放大电路的主要性能指标.ppt

* * 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 2、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 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 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。 图2-2 放大电路示意图 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) 2) 电流放大倍数 3)互阻放大倍数 4)互导放大倍数 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： 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： 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。 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： 　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。 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 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。 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