模擬電路課件-放大電路的基本知識(shí)

引言：為什么要研究放大電路：通常由傳感器輸出的信號(hào)很微弱，難以進(jìn)行處理。因而放大是最基本的模擬信號(hào)處理功能，由放大電路實(shí)現(xiàn)。如，對(duì)于電壓信號(hào)而言：數(shù)百毫伏量級(jí)的電壓信號(hào)才能用數(shù)字儀表或傳統(tǒng)指針式儀表顯示出。伏特量級(jí)的電壓信號(hào)才能被一般的模數(shù)轉(zhuǎn)換器所接受。1.2放大電路的基本知識(shí)2021/10/10星期日11.2放大電路的基本知識(shí)

輸入電阻

輸出電阻

電壓放大模型

電流放大模型

1.2.1模擬信號(hào)的放大

1.2.2放大電路模型

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)

增益

互阻放大模型

互導(dǎo)放大模型

隔離放大電路模型

頻率響應(yīng)及帶寬

非線性失真2021/10/10星期日2

1.2.1模擬信號(hào)的放大電壓增益（電壓放大倍數(shù)）電流增益互阻增益互導(dǎo)增益信號(hào)源負(fù)載2021/10/10星期日3

1.2.2放大電路模型放大電路是一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)。從端口特性來(lái)研究放大電路，可將其等效成具有某種端口特性的等效電路。信號(hào)源負(fù)載輸入端口特性可以等效為一個(gè)輸入電阻輸出端口可以根據(jù)不同情況等效成不同的電路形式2021/10/10星期日4

1.2.2放大電路模型——負(fù)載開(kāi)路時(shí)的電壓增益1.電壓放大模型——輸入電阻——輸出電阻由輸出回路得則電壓增益為由此可見(jiàn)即負(fù)載的大小會(huì)影響增益的大小要想減小負(fù)載的影響，則希望…？（考慮改變放大電路的參數(shù)）理想情況2021/10/10星期日5

1.2.2放大電路模型另一方面，考慮到輸入回路對(duì)信號(hào)源的衰減有要想減小衰減，則希望…？理想2021/10/10星期日6電壓放大模型電流放大模型

1.2.2放大電路模型關(guān)心輸出電流與輸入電流的關(guān)系2.電流放大模型2021/10/10星期日7

1.2.2放大電路模型——負(fù)載短路時(shí)的電流增益2.電流放大模型由輸出回路得則電流增益為由此可見(jiàn)要想減小負(fù)載的影響，則希望…？理想情況由輸入回路得要想減小對(duì)信號(hào)源的衰減，則希望…？理想2021/10/10星期日8

1.2.2放大電路模型3.互阻放大模型（自看）輸入輸出回路沒(méi)有公共端4.互導(dǎo)放大模型（自看）5.隔離放大電路模型當(dāng)前，許多工業(yè)控制設(shè)備及醫(yī)療設(shè)備，為了提高安全性和抗干擾能力，在前級(jí)信號(hào)預(yù)放大中，普遍采用隔離放大。2021/10/10星期日9一個(gè)實(shí)際的放大電路原則上可以在這四類模型中任選一種作為其電路模型。（四種模型等效）但根據(jù)信號(hào)源性質(zhì)和負(fù)載的要求，可以選取這四種中最合適的一種。如：信號(hào)源為低內(nèi)阻（Rs?。┑碾妷涸?，要求電路輸出為電壓信號(hào)。則選擇電壓放大電路最為合適。

1.2.2放大電路模型2021/10/10星期日10

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)1.輸入電阻輸入電阻Ri的大小決定了放大電路從信號(hào)源吸取信號(hào)幅值的大?。喝巛斎霝殡妷盒盘?hào)的放大電路（電壓放大和互導(dǎo)放大）：有則，Ri越大，Vi越大如輸入為電流信號(hào)的放大電路（電流放大和互阻放大）：則，Ri越小，Ii越大2021/10/10星期日11

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)2.輸出電阻所以另一方法注意：輸入、輸出電阻為交流電阻2021/10/10星期日12輸出電阻R0的大小決定放大電路帶負(fù)載的能力如輸出為電壓信號(hào)的放大電路（電壓放大、互阻放大）

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)2.輸出電阻R0越小，RL對(duì)Vo的影響越小。如果RL足夠大，則功率Po=Vo2/RL可以很小，這樣電路對(duì)供電電源的能耗較低，可用作信號(hào)的前置放大和中間級(jí)放大。如輸出為電流信號(hào)的放大電路（電流放大、互導(dǎo)放大）R0越大，RL對(duì)Io的影響越小。如果RL足夠大，則功率Po=Io2RL可以很大，通常用于電子系統(tǒng)輸出級(jí)，用作驅(qū)動(dòng)電路。2021/10/10星期日13

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)3.增益反映放大電路在輸入信號(hào)控制下，將供電電源能量轉(zhuǎn)換為輸出信號(hào)能量的能力其中“甲放大電路的增益為-20倍”和“乙放大電路的增益為-20dB”，問(wèn)哪個(gè)電路的增益大？四種增益常用分貝（dB）表示2021/10/10星期日14

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)4.頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）A.頻率響應(yīng)及帶寬電壓增益可表示為在輸入正弦信號(hào)情況下，輸出隨輸入信號(hào)頻率連續(xù)變化的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，稱為放大電路的頻率響應(yīng)?；?qū)憺槠渲?021/10/10星期日15

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)4.頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）A.頻率響應(yīng)及帶寬普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng)該圖稱為波特圖縱軸：dB橫軸：對(duì)數(shù)坐標(biāo)2021/10/10星期日16

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)4.頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）A.頻率響應(yīng)及帶寬其中普通音響系統(tǒng)放大電路的幅頻響應(yīng)高頻區(qū)中頻區(qū)低頻區(qū)3dB頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）3dB頻率點(diǎn)（半功率點(diǎn)）直流耦合電路：fL=02021/10/10星期日17

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)4.頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）B.頻率失真（線性失真）幅度失真：對(duì)不同頻率的信號(hào)增益不同，產(chǎn)生的失真。基波二次諧波輸入信號(hào)輸出信號(hào)基波二次諧波2021/10/10星期日18

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)4.頻率響應(yīng)及帶寬（頻域指標(biāo)）B.頻率失真（線性失真）幅度失真：對(duì)不同頻率的信號(hào)增益不同，產(chǎn)生的失真。相位失真：對(duì)不同頻率的信號(hào)相移不同，產(chǎn)生的失真。對(duì)于具有上圖幅頻響應(yīng)的放大電路，若輸入50Hz的正弦波，是否會(huì)產(chǎn)生頻率失真？2021/10/10星期日19

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)5.非線性失真產(chǎn)生原因：由放大器件的非線性特性引起。放大器件：分立元件和集成電路器件。向放大電路輸入標(biāo)準(zhǔn)正弦信號(hào)，可以測(cè)定輸出信號(hào)的非線性失真。用非線性失真系數(shù)衡量：其中，V01為輸出電壓信號(hào)基波分量的有效值V0k為高次諧波分量的有效值2021/10/10星期日20

1.2.3放大電路的主要性能指標(biāo)5.非線性失真由元器件非線性特性引起的失真。非線性失真系數(shù)end小寫(xiě)字母、大寫(xiě)下標(biāo)表示總量（含交、直流）。如，vCE