量转换的器件称为有源器件，如半导体三极管、场效应管、集成放大器等。它们是组成放大电路的核心器件。(2)放大电路具有以下基本特点1)放大电路主要用于放大微弱信号，输出电压或电流在2.1.2放大电路的主要指标

放大电路的性能指标可以衡量一个放大器性能的好坏和特点。性能指标主要包括放大倍数(或增益)、输人电阻、输出电阻、通频带等。

由于放大电路可以看成是一个有源四端双口网络，为讨论放大电路的性能指标，将放大电路的等效网络重画于图2—2中，并按双口网络的一般约定画出了电流的方向和电压的极性，同时假定输入信号为正弦波，图中的电流和电压均采用向量表示。这样，我们就可以由这个网络的端口特性来描述放大电路的性能指标。42.1.2放大电路的主要指标放大电路的性能指标可以图2-2放大电路示意图5图2-2放大电路示意图5

根据输入量和输出量的不同．可以有以下四种增益的定义方法。

1)电压放大倍数

为衡量放大电路的放大能力，规定不失真时的输出量与输入量的比值叫做放大电路的放大倍数，或称为增益，即：1、放大倍数(或增益)6根据输入量和输出量的不同．可以有以下四种增益的定2)电流放大倍数3)互阻放大倍数4)互导放大倍数72)电流放大倍数3)互阻放大倍数4)互导放大倍数7

这些增益反映了放大电路在输人信号控制下，将直流电源能量转换为交流输出能量的能力。工程上经常用以10为底的对数来表示电压放大倍数和电流放大倍数的大小，单位是B(贝尔，Bel),也常用它的十分之一单位分贝(dB)。5)功率放大倍数

由于功率与电压(或电流)的平方成比例．因此功率增益的分贝表示为：

8这些增益反映了放大电路在输人信号控制下，将直流电源2、输入电阻和输出电阻

1)输入电阻ri

从放大电路的输入端看进去的等效电阻被称为放大电路的输入电阻，定义为：

输入电阻的大小决定了放大电路从信号源得到的信号幅度的大小。如图2-2所示，可得：

92、输入电阻和输出电阻1)输入电阻ri输入电阻2）输出电阻ro

输出电阻是从放大电路输出端看进去的等效电阻。定义为

上式表示输出电阻被定义为在输入电压源短路(电流源开路)并保留RS和负载开路(因为负载并不属于放大电路)的情况下，如图2-3所示，放大电路的输出端所加测试电压与其产生的测试电流的比值。102）输出电阻ro上式表示输出电阻被定义为在输入电压源图2-3放大电路的输出电阻

输出电阻的大小，决定了放大电路带负载的能力。在图2-3中，放大电路的输出信号相当于负载的信号源．放大电路的输出电阻相当于信号源内阻。可以看出，负载上得到的输出电压并不与放大电路开路输出电压相等，它们之间符合这样的关系：11图2-3放大电路的输出电阻输出电阻的大小，决定了放大电

实验分析时，在保持输人信号不变的前提下，分别测出放大电路输出端开路和加载(接时的电压和），输出电阻可由下式来决定3、最大输出幅度

在不失真情况下，放大电路的最大输出电压或电流的大小，用Uomax和Iomax表示。12实验分析时，在保持输人信号不变的前提下，分别测出放大电路输4、通频带

由于放大电路存在电抗元件或等效电抗元件，信号频率过高或过低，放大倍数都要明显地下降。但是，在中间一段频率范围内，各种电抗的影响都可忽略，放大倍数基本不变，将此放大倍数称为中频放大倍数，记做。使放大倍数下降至()时所对应的高、低频率．分别称上限频率fH及下限频率fL，如图2-4所示。图2-4放大电路的频率指标134、通频带由于放大电路存在电抗元件或等效电抗元件，信通频带为：5、非线性失真系数D

三极管的输入、输出特性曲线是非线件的，即使在放大区也不是完全的线性。因此，输出波形不可避免地要发生失真。这种由于二极管的非线性造成的输出信号失真称为非线性失真。具体表现为：当输入某一频率的正弦交流信号时，输出波形中除了被放大的该频率的基波输出外，还含有一定数量的谐波。谐波的总量与基波成分的比值称为非线性失真系数。14通频带为：5、非线性失真系数D三极管的输入、输出特性

放大器的实际输入信号一般是包含丰富频率分量的复杂信号，而放大电路中有许多电抗参数和分布参数，所以放大电路对输入的不同频率分量具有不同的放大倍数和相移，这样会造成输出信号中各频率分量之间大小、相位等比例关系发生变化，这样，输出波形就必然发生失真。由这种原因造成的波形失真，称为放大器的线性失真，也叫频率失真。6、线性失真15放大器的实际输入信号一般是包含丰富频率分量的复7、最大输出功率Pomax和效率η

三极管是一个能量控制器件，它能通过三极管的控制作用，把直流电源提供的能量转换成交流电能输出。所以，放大电路的最大输出功率，就是在输出信号不失真时，