模拟电路课件-放大电路的基本知识

引言：为什么要研究放大电路：通常由传感器输出的信号很微弱，难以进行处理。因而放大是最基本的模拟信号处理功能，由放大电路实现。如，对于电压信号而言：数百毫伏量级的电压信号才能用数字仪表或传统指针式仪表显示出。伏特量级的电压信号才能被一般的模数转换器所接受。1.2放大电路的基本知识2021/10/10星期日11.2放大电路的基本知识

输入电阻

输出电阻

电压放大模型

电流放大模型

1.2.1模拟信号的放大

1.2.2放大电路模型

1.2.3放大电路的主要性能指标

增益

互阻放大模型

互导放大模型

隔离放大电路模型

频率响应及带宽

非线性失真2021/10/10星期日2

1.2.1模拟信号的放大电压增益（电压放大倍数）电流增益互阻增益互导增益信号源负载2021/10/10星期日3

1.2.2放大电路模型放大电路是一个双口网络。从端口特性来研究放大电路，可将其等效成具有某种端口特性的等效电路。信号源负载输入端口特性可以等效为一个输入电阻输出端口可以根据不同情况等效成不同的电路形式2021/10/10星期日4

1.2.2放大电路模型——负载开路时的电压增益1.电压放大模型——输入电阻——输出电阻由输出回路得则电压增益为由此可见即负载的大小会影响增益的大小要想减小负载的影响，则希望…？（考虑改变放大电路的参数）理想情况2021/10/10星期日5

1.2.2放大电路模型另一方面，考虑到输入回路对信号源的衰减有要想减小衰减，则希望…？理想2021/10/10星期日6电压放大模型电流放大模型

1.2.2放大电路模型关心输出电流与输入电流的关系2.电流放大模型2021/10/10星期日7

1.2.2放大电路模型——负载短路时的电流增益2.电流放大模型由输出回路得则电流增益为由此可见要想减小负载的影响，则希望…？理想情况由输入回路得要想减小对信号源的衰减，则希望…？理想2021/10/10星期日8

1.2.2放大电路模型3.互阻放大模型（自看）输入输出回路没有公共端4.互导放大模型（自看）5.隔离放大电路模型当前，许多工业控制设备及医疗设备，为了提高安全性和抗干扰能力，在前级信号预放大中，普遍采用隔离放大。2021/10/10星期日9一个实际的放大电路原则上可以在这四类模型中任选一种作为其电路模型。（四种模型等效）但根据信号源性质和负载的要求，可以选取这四种中最合适的一种。如：信号源为低内阻（Rs小）的电压源，要求电路输出为电压信号。则选择电压放大电路最为合适。

1.2.2放大电路模型2021/10/10星期日10

1.2.3放大电路的主要性能指标1.输入电阻输入电阻Ri的大小决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大小：如输入为电压信号的放大电路（电压放大和互导放大）：有则，Ri越大，Vi越大如输入为电流信号的放大电路（电流放大和互阻放大）：则，Ri越小，Ii越大2021/10/10星期日11

1.2.3放大电路的主要性能指标2.输出电阻所以另一方法注意：输入、输出电阻为交流电阻2021/10/10星期日12输出电阻R0的大小决定放大电路带负载的能力如输出为电压信号的放大电路（电压放大、互阻放大）

1.2.3放大电路的主要性能指标2.输出电阻R0越小，RL对Vo的影响越小。如果RL足够大，则功率Po=Vo2/RL可以很小，这样电路对供电电源的能耗较低，可用作信号的前置放大和中间级放大。如输出为电流信号的放大电路（电流放大、互导放大）R0越大，RL对Io的影响越小。如果RL足够大，则功率Po=Io2RL可以很大，通常用于电子系统输出级，用作驱动电路。2021/10/10星期日13

1.2.3放大电路的主要性能指标3.增益反映放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为输出信号能量的能力其中“甲放大电路的增益为-20倍”和“乙放大电路的增益为-20dB”，问哪个电路的增益大？四种增益常用分贝（dB）表示2021/10/10星期日14

1.2.3放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽（频域指标）A.频率响应及带宽电压增益可表示为在输入正弦信号情况下，输出随输入信号频率连续变化的稳态响应，称为放大电路的频率响应。或写为其中2021/10/10星期日15

1.2.3放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽（频域指标）A.频率响应及带宽普通音响系统放大电路的幅频响应该图称为波特图纵轴：dB横轴：对数坐标2021/10/10星期日16

1.2.3放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽（频域指标）A.频率响应及带宽其中普通音响系统放大电路的幅频响应高频区中频区低频区3dB频率点（半功率点）3dB频率点（半功率点）直流耦合电路：fL=02021/10/10星期日17

1.2.3放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽（频域指标）B.频率失真（线性失真）幅度失真：对不同频率的信号增益不同，产生的失真。基波二次谐波输入信号输出信号基波二次谐波2021/10/10星期日18

1.2.3放大电路的主要性能指标4.频率响应及带宽（频域指标）B.频率失真（线性失真）幅度失真：对不同频率的信号增益不同，产生的失真。相位失真：对不同频率的信号相移不同，产生的失真。对于具有上图幅频响应的放大电路，若输入50Hz的正弦波，是否会产生频率失真？2021/10/10星期日19

1.2.3放大电路的主要性能指标5.非线性失真产生原因：由放大器件的非线性特性引起。放大器件：分立元件和集成电路器件。向放大电路输入标准正弦信号，可以测定输出信号的非线性失真。用非线性失真系数衡量：其中，V01为输出电压信号基波分量的有效值V0k为高次谐波分量的有效值2021/10/10星期日20

1.2.3放大电路的主要性能指标5.非线性失真由元器件非线性特性引起的失真。非线性失真系数end小写字母、大写下标表示总量（含交、直流）。如，vCE